低壓集抄系統(tǒng)的現(xiàn)狀與管理分析

蔡曉玲

（廣東電網(wǎng)公司云浮供電局，廣東 云浮 527300）

1 概述

為滿足居民對(duì)生活用電的需求，不斷提高供電服務(wù)質(zhì)量，電力企業(yè)正在對(duì)城鎮(zhèn)居民住宅實(shí)施一戶一表工程，以提高用戶用電的安全可靠性和收費(fèi)的準(zhǔn)確、合理性。一戶一表的實(shí)施給電力企業(yè)增加了大量的工作量，一個(gè)中等城市戶表數(shù)可達(dá)數(shù)十萬(wàn)臺(tái)之多，除配電線路改造外，更有大量的抄表收費(fèi)工作。如靠抄表員登門抄表和收費(fèi)既要化費(fèi)大量的人力和時(shí)間，給用戶帶來(lái)諸多不便，而且抄錄的數(shù)據(jù)在時(shí)間上離散性大、準(zhǔn)確度低，給用電管理帶來(lái)很大困難。為此，近年來(lái)不少科研和制造部門在吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，在供電企業(yè)的配合下，研制生產(chǎn)了不同方式的低壓用戶集中抄表系統(tǒng)。采用遠(yuǎn)方集中抄表技術(shù)、銀行劃撥收費(fèi)的方式完成抄表、收費(fèi)工作，給供電企業(yè)和廣大用戶提供了簡(jiǎn)捷、準(zhǔn)確的收繳電費(fèi)手段。抄錄數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和同時(shí)性，又給用電管理、分析、監(jiān)察、線損計(jì)算提供了有效依據(jù)，提高了用電管理水平。隨著技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)將進(jìn)一步為用電管理提供良好的技術(shù)手段。

2 系統(tǒng)構(gòu)成和特點(diǎn)

低壓抄表系統(tǒng)是將數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、傳輸和處理應(yīng)用于用電管理系統(tǒng)中的一項(xiàng)技術(shù)。它從根本上克服了傳統(tǒng)的人工抄表模式的弊端，給電能管理的現(xiàn)代化帶來(lái)了新的希望。

尋求簡(jiǎn)單可靠的自動(dòng)抄表方法，是儀表通信領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容。在通信媒體中，最受關(guān)注的還是電力線載波(PowerLineCarrier，PLC)通信，這是由于PLC線路遍布各地，從發(fā)電廠到各個(gè)居民家庭無(wú)所不至，不需重新布線，可以節(jié)省大量的人力物力。電力線載波通信是指將信息調(diào)制為高頻信號(hào)后疊加在電力線路上進(jìn)行通信的技術(shù)，在同一變壓器區(qū)域下，一個(gè)集中器采集若干個(gè)采集器或電能表的數(shù)據(jù)，構(gòu)成一個(gè)基于電力線的通信網(wǎng)。利用低壓電力線作為底層數(shù)據(jù)通道，不僅運(yùn)行成本低，而且非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用，低壓集抄系統(tǒng)有以下幾方面優(yōu)點(diǎn)：

用電力線是屬電力部門完全控制的通信信道，不必另外鋪設(shè)通信信道；電力線是所有住房和建筑物的基礎(chǔ)設(shè)施，以電力線作為通信信道可大大節(jié)省鋪設(shè)；通信信道的投資；以電力線為通信信道可以靈活地實(shí)現(xiàn)即插即用。

遠(yuǎn)程集中抄表管理系統(tǒng)是基于現(xiàn)代微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的高科技應(yīng)用產(chǎn)品。低壓集抄系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)采集終端、智能抄表集中器等現(xiàn)場(chǎng)硬件設(shè)備和管理軟件，利用先進(jìn)的低壓電力線載波技術(shù)，構(gòu)成一套完整的集散型數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，從而完成大范圍城鄉(xiāng)居民電能表的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄收和管理?，F(xiàn)階段遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)的抄表管理中心和集中器間的數(shù)據(jù)傳輸信道主要為專用電話網(wǎng)，一些區(qū)域性(如小區(qū)物業(yè)管理)集中抄表系統(tǒng)的抄表管理中心和集中器間的數(shù)據(jù)傳輸可通過(guò)RS-485接口。國(guó)內(nèi)目前針對(duì)低壓集抄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案大致有以下幾種：

2.1 RS485總線式抄表方案

系統(tǒng)特點(diǎn)：抄表系統(tǒng)由主站、集中器、采集終端、電表組成。系統(tǒng)的主站與集中器之間通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信（也可以通過(guò)配變終端級(jí)聯(lián)），集中器與采集終端之間采用RS485總線通信方式組建抄表網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)采集終端通過(guò)RS485總線和電表連接。

突出特點(diǎn)：系統(tǒng)采用RS485專線通信，抄表速度快，通信可靠，可以保證每天24h的實(shí)時(shí)通信，是目前最穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)。適用于經(jīng)常使用遠(yuǎn)程停送電功能，對(duì)電費(fèi)回收率有特別高要求的供電管理部門。

