集抄系統(tǒng)在負(fù)荷控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

李 敏

自貢電業(yè)局電能計(jì)量中心，四川自貢 643000

1 系統(tǒng)原理簡(jiǎn)介

集中抄表系統(tǒng)，亦稱是遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)一個(gè)近年來(lái)發(fā)展迅速的新興行業(yè)，在10年左右的時(shí)間內(nèi)，從一個(gè)鮮為人知的想法發(fā)展成為一個(gè)行業(yè)。

智能電表安裝和抄表，是為了計(jì)量和管理對(duì)能源、資源的消費(fèi)狀況，并為收費(fèi)提供依據(jù)而產(chǎn)生的。隨著生活水平的提高，人們對(duì)資源的消費(fèi)日益增長(zhǎng)，資源消費(fèi)的計(jì)量、管理和收費(fèi)工作日益繁雜，提高管理層次和自動(dòng)化水平的產(chǎn)品必然會(huì)應(yīng)運(yùn)而生。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

集抄系統(tǒng)采用了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)芯片技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)等當(dāng)今最先進(jìn)的技術(shù)，支持并采用先進(jìn)的GPRS公用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)需求側(cè)管理現(xiàn)代化的重要組成部分，也是電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的配套系統(tǒng)，和電力負(fù)荷管理主站配合能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)抄表、計(jì)量設(shè)備監(jiān)測(cè)和防竊電等功能，是電力營(yíng)銷自動(dòng)化系統(tǒng)中具有較高的實(shí)用價(jià)值的系統(tǒng)。

遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)示意圖

2.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

系統(tǒng)采用高速32位ARM和Linux操作系統(tǒng)；內(nèi)部嵌入高速高精度的采集模塊，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高速電能計(jì)算，特別是在負(fù)荷波動(dòng)大、諧波含量高的運(yùn)行狀況下依然能夠保證采樣和電能計(jì)量精度；

終端電磁兼容性能優(yōu)良，能抵御高壓尖峰脈沖、強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)靜電、雷擊浪涌的干擾、且具有較強(qiáng)的溫度自適應(yīng)能力范圍；

與主站的通信支持國(guó)家電網(wǎng)公司頒布的《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議：主站與采集終端通信協(xié)議》（Q/GDW376.1-2009）,支持TCP/UDP/SMS傳輸模式；

與載波模塊通信支持Q/GDW376.2-2009《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議：集中器本地通信模塊接口協(xié)議》。

與總表的通信支持DL/T645-1997/2007(部頒規(guī)約)、科陸、威勝、浩寧達(dá)、福建標(biāo)準(zhǔn)、ABB、IEC1107、紅相EDMI、蘭吉爾/西門(mén)子B/D表等多種國(guó)內(nèi)外常用表計(jì)規(guī)約；終端同時(shí)支持不少于兩種規(guī)約的電表接入，支持主站遠(yuǎn)程升級(jí)終端電表規(guī)約庫(kù)。

與小區(qū)居民表的通信支持DL/T645-1997/2007（部頒規(guī)約）

寬電壓范圍設(shè)計(jì)使其具有更高的可靠性，更加適應(yīng)工作環(huán)境；

全新的維護(hù)概念：具有功能強(qiáng)大的組態(tài)功能，可以在當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方方便地修改設(shè)備參數(shù)，支持當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方軟件的在線升級(jí)；

大容量的主板FLASH存儲(chǔ)芯片保證各種數(shù)據(jù)的方便存儲(chǔ)；

3 數(shù)據(jù)采集方式

集中器可用下列方式采集電能表的數(shù)據(jù)：

1）實(shí)時(shí)采集：集中器直接采集器存儲(chǔ)或電能表的各類電能數(shù)據(jù)、參數(shù)和事件數(shù)據(jù)；

2）定時(shí)自動(dòng)采集：集中器能按主站設(shè)置；

3）自動(dòng)補(bǔ)抄：集中器對(duì)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未抄讀到數(shù)據(jù)的電能表有自動(dòng)補(bǔ)抄功能。補(bǔ)抄失敗時(shí)，生成事件記錄，并向主站報(bào)告。

3.1 狀態(tài)量采集

終端實(shí)時(shí)采集開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)和其它狀態(tài)信息，發(fā)生變位時(shí)應(yīng)記入內(nèi)存并在最近一次主站查詢時(shí)向其發(fā)送該變信號(hào)或終端主動(dòng)上報(bào)。

3.2 交流模擬量采集

集中器采集電壓、電流等模擬量，測(cè)量電壓、電流、功率、功率因數(shù)等。

3.3 直流模擬量采集

對(duì)一些非電氣量監(jiān)測(cè)點(diǎn)（如：溫度、壓力等），經(jīng)變換器轉(zhuǎn)換成直流模擬量：集中器可實(shí)時(shí)采集直流模擬量測(cè)量溫度、壓力等非電氣量；直流模擬量測(cè)量準(zhǔn)確度在1%范圍內(nèi)。

3.4 載波通信數(shù)據(jù)采集

電能表內(nèi)有載波方式通信數(shù)據(jù)功能模塊，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程/遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表；可通過(guò)后臺(tái)軟件對(duì)電能表進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可讀寫(xiě)表內(nèi)各項(xiàng)參數(shù)。

載波通信芯片以青島東軟載波通信芯片PLCi36為例，該芯片具有以下特點(diǎn)：

直序列擴(kuò)頻通信技術(shù)

