電力集抄系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行情況

電力集抄系統(tǒng)是一種基于計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)的數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理系統(tǒng),該系統(tǒng)主要由電能表、采集模塊(采集模塊+終端模塊)、GPRS網(wǎng)絡(luò)、控制終端和管理中心(應(yīng)用系統(tǒng)+營銷系統(tǒng))5個部分組成,見圖1。電能表是系統(tǒng)抄讀的數(shù)據(jù)源,現(xiàn)在有多種通訊媒體,如電纜、微波、專線及無線電臺等都可對電能表進(jìn)行實(shí)時召測,但投資高、維護(hù)麻煩。利用現(xiàn)有的低壓電力線作為通信信道,集抄系統(tǒng)就可以推廣和實(shí)用化。

在實(shí)際線路中,存在著可變的強(qiáng)電磁干擾,這使得信號所處的傳輸環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜。由于傳輸信道不可預(yù)知的特性,使得信號傳輸后發(fā)生畸變,在接收端信號的準(zhǔn)確接收和檢測變得困難。根據(jù)Shan-non理論:C=W×log2(1+S/N)(其中C為信道容量,W為傳輸帶寬,S/N為信噪比)可知,為了獲得同樣的信道容量,信號帶寬與其信噪比的對數(shù)成反比。即信號帶寬越寬,則所要求的信噪比就越低,甚至信號淹沒在噪聲之中也能實(shí)現(xiàn)可靠通信。擴(kuò)頻通信中最常用的方式是直接序列頻譜擴(kuò)展,即將傳輸信號與準(zhǔn)噪聲或偽隨機(jī)序列噪聲碼相乘來實(shí)現(xiàn)。它將信息碼的頻譜擴(kuò)展至很寬的范圍內(nèi),近乎至白噪聲頻段,因而可在噪聲電平下傳輸。

在接收端采用相干檢測,由于噪聲信號和信息碼流的相干系數(shù)為零,所以可以有效地抵抗干擾,從而保證信息碼流恢復(fù)的正確性。采集模塊是采集、存儲并傳輸電能表數(shù)據(jù)的裝置,其中,采集模塊主要負(fù)責(zé)采集并存儲低壓電量指示,終端模塊主要負(fù)責(zé)與管理中心聯(lián)系對采集模塊進(jìn)行控制。終端設(shè)備由單片機(jī)、存儲器、接口電路、GPRS模塊等組成。GPRS網(wǎng)絡(luò)是整個系統(tǒng)的通信媒介,通過它可以接受指令和傳輸計(jì)量數(shù)據(jù);控制終端負(fù)責(zé)現(xiàn)場的計(jì)量數(shù)據(jù)讀取。終端與主站間常用的通訊方式有以下3種,用戶可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。¹公用電話網(wǎng)通訊方式:主站與終端之間通過公用電話線和Modem連接,可自動或手動撥抄任何一個終端范圍內(nèi)的所有表戶的用電量(內(nèi)蒙古自治區(qū)內(nèi)此系統(tǒng)現(xiàn)已升級為GPRS網(wǎng)絡(luò)通信)。º專用線通訊方式:主站與終端設(shè)備之間采用專用線進(jìn)行遠(yuǎn)方抄表通訊,此方案多用于配網(wǎng)自動化工程,因?yàn)槠渫ㄐ烹娎|可復(fù)用;也可用于主站與終端設(shè)備距離不遠(yuǎn)的情況。

中壓電力載波通訊方式:它是利用10kV中壓電力線進(jìn)行載波通訊,由中壓載波機(jī)、結(jié)合濾波器、耦合電容器3部分組成。其中,中壓載波機(jī)實(shí)現(xiàn)信號的調(diào)制解調(diào)(FSK)。管理中心由營銷系統(tǒng)、采控系統(tǒng)和相應(yīng)的軟件構(gòu)成,是整個集抄系統(tǒng)的最上層,所有的電能計(jì)費(fèi)信息通過GPRS網(wǎng)絡(luò)匯集到這里,管理人員利用軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。

電力集抄系統(tǒng)抄表過程

在變電所主站系統(tǒng)的指令下,通過系統(tǒng)主站上行GPRS信道,將命令下發(fā)到終端設(shè)備,終端設(shè)備利用下行信號調(diào)制系統(tǒng)觸發(fā)調(diào)制變壓器,將主站命令以電壓信號的形式耦合到220V母線,主站命令的發(fā)送用廣播方式,所有在220V同相電壓的采集模塊都可收到信號。采集模塊收到信號后,進(jìn)行地址匹配,符合地址要求的模塊返回上行信號。

在采集模塊觸發(fā)系統(tǒng)的作用下,命令以電壓信號的形式耦合到220V母線返回終端設(shè)備,終端信號再通過GPRS模塊返回到主站。以上是完成一次電表數(shù)據(jù)抄收的全過程。要完成一次完整的通信過程,通信信道必須要有嚴(yán)格的通信規(guī)約。從主站到終端設(shè)備通信遵守系統(tǒng)通信協(xié)議,而從終端到采集器到電表,則要遵守內(nèi)蒙古電力集抄規(guī)約。

只有在嚴(yán)格的規(guī)范下系統(tǒng)與終端之間才能進(jìn)行信息的互換。終端既是一個終端設(shè)備,又是一個中轉(zhuǎn)站。它可以定時對電表進(jìn)行預(yù)抄收,將一天的電量存儲在FLASH中,當(dāng)主站需要某一天的電量數(shù)據(jù)時,可以直接從終端設(shè)備讀取,保證了抄收的成功率。當(dāng)主站需要實(shí)時數(shù)據(jù)時,終端設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)主站的命令,采集器抄收完畢后,再通過終端設(shè)備將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到主站。

信號的發(fā)送與接收通過GPRS和PLC載波實(shí)現(xiàn)。除了上述的抄表過程外,便攜式抄表器也極大地方便了抄表員的工作。便攜式抄表器用于當(dāng)?shù)夭杉骱徒K端內(nèi)部參數(shù)設(shè)置,在現(xiàn)場安裝調(diào)試的情況下最方便、實(shí)用。當(dāng)通信出現(xiàn)故障需要進(jìn)行當(dāng)?shù)爻砘虬l(fā)現(xiàn)用電異常而進(jìn)行人工現(xiàn)場巡檢,以及更換舊表而進(jìn)行現(xiàn)場新表參數(shù)設(shè)置時,可使用掌上電腦進(jìn)行抄表、巡檢和參數(shù)設(shè)置,然后把掌上電腦抄錄的數(shù)據(jù)下載到主站計(jì)算機(jī)上。

電力集抄系統(tǒng)的功能特點(diǎn)

電力集抄系統(tǒng)主要有以下功能:完善的系統(tǒng)日志、抄表速度快、廣播對時功能、自動抄表功能、電量凍結(jié)功能、電費(fèi)管理功能、設(shè)備管理功能、打印作業(yè)、具有完善的在線幫助功能。

雖然電力集抄已有20多年的發(fā)展歷史,但在內(nèi)蒙古地區(qū)的使用還處于探索和推廣階段,缺少應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。目前國內(nèi)對電力集抄的需求非常大,正是電力集抄的黃金時期。因此,結(jié)合本地區(qū)的特點(diǎn)、加強(qiáng)管理、提高技術(shù)發(fā)展、穩(wěn)定基本需求、加強(qiáng)維護(hù)現(xiàn)有的系統(tǒng),以保證電力集抄系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

本文作者：李繼英 工作單位：呼和浩特供電局