計(jì)量方面：系統(tǒng)采用一體化的RS485表，電表計(jì)量精度高，通信的時(shí)候能直接讀取電表的內(nèi)存電能量數(shù)據(jù)，避免了電能量的二次計(jì)量。

適用范圍：由于系統(tǒng)需要鋪設(shè)通信線路，所以適用于電表集中安裝、工程施工方便、容易鋪設(shè)通信線路的小區(qū)，如新小區(qū)建議在建設(shè)過(guò)程中先附設(shè)通信線纜。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：RS485抄表的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示

圖1

2.2 電力線載波抄表方案

系統(tǒng)特點(diǎn)：抄表系統(tǒng)由主站、集中器、載波式電能表組成。系統(tǒng)的主站與集中器之間通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信（也可以通過(guò)配變終端級(jí)聯(lián)），集中器與表計(jì)之間采用低壓電力線載波通信方式組建抄表網(wǎng)絡(luò)。

突出特點(diǎn)：系統(tǒng)采用電力線載波通信，無(wú)需架設(shè)額外的通信線路，載波表只需要接上電源即可，工程施工和日后的系統(tǒng)維護(hù)方便。適用那些對(duì)遠(yuǎn)程停送電實(shí)時(shí)性要求不高、電表分散、工程施工難度大的地方。

計(jì)量方面：系統(tǒng)采用一體化的電力線載波表，電表計(jì)量精度高，通信的時(shí)候直接讀取電表的內(nèi)存電能量數(shù)據(jù)，避免了電能量的二次計(jì)量。

適用范圍：由于現(xiàn)場(chǎng)條件下電力線存在有斷續(xù)的尖峰噪聲干擾、負(fù)載阻抗隨機(jī)變化和信號(hào)衰減強(qiáng)烈，因此電力線的通信條件非常惡劣。不同的時(shí)間，不同的地點(diǎn)，不同的調(diào)試方法，都有可能導(dǎo)致低壓電力線載波通信實(shí)時(shí)性和可靠性有很大的差異。所以系統(tǒng)適用那些不需要遠(yuǎn)程停送電功能、月用電量少、電表特別分散、工程施工難度很大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村地區(qū)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示

2.3 RS485總線、電力線載波混合抄表方案

系統(tǒng)特點(diǎn)：抄表系統(tǒng)由主站、集中器、載波采集終端、電能表組成。系統(tǒng)的主站與集中器之間通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信（也可以通過(guò)配變終端級(jí)聯(lián)），集中器與采集終端之間采用電力線載波通信，采集終端和表計(jì)之間RS485總線方式組建抄表網(wǎng)絡(luò)。

突出特點(diǎn)：系統(tǒng)的集中器和采集終端間采用電力線載波通信，無(wú)需架設(shè)額外的通信線路，工程施工方便，采集終端通過(guò)通信線和電表連接。適用那些對(duì)遠(yuǎn)程停送電實(shí)時(shí)性要求不高、工程施工難度大、電表集中的舊居民小區(qū)。

適用范圍：適用那些不需要遠(yuǎn)程停送電功能、電表有分散也有集中、工程施工難度較大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村地區(qū)。

RS485總線、低壓電力線載波混合抄表方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2

圖3

結(jié)合以上對(duì)集抄系統(tǒng)組建方案的探討，我們可以看出每種方案均存在各自的優(yōu)勢(shì)和不足。在實(shí)際建設(shè)中，可以根據(jù)客觀環(huán)境和用戶重要性，采用不同的實(shí)施方案。對(duì)于實(shí)時(shí)性要求不高、集中裝表的小區(qū)可采用RS485總線、低壓電力線載波混合抄表方案；對(duì)于實(shí)時(shí)性要求不高、分散裝表的小區(qū)可采用低壓電力線載波抄表方案；對(duì)于有較高實(shí)時(shí)性要求、集中裝表、允許明線敷設(shè)的小區(qū)可采用RS485總線抄表方案。

3 低壓集抄系統(tǒng)的維護(hù)管理

很多地區(qū)集抄系統(tǒng)試點(diǎn)情況良好，但一推廣抄表成功率就下降了。可見(jiàn)，維護(hù)管理很重要。當(dāng)?shù)蛪杭到y(tǒng)用戶量龐大的情況下維護(hù)工作也自然成倍數(shù)增加，單靠生產(chǎn)廠商進(jìn)行維護(hù)是不現(xiàn)實(shí)的也會(huì)降低使用。

3.1 維護(hù)管理分級(jí)制

對(duì)主站、集中器、采集終端的維護(hù)，專業(yè)知識(shí)要求相對(duì)較高，最好有專職的維護(hù)人員，在計(jì)量中心設(shè)置相應(yīng)的維護(hù)班，培訓(xùn)專職人員進(jìn)行維護(hù)。對(duì)表計(jì)和485通信線，專業(yè)知識(shí)要求較低，故障點(diǎn)分散，考慮到時(shí)效性和交通費(fèi)用，由當(dāng)?shù)匮b表員進(jìn)行維護(hù)較合適。