軟件相關(guān)器和匹配濾波器,63位碼序列

高性能數(shù)字信號(hào)處理

BFSK調(diào)制，半雙工通信模式

碼速率高達(dá)20.8波特

自適應(yīng)數(shù)字信號(hào)處理和模糊處理技術(shù)

高效率前向糾錯(cuò)

主動(dòng)向計(jì)量管理芯片MCU申請(qǐng)地址,并且將該地址影射

為模塊的MAC地址

高效率的節(jié)點(diǎn)中繼轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制,支持七級(jí)中繼深度

支持相位檢測(cè)

支持大數(shù)據(jù)量傳輸,應(yīng)用數(shù)據(jù)字可達(dá)到176字節(jié)

PLCi36的設(shè)計(jì)考慮了產(chǎn)品的兼容性,兼容于三代載波芯片PLCi36.載波通信模塊在外圍電路做了優(yōu)化。例如：提高通信能力,包括發(fā)送能力和接收能力.更加合理的分配各個(gè)載波節(jié)點(diǎn)的輸入、輸出阻抗等。

3.5 數(shù)據(jù)管理和存儲(chǔ)

集中器能按要求對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲(chǔ)，如日凍結(jié)數(shù)據(jù)、抄表日凍結(jié)數(shù)據(jù)、曲線數(shù)據(jù)、歷史月數(shù)據(jù)等。曲線凍結(jié)數(shù)據(jù)密度為1小時(shí)。

4 集中抄表系統(tǒng)常見(jiàn)故障的判斷與處理

4.1 網(wǎng)絡(luò)常見(jiàn)故障

1）安裝原因造成的故障：集中器登錄不上網(wǎng)絡(luò)，集中器的網(wǎng)絡(luò)燈等間隔閃爍。主站無(wú)法與集中器通信；集中器登錄不上網(wǎng)絡(luò)，集中器的網(wǎng)絡(luò)燈等間隔閃爍。主站無(wú)法與集中器通信；集中器指示燈無(wú)顯示?？赡艿脑蚣敖鉀Q方法：Sim卡接觸不好、天線松動(dòng)或安裝不到位、未上電?？赏ㄟ^(guò)現(xiàn)場(chǎng)重新安裝Sim卡、重新安裝天線、確認(rèn)電源接線正確，集中器電源開(kāi)關(guān)處于“開(kāi)”位置。

2）移動(dòng)的原因造成的故障：集中器登錄不上網(wǎng)絡(luò)，集中器的網(wǎng)絡(luò)燈等間隔閃爍。主站無(wú)法與集中器通信；集中器指示信號(hào)強(qiáng)度低于2格，或信號(hào)強(qiáng)度指示不穩(wěn)定，忽高忽低。主站通信時(shí)斷時(shí)續(xù)；集中器登錄不上網(wǎng)絡(luò)，集中器的網(wǎng)絡(luò)燈等間隔閃爍。主站無(wú)法與集中器通信；網(wǎng)絡(luò)指示、信號(hào)強(qiáng)度均正常。但主站無(wú)法與集中器通信。

可能的原因及解決方法：當(dāng)?shù)責(zé)o網(wǎng)絡(luò)覆蓋、當(dāng)?shù)匦盘?hào)較差、Sim卡損壞或故障、Sim卡未開(kāi)通相關(guān)業(yè)務(wù)或Sim卡被停機(jī)；聯(lián)系移動(dòng)或者聯(lián)通進(jìn)行掃盲、更換外置天線、移動(dòng)外置天線位置、更換Sim卡、通知移動(dòng)開(kāi)通相關(guān)業(yè)務(wù)，進(jìn)行充值，對(duì)于大批量的Sim卡，建議設(shè)立托收號(hào)碼。

4.2 RS--485總表常見(jiàn)故障

1）安裝問(wèn)題造成的故障：集中器無(wú)法抄表，上送的負(fù)荷數(shù)據(jù)均為無(wú)效值。造成的原因：485線A、B端接反；485線接觸不良、壓皮、斷線；沒(méi)有正確的連接到總表或集中器的485端口；信號(hào)接線端子為卡口式的集中器的485端子彈片損壞；解決辦法：正確接線、硬件損壞更換集中器

2）參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤：集中器無(wú)法抄表，上送的負(fù)荷均為無(wú)效值。造成的原因：規(guī)約設(shè)置錯(cuò)誤、表地址設(shè)置錯(cuò)誤。解決辦法：通過(guò)主站中繼抄表功能功能可以確定總表規(guī)約和地址，然后進(jìn)行設(shè)置。

通過(guò)以上的介紹，可以很清楚地看到集抄系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)眾多功能。正是這些強(qiáng)大的功能，使得集抄系統(tǒng)為營(yíng)業(yè)管理、配網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行搭建了一個(gè)實(shí)時(shí)管理分析平臺(tái)，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程控制停送電、電能表故障在線檢測(cè)、配電變壓器三相負(fù)荷不平衡監(jiān)測(cè)、電壓合格率、供電可靠性、線損率統(tǒng)計(jì)等功能整合在一起，實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)、營(yíng)銷等管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合，為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供分析決策的可靠依據(jù)。

[1]褚大華編著.電子式電能表[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[2]姜開(kāi)山主編.GPRS遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2007.

[3]國(guó)家電網(wǎng)公司.電力用戶用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)研究，2008.