10kv及以下载波抄表技术方案的选择应用

胡正奎

集抄管理是当前提高用电管理的一种新兴技术，它不但可以节省电力企业人力物力和财力，提高劳动效率，还可以提高工作质量，更重要地是推进了电能计量管理智能化的发展进程，为电力需求侧管理的发展奠定了基础。 根据通讯方式的不同，目前低压电力集抄系统有多种方案可供选择。根据智能电网发展方向和阶梯电价即将推行的趋势。本文认为在中低压电网中采用无线集抄和电力载波结合的方式更经济和实用。其外部运行环境为：稳定的GPRS、GSM或CDMA通讯源；电力用户均实行“一户一表”和集中装表；环境温度-25℃～+55℃；环境湿度小于85%。

一、系统构成

集中抄表系统主要包括载波电能表、集中器、通讯网络、管理计算机及管理软件等构成。集中器下行以电力载波方式与载波电能表进行通讯，集中器定时读取电能数据并自动存储。上行利用GPRS、GSM或CDMA网络与上位管理计算机通讯。管理计算机与集中器通讯获取各电表的数据，并进行综合处理。

1.主要配置、功能及规格。①集中器。载波集中器是远程抄表系统的重要组成部分，它作为抄表系统的中心环节，连接上位中央管理系统和下位多个载波电表或采集终端，负责抄表过程的控制以及抄表数据的接收、存贮与传送。载波型集中器通过GPRS、GSM或CDMA网络与上位计算机通讯，接受来自上位计算机的指令，与载波管理软件交换数据、接收指令，并上传抄表数据。下行以220V电力载波通讯方式对所管理的电表进行通讯，进行实时抄表、冻结抄表以及继电器操作。

集中器按照管理计算机的设置，定时启动抄表程序，读取电表、与各采集终端连接的各个电表或附表的当前累计数据并进行保存。集中器为每块电表保存基本数据。集中器支持点抄操作，即操作员可以在管理计算机一侧通过管理软件界面，直接选择某块电表，读取其当前表底数据，获得人工临时抄表数据，并可以此进行故障检查。一台电表集中器可以管理同一台变压器下的单相、三相电表，每台集中器最多可以管理1000台电表。分管不同台变的多个集中器可以同时连接到同一个节能管理系统中。在同一个网络中，可以连接多台集中器同时工作，构成大型自动化抄表网络。集中器根据系统数据的有关约束信息，如果在直接抄读数据无正确响应时，将自动搜索中继路径，搜索成功后将保存路径，并通过中继路径抄表；自动中继对表或终端的约束包括其相序、所在分支线路编号、是否在同一表箱内、是否为同一个多表模块。集中器时钟芯片具有电池保护，可以根据设置的冻结日期自动对所管理的电表进行表底数据冻结保存，作为每月结算日的表底依据。

一个集中器管理的电表，通讯地址应唯一；集中器月冻结表底数据的时间跨度为一次巡抄的时间。上位机通过管理软件可直接与集中器进行通讯，集中器在接收到上位机发送的合法命令后，数据发送和数据接收指示灯同时闪亮一次，表示接收命令正确并同时进行相应的操作。

不论集中器正处于何种状态，都会优先响应上位机的通讯和执行上位机发送的命令。当集中器与上位机通讯结束并执行完上位机发送的命令后，重新返回与上位机通讯前的状态，集中器只有在进行了正确的数据库设置下载和电表下载后，才能保证抄表工作的正确。因此下载数据库时，要保证电表数据设置正确。如果发生数据库修改，应及时更新集中器数据库，保证上位管理数据库与集中器数据库的一致性。集中器具有点抄功能，根据上位机指令点抄电表数据、控制继电器状态；如在通讯过程中掉线时，管理软件将自动进行重新拨号操作。

