農(nóng)電智能抄表系統(tǒng)的可行性研究

馮小海, 汪 鵬

(四川明珠集團有限責任公司 ,四川 射洪 629200)

1 概 述

抄表和收費工作質量的好壞直接影響到電力企業(yè)的效益,其地位的重要性由此可見一斑。明珠公司在取消原村電工代抄代收費后實行農(nóng)電管理專業(yè)化分工,諸多問題遂凸顯出來,尤其是農(nóng)村用戶電能計量表的查抄難度增大,主要體現(xiàn)在半智能人工抄表系統(tǒng)電能計量的準確率和反竊電能力差、欠費催繳提示功能弱,無法實現(xiàn)遠程控制和適時在線監(jiān)控,系統(tǒng)不利于擴充和升級等。

2 射洪縣農(nóng)電抄表現(xiàn)狀

射洪縣是中國西部縣級經(jīng)濟綜合競爭百強縣和四川省丘陵地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展示范縣之一。有行政區(qū)劃鄉(xiāng)(鎮(zhèn))30個、村 629個,人口 104萬,總戶數(shù)29.39萬戶,農(nóng)村用電戶數(shù)近 20萬戶,占全縣用電戶數(shù)的68%。2008年全縣農(nóng)村用電量為5627.9萬 kW·h,日均戶用電量 0.77kW·h。

目前,明珠公司農(nóng)村用戶電量抄表任務由其下屬 14個供電所的 258名營銷人員承擔,人均抄表 775戶。以現(xiàn)行的半智能抄表方式,每月在 7天內(nèi)全部完成農(nóng)村用戶的核抄非常困難。為解決這一問題,需要對現(xiàn)有的抄表系統(tǒng)進行技術升級改造,以提升電力企業(yè)營銷管理水平。

3 傳統(tǒng)抄表系統(tǒng)與智能抄表系統(tǒng)優(yōu)缺點比較

傳統(tǒng)抄表系統(tǒng)可分為三類:人工抄表系統(tǒng)、半智能人工抄表系統(tǒng)和智能抄表系統(tǒng)。

(1)人工抄表系統(tǒng)。人工抄表系統(tǒng)是抄表人員通過對一家一戶的電能計量表計進行查抄,對電費進行計算并收取。

優(yōu)點:從實際情況看,一次性投資費用小。

缺點:費時、費力,不能很好的統(tǒng)計電能使用數(shù)據(jù),不能監(jiān)督用戶是否有竊電行為;不能實時監(jiān)督電能和供電網(wǎng)絡的使用情況;不能抑制用電客戶拖欠電費。

(2)半智能人工抄表系統(tǒng)。半智能人工抄表系統(tǒng)是通過手工讀表儀器完成抄表工作,電能使用費用通過計算機進行整理和計算。

優(yōu)點:能較好的統(tǒng)計電能使用數(shù)據(jù)。

缺點:費時、費力,不能監(jiān)督用戶是否有竊電行為;不能實時監(jiān)督電能和供電網(wǎng)絡的使用情況;不能抑制用電客戶拖欠電費。

(3)無人智能抄表系統(tǒng)。無人智能抄表系統(tǒng)是利用先進的網(wǎng)絡技術與傳統(tǒng)的電能計費技術相結合,通過這種抄表系統(tǒng),供電部門能夠實時地監(jiān)控每一戶用電客戶使用電能的情況,還能實時了解供電網(wǎng)絡的負載情況,以及供電線路網(wǎng)絡出現(xiàn)故障的情況。

優(yōu)點:自動記錄客戶使用電能的數(shù)據(jù),無需進行人工抄表工作。自動統(tǒng)計電能使用數(shù)據(jù),自動監(jiān)控供電網(wǎng)絡負載,自動監(jiān)控供電網(wǎng)絡故障,自動監(jiān)控是否出現(xiàn)竊電行為。能通過系統(tǒng)對用電客戶進行電能使用的供電和停電控制。

缺點:一次性資金投入較大,發(fā)現(xiàn)欠費客戶需工作人員到現(xiàn)場進行處理。

4 現(xiàn)行抄表系統(tǒng)的發(fā)展方向和選擇

首先,我們對傳統(tǒng)的抄表系統(tǒng)與無人智能抄表系統(tǒng)分別從八大功能模塊逐一進行比較(表 1)。

通過對以上抄表系統(tǒng)進行比較、分析后不難發(fā)現(xiàn):無人智能抄表系統(tǒng)結合了先進的網(wǎng)絡技術和傳統(tǒng)抄表技術的優(yōu)勢,代表了抄表技術的發(fā)展方向。無人智能抄表系統(tǒng)解決了現(xiàn)在供電系統(tǒng)中許多希望得到解決而沒有辦法解決的問題,該系統(tǒng)很好地解決了抄表任務繁重與抄表人員不足的矛盾。