3.2 日常維護(hù)程序

目前，一般規(guī)定每天抄一個(gè)凍結(jié)數(shù)。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，主站和各鎮(zhèn)區(qū)工作站應(yīng)設(shè)專人對(duì)當(dāng)天抄表數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，對(duì)抄表失敗的應(yīng)實(shí)時(shí)召測(cè)，實(shí)時(shí)召測(cè)無(wú)數(shù)據(jù)的就到現(xiàn)場(chǎng)查找原因，及時(shí)處理故障。對(duì)新增表計(jì)或更換的情況，應(yīng)及時(shí)更新系統(tǒng)資料，才能正常運(yùn)行。

3.3 常見(jiàn)故障類型

整個(gè)小區(qū)抄表失敗，首先查看是否集中器與主站的通訊信道存在問(wèn)題，其次考慮線路停電，查看停電通知。再次考慮SIM卡故障或集中器故障。集中在一幢樓抄表失敗，考慮采集終端故障或表箱總開(kāi)關(guān)被打開(kāi)。更多的情況是分散在不同的采集終端下某些用戶表抄表失敗，一般是表計(jì)故障或485通信線接觸不良，對(duì)于載波表可在負(fù)荷低的時(shí)候再召測(cè)。

4 有待解決的問(wèn)題

目前，一些低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)已入網(wǎng)試運(yùn)行2年多，從試運(yùn)行的情況看，運(yùn)行可靠性尚不能滿足推廣使用的需求。在推廣應(yīng)用時(shí)要重視影響數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的一些問(wèn)題。

4.1 系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

低壓電力用戶的集中抄表，由于其涉及面廣、采集的數(shù)據(jù)量大，目前處于初步試用階段。一個(gè)地區(qū)的集中抄表系統(tǒng)與負(fù)荷管理、用電管理和配網(wǎng)管理等密切相關(guān)。在由點(diǎn)到面推廣的過(guò)程中應(yīng)做好系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，要考慮系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的方案選擇。

由于配電網(wǎng)上的干擾和信號(hào)傳輸衰減特性與配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、負(fù)載特性密切相關(guān)，且有明顯的時(shí)域特性。因此，為了使電力線載波集中抄表系統(tǒng)在配電網(wǎng)絡(luò)上能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，應(yīng)在系統(tǒng)安裝前對(duì)傳輸信號(hào)的電力網(wǎng)絡(luò)的干擾特性進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果選擇信號(hào)的傳輸頻帶在網(wǎng)上干擾較低的產(chǎn)品。個(gè)別配電網(wǎng)干擾較嚴(yán)重的用戶，應(yīng)采用專線。由于補(bǔ)償電容器對(duì)高頻信號(hào)造成很大衰減，安裝的電力線載波設(shè)備應(yīng)與補(bǔ)償電容器有一定的距離。同時(shí)要注意同一中壓網(wǎng)上的不同電力線載波設(shè)備的相互影響。

4.2 傳輸規(guī)約

低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)采集的電能數(shù)據(jù)量大，準(zhǔn)確度要求高。因此為提高信息的傳輸效率，一般采用批次數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約。對(duì)報(bào)文的傳送采用冗余編碼以提高檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力。對(duì)于電力線載波通信，由于它的誤碼率較一般信道高，IEC正在制訂的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提出采用短幀傳送，以提高傳輸成功率。

4.3 配電網(wǎng)絡(luò)資源管理

國(guó)內(nèi)目前的電力載波集中抄表系統(tǒng)中采用的調(diào)制技術(shù)主要有窄頻和擴(kuò)頻兩種方式，使用頻帶范圍為7 kHz～400 kHz，幾乎占用了國(guó)內(nèi)電力線載波允許的整個(gè)頻帶。由于利用配電網(wǎng)作為通信資源正在受到供電企業(yè)、物業(yè)部門等廣泛的關(guān)注，國(guó)內(nèi)外正在研究將低壓配電網(wǎng)作為高速數(shù)據(jù)信息傳輸通信網(wǎng)絡(luò)。

結(jié)束語(yǔ)

低壓電力集中抄表系統(tǒng)正在逐步推廣應(yīng)用，對(duì)系統(tǒng)讀數(shù)的準(zhǔn)確度和運(yùn)行可靠性的要求越來(lái)越高。因此，要提高系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備和信道抗現(xiàn)場(chǎng)各種干擾的能力，并注意完善相關(guān)的維護(hù)管理，使低壓電力集中抄表技術(shù)不斷完善和提高。

[1]低壓集抄系統(tǒng)的維護(hù)和推廣[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2008，5(1).

[2]IEC 1334.Distribution Automation Using Distribution Line Carrier Systems.

[3]IEC 61000-3-8.Signaling on Low-Voltage Electrical Installation:Emission Level,Frequency Bands and Electromagnetic Disturbance Levels.2003.

[4]荊蕾，劉美娟 低壓電力集中抄表系統(tǒng)淺談[M].煙臺(tái)：煙臺(tái)大學(xué)出版社，2009.