②单相电子式载波电能表。电能计量由专用计量芯片的计量单元完成。由载波微处理器构成电能计量、载波通讯接口、显示驱动、继电器控制的主控部分。其工作原理见图1所示。

主要功能：a.电能计量功能。计量芯片精确计量正、反向有功电能功能，反向电能按正向电能累计，有效杜绝反向接线窃电。电能计量线性好、动态工作范围宽。断电后，所有存储数据不丢失，能保持10年以上。

b.电力载波通讯功能。用于电能表参数设置及电表底码的设置、抄读；可进行电能表继电器的操作；通信速率：同步通讯，500bps；通信距离：500m（每两个接点之间）；具有4级载波中继功能、扩展通讯距离。

c.电能脉冲输出功能。有功电能量脉冲输出，用于校表、采集电能量；无源隔离型输出端口。

d.断电控制功能。具有载波远程断电、送电功能。

③三相电子式载波电能表

主要功能：a.计量功能。计量芯片精确计量正、反向有功电能功能，反向电能按正向电能累计，有效杜绝反向接线窃电。反向指示，反向LED点亮时为电能反向状态。电能计量线性好、动态工作范围宽。断电后，所有存储数据不丢失，能保持10年以上。

b.电力载波通讯功能。通信速率：同步通讯，500bps；编程内容包括电能表地址、标准转数及电表底码；可进行电能表继电器的通、断操作；自动抄表系统可以抄读当前底码、标准转数；通信距离：500m（每两个接点之间）；具有4级载波中继功能、扩展通讯距离。

c.电能脉冲输出功能。有功电能量脉冲输出，用于校表、采集电能量；无源隔离型输出端口。

二、通过集抄实现功能

系统所有数据汇总和功能实现可以通过中心处理系统主要由中心处理工作站以及相应机构来完成。中心处理系统作为整个系统的最终组成部分，根据采集回来的数据进行分析整理，为电力管理提供多项服务。主要功能为：

1.远程抄表。集抄管理中心实现定时实时远程抄表，保证结算电能表的及时和准确，与电力营销网相连后可随时进行电费收取、票据打印、报表统计等操作。

2.电费回收。集抄管理系统可利用采集终端的信息发布功能，向用户发送相应催费信息，增加电费催收的途径；可利用负荷控制功能，对违反电力法和不按时履行缴纳电费义务的，限制用户继续用电。集抄管理系统还可通过预付费电能表提供预售电控制功能，从而增加了电费回收的力度。

3.电能计量及用电秩序管理功能。集抄管理系统实现对用户端电能计量装置运行状况的在线监测，为电能计量及用电秩序管理提供了技术平台。集抄终端通过数据接口，连续（循环）将电能表数据传送至中心处理系统，实时在线监测电能计量装置的运行状况，对掉电、断相、失流、逆相序、编程计数、时钟偏差等异常工况自动报警，同时记录事件和相关数据；为用电异常分析提供依据，开展负荷跟踪对比等综合数据监测分析功能。

三、系统优越性

1.安全性。本系统网络分为两大部分：即下行载波通讯网络、上行通讯网络。载波网络由低压电力线承载，通过低压电力线以载波方式在电表和集中器之间传送数据。电力线载波现在采用了工频传输方式，即50Hz工频信号经过零点技术，再加上采用独特的电压变化跟踪技术，以及独特的算法，可以消除各种强干扰电器对电力线产生的干扰，具有抗干扰强，纠错能力更强，性能稳定，误码率低等特点。同时，由于采集器本身带有中继功能，通过中继抄表距离可以达到2000～3000m。通过这些技术的应用可以保证100的抄表成功率。

2.经济性高，实用性强。上行通讯网络用于集中器与管理计算机之间进行通讯，采用GPRS、GSM或CDMA网通讯网络通过交换机接入管理计算机系统。从集中器传回供电部门利用了现在比较成熟的移动网络，通过GPRS/GSM方式把数据上传。对移动信号较弱的地方，不同网络之间可任意切换，保证信号稳定性和快速性。不影响载波的使用，并且借鉴了负控的做法建立了集抄的主站。有了主站以后可以更方便的进行数据的维护和管理，并且可以通过主站对系统远程召唤和表计设置。这样除了设备故障，一般的维护都可以在远端进行。 每月通过主站与营销系统的接口把数据导入营销系统进行电费结算。为了保证营销系统安全性，数据不是直接写入营销系统，而是先放到一个中间表。集抄用户只能访问中间表，数据确认后由营销系统负责从中间表取数据。