表1 各種抄表系統(tǒng)的功能比較表

5 無人智能抄表系統(tǒng)的原理

無人智能抄表系統(tǒng)是以現(xiàn)有的電力網(wǎng)絡為載體,通過對傳統(tǒng)的電能計費表計進行數(shù)字化改造而完成抄表工作。

工作時,通過其安裝在各客戶的采集模塊、控制模塊及智能終端,把表脈沖信號轉換成數(shù)字信號存儲、計數(shù)。

抄表時,集中器呼叫各個采集模塊,將各采集模塊的數(shù)據(jù)按照一定的順序通過專線傳至集中器進行用量的計算和存儲。

智能終端起采集及通訊中轉的作用,當主站(抄表中心)進行抄表操作時,各個集中器通過公用電話網(wǎng)、無線通信設備、以太網(wǎng)、電力通信網(wǎng)絡和專線等信道把電量數(shù)據(jù)及其它信息發(fā)往主站。

當通信出現(xiàn)故障而進行當?shù)爻?發(fā)現(xiàn)異?？蛻舳M行人工現(xiàn)場巡檢,可使用掌上終端進行抄表、巡檢和參數(shù)設置,然后把掌上終端的數(shù)據(jù)下載到主站計算機上。整個網(wǎng)絡中的各種設備都有唯一的地址,且整個網(wǎng)絡參數(shù)的配置可通過主站系統(tǒng)設備自動設置到各設備。

6 實現(xiàn)無人智能抄表系統(tǒng)技術需解決的問題

無人智能抄表系統(tǒng)是電力企業(yè)的優(yōu)選方式,但要實現(xiàn)無人智能抄表系統(tǒng)需要解決兩個技術問題:一是載波通信問題,二是對傳統(tǒng)的電能計費表計進行數(shù)字化改造以完成網(wǎng)絡通訊的需要問題。

6.1 載波通信

載波通信是無人智能抄表系統(tǒng)(集中抄表系統(tǒng))的一個至關重要的環(huán)節(jié),其解決方案的優(yōu)劣直接影響到系統(tǒng)的技術水平和實用性。

(1)工作頻段。根據(jù) BSEN50065標準和《低壓電力客戶集中抄表系統(tǒng)技術條件》,建議抄表系統(tǒng)所使用的載波頻段應選擇在 95kHz以下。

(2)傳輸速率。載波通信對于抄表系統(tǒng)而言,在性價比合適的前提下,通常速率應在 2400 bps以下。若太低,對于系統(tǒng)具備的較強管理功能如多費率數(shù)據(jù)、相位平衡數(shù)據(jù)、線損數(shù)據(jù)和頻繁抄表等,太低的傳輸速率將無法滿足;另一方面,速率太低,多數(shù)情況下需要設備(電表端和集中器)長時間地處于發(fā)送狀態(tài),整體功耗將會很大。

(3)雙向通信。在抄表系統(tǒng)中,低壓載波通信必須是雙向的,這是因為:①通信中繼的需要:低壓電網(wǎng)上豐富的噪聲是客觀存在的,對載波信號所呈現(xiàn)出阻抗也是動態(tài)的,而且在用電負荷很大時阻抗是很小的。加之其他因素的影響,數(shù)據(jù)通信的成功率會受到較大的影響,這就要求從集中器到表端的載波通信必須是雙向的,否則將會嚴重影響數(shù)據(jù)的完整性。②多費率和管理的需要:在校時、修改時段、斷電等,要求通信必須是雙向的。③系統(tǒng)的任何擴展都需要載波通信是雙向的。

(4)調制解調方法。由于電力線信道中存在著大量的無規(guī)律干擾源,且電力線的阻抗隨機變化,對載波信號的衰減很大。目前市場銷售產(chǎn)品的調制/解調方法大致分為點頻和擴頻,而擴頻又分為窄帶擴頻和寬帶擴頻。通常的點頻方式需要較大的發(fā)送功率,載波信號幅度有可能超出規(guī)定標準。寬帶擴頻容易提高傳輸速率,但成本較高,而且占用較寬的頻帶也是資源的浪費。窄帶擴頻則是一種比較經(jīng)濟的方法。