3.可扩展性。系统中集中器与表计通讯采用先进的载波通讯技术，稳定可靠。当计量点增加时，相应地增加表计的数量即可完成自动抄表系统的扩展，不涉及重新布线，扩展成本低。

4.经济性。通讯网络的建立，应按照现场实际情况进行配置，也可充分利用现有通讯网络，节省投资。第1环节，从电表到采集器采用表计485口通讯，由于可以从表计485口直接把表计读数取出，可以保证采集的数据与表计绝对一致。而数据采集直接寻找表地址，使得换表后可以自动检索到新表进行资料更新，各表数据线可采用串联的方式，布线更加简便。

四、经济效益分析

1.提高企业线损分析能力。集抄系统提供了即时抄表、定时抄表和冻结抄表等功能，冻结抄表就是专门为线损分析设计的，可以保证抄表时间的一致性。这样低压台区的线损分析就十分精确的，而且系统还提供了异常报警功能。因此集抄系统应用在“高线损台区”分析和反窃电工作中会十分有效。

2.降低成本，提高工作效率。进行自动抄表系统的建设，可以有效减少员工的抄表收费时间，达到减人增效效果。同时可减少车辆及其他费用的支出；对用电设备的不明损坏或者误差问题；或者漏抄、错抄、估抄等。而电力稽查人员又不是时时刻刻的去现场，不能早发现这些直接会导致电能量减少的事件；而自动抄表系统可以有效实现实时在线监测行为，可以有效减少这类问题；提高了用电稽查的效率，提高了经济效益。运行自动抄表系统可以有效减少抄表的距离，可以有效提高抄表人员的工作效率，降低工作量。同时对减少了抄、核、收各个环节人为因素，对于杜绝人情电、关系电、权利电及规范电工行为方面意义重大。

3.减少违规行为，规范客户的用电行为。日常用电过程中，时常会出现偷电或收电费难的问题，出现这类问题时，用电稽查人员常常很难处理。如果运行自动抄表系统，可以实行实时监测用户的用电行为，如果有异常用电行为或用电事故，主站会自动以短信的形式发送给责任人，这样责任人第一时间可以知道用户的用电情况；可以有效防止用户违章用电行为，达到一种威慑的效果。

4.提高电能数据的抄收及时性和准确性。自动抄表可以实现准备时间自动上报数据的功能，而电费结算和线损分析对抄表的结算日电量又很重视。自动抄表可以准确实现这些功能。有效的提高了抄表的时效性、准确性。

5.提高了用电管理的管理先进性能力。运行自动抄表系统是将电能计量数据自动采集、传输和处理的系统。它克服了传统人工抄表模式的低效率和不确定性，能够体现管理的效率和经济发展情况；过去都是人工抄表，人工计算、人工稽查，信息采集管理系统可以有效提高管理的技术手段，可以降低员工的日常劳动强度，可以为员工提升系统抄表方面的知识技能；提高了员工的自身竞争能力；从而提高了电业局整体人员的素质。提高用电管理的先进性，推动了电能管理现代化进程。

随着计算机技术、通讯技术、网络技术和微电子技术的飞速发展，对集中抄表技术水平、集中抄表的投资成本、抄表的效率、可靠性和准确度、管理体制提出了更高的要求。电能计量集中抄表技术发展较快，在选用产品时，应选用较为成熟的产品，避免重复投资，从而使电能计量集抄技术真正成为企业降低成本，提高经济效益和管理水平的有效手段。

（作者单位：陕西汉阴县供电分公司）