(5)通信距離問題。對于抄表系統(tǒng)而言,農(nóng)村線路距離長,但架空線路較多,干擾較小,負荷較小而且相對穩(wěn)定;城區(qū)線路有效長度較短,但多為非架空線路,雜波干擾大,負荷重且不穩(wěn)定;城鄉(xiāng)結合部的線路情況比較復雜,線路有效長度較大于城區(qū),雜波干擾大于農(nóng)村。

6.2 傳統(tǒng)電能計費表計數(shù)字化改造

傳統(tǒng)電能計費表計數(shù)字化改造是另一問題。通過對傳統(tǒng)的電能計費表計進行數(shù)字化改造,使其能夠完成在供電線路網(wǎng)絡的通訊和記錄功能。

解決方法主要是為傳統(tǒng)的電能計費表計安裝一種能夠在供電線路網(wǎng)絡上傳輸數(shù)據(jù)的調制解調器和能記錄電能使用的電能記錄數(shù)據(jù)終端模塊。

(1)通用調制解調器。通用電力線 Modem是一種利用低壓電力線完成數(shù)據(jù)交換的專用設備,在同一臺電力變壓器的供電范圍內(nèi),利用供電線路,多臺通用電力線 Modem可把數(shù)據(jù)終端設備連接成一個網(wǎng)絡,從而達到各個數(shù)據(jù)終端設備之間的通信目的。

(2)數(shù)據(jù)終端處理模塊。電能記錄數(shù)據(jù)終端的解決方法:①通過光學原理,把轉換成為數(shù)字信號;②直接使用數(shù)字式的電能記錄方式,對電能使用度數(shù)直接用數(shù)字信號記錄。

7 升級為無人智能抄表系統(tǒng)的可行性

7.1 公司電力網(wǎng)絡管理的優(yōu)點

(1)具有極強的防竊功能?？勺詣优袆e異常情況并報警提示;(2)可準確判斷電壓竊電,反轉竊電,異常超載使用及防磁等情況;(3)具有準確的智能化數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能;(4)具有欠費催繳提示功能;(5)采用先進的滾動碼加密技術,達到防止冒抄、誤抄及惡意破壞的目的;(6)可方便地對客戶進行遠程控制;(7)可實時監(jiān)控網(wǎng)絡的運行情況,對異常情況報警提示;(8)易于擴充和升級。

7.2 公司經(jīng)營管理的優(yōu)點

(1)及時了解掌控線路各級電壓等級的損耗。當然,農(nóng)電無人智能抄表主要是對農(nóng)村低壓線路的運行情況進行掌控;(2)無人智能抄表系統(tǒng)的應用,可以大大降低營銷人員的工作強度,特別是在系統(tǒng)升級為無人智能抄表系統(tǒng),可以避免自然條件惡劣的天氣外出查表,可以讓營銷人員抽出更多的時間進行營銷管理;(3)由于減少了到現(xiàn)場查抄表計的工作任務,降低了人員外出的作業(yè)風險,如交通安全、帶電作業(yè)安全等方面帶來的風險,有效地控制了企業(yè)風險;(4)營銷工作量減少后,營銷人員的工作效率提高,企業(yè)可以實施減員增效,從而控制企業(yè)生產(chǎn)成本。

7.3 社會效益

(1)及時發(fā)現(xiàn)運行異常的電能表計,及時排除隱患,為農(nóng)村用電戶提供優(yōu)質可靠的電能;(2)無人智能抄表系統(tǒng)減少了電度抄見量的人為因素,通過智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理產(chǎn)生的結果更具科學性和說服力,也有效的避免了供電企業(yè)和用電戶之間的矛盾,為企業(yè)優(yōu)質服務提供便利。

8 結 語

明珠公司正著力于無人智能抄表系統(tǒng)的軟、硬件設施的建設,購置終端機和具備無人抄表系統(tǒng)要求的計量裝置;加強營銷人員的技術培訓,使他們盡早地掌握無人智能抄表系統(tǒng)的功能。對現(xiàn)有通信系統(tǒng)進行升級改造;將機械電能計費表計進行數(shù)字化改造也在農(nóng)網(wǎng)改造中逐步進行。通過電能計量的系統(tǒng)改造、技術升級,公司將解決竊電、農(nóng)村供電線路網(wǎng)絡線損管理等問題,由此而提高明珠公司員工的工作效率,所產(chǎn)生的社會價值不可估量。