農電智能抄表系統的可行性研究

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電管理專業化分工,諸多問題遂凸顯出來,尤其是農村用戶電能計量表的查抄難度增大,主要體現在半智能人工抄表系統電能計量的準確率和反竊電能力差、欠費催繳提示功能弱,無法實現遠程控制和適時在線監控,系統不利于擴充和升級等。

2 射洪縣農電抄表現狀

射洪縣是中國西部縣級經濟綜合競爭百強縣和四川省丘陵地區經濟發展示范縣之一。有行政區劃鄉(鎮)30個、村 629個,人口 104萬,總戶數29.39萬戶,農村用電戶數近 20萬戶,占全縣用電戶數的68%。2008年全縣農村用電量為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。以現行的半智能抄表方式,每月在 7天內全部完成農村用戶的核抄非常困難。為解決這一問題,需要對現有的抄表系統進行技術升級改造,以提升電力企業營銷管理水平。

3 傳統抄表系統與智能抄表系統優缺點比較

傳統抄表系統可分為三類:人工抄表系統、半智能人工抄表系統和智能抄表系統。

(1)人工抄表系統。人工抄表系統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,不能很好的統計電能使用數據,不能監督用戶是否有竊電行為;不能實時監督電能和供電網絡的使用情況;不能抑制用電客戶拖欠電費。

(2)半智能人工抄表系統。半智能人工抄表系統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。

優點:能較好的統計電能使用數據。

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

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

優點:自動記錄客戶使用電能的數據,無需進行人工抄表工作。自動統計電能使用數據,自動監控供電網絡負載,自動監控供電網絡故障,自動監控是否出現竊電行為。能通過系統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,發現欠費客戶需工作人員到現場進行處理。

4 現行抄表系統的發展方向和選擇

首先,我們對傳統的抄表系統與無人智能抄表系統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進行比較、分析后不難發現:無人智能抄表系統結合了先進的網絡技術和傳統抄表技術的優勢,代表了抄表技術的發展方向。無人智能抄表系統解決了現在供電系統中許多希望得到解決而沒有辦法解決的問題,該系統很好地解決了抄表任務繁重與抄表人員不足的矛盾。

表1 各種抄表系統的功能比較表

5 無人智能抄表系統的原理

無人智能抄表系統是以現有的電力網絡為載體,通過對傳統的電能計費表計進行數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字信號存儲、計數。

抄表時,集中器呼叫各個采集模塊,將各采集模塊的數據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、無線通信設備、以太網、電力通信網絡和專線等信道把電量數據及其它信息發往主站。

當通信出現故障而進行當地抄表,發現異常客戶而進行人工現場巡檢,可使用掌上終端進行抄表、巡檢和參數設置,然后把掌上終端的數據下載到主站計算機上。整個網絡中的各種設備都有唯一的地址,且整個網絡參數的配置可通過主站系統設備自動設置到各設備。

6 實現無人智能抄表系統技術需解決的問題

無人智能抄表系統是電力企業的優選方式,但要實現無人智能抄表系統需要解決兩個技術問題:一是載波通信問題,二是對傳統的電能計費表計進行數字化改造以完成網絡通訊的需要問題。

6.1 載波通信

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

(1)工作頻段。根據 BSEN50065標準和《低壓電力客戶集中抄表系統技術條件》,建議抄表系統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,對于系統具備的較強管理功能如多費率數據、相位平衡數據、線損數據和頻繁抄表等,太低的傳輸速率將無法滿足;另一方面,速率太低,多數情況下需要設備(電表端和集中器)長時間地處于發送狀態,整體功耗將會很大。

(3)雙向通信。在抄表系統中,低壓載波通信必須是雙向的,這是因為:①通信中繼的需要:低壓電網上豐富的噪聲是客觀存在的,對載波信號所呈現出阻抗也是動態的,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,數據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據的完整性。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送功率,載波信號幅度有可能超出規定標準。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濟的方法。

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

6.2 傳統電能計費表計數字化改造

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

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

(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據交換的專用設備,在同一臺電力變壓器的供電范圍內,利用供電線路,多臺通用電力線 Modem可把數據終端設備連接成一個網絡,從而達到各個數據終端設備之間的通信目的。

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

7 升級為無人智能抄表系統的可行性

7.1 公司電力網絡管理的優點

(1)具有極強的防竊功能。可自動判別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據統計功能;(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)可實時監控網絡的運行情況,對異常情況報警提示;(8)易于擴充和升級。

7.2 公司經營管理的優點

(1)及時了解掌控線路各級電壓等級的損耗。當然,農電無人智能抄表主要是對農村低壓線路的運行情況進行掌控;(2)無人智能抄表系統的應用,可以大大降低營銷人員的工作強度,特別是在系統升級為無人智能抄表系統,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)由于減少了到現場查抄表計的工作任務,降低了人員外出的作業風險,如交通安全、帶電作業安全等方面帶來的風險,有效地控制了企業風險;(4)營銷工作量減少后,營銷人員的工作效率提高,企業可以實施減員增效,從而控制企業生產成本。

7.3 社會效益

(1)及時發現運行異常的電能表計,及時排除隱患,為農村用電戶提供優質可靠的電能;(2)無人智能抄表系統減少了電度抄見量的人為因素,通過智能系統的數據管理產生的結果更具科學性和說服力,也有效的避免了供電企業和用電戶之間的矛盾,為企業優質服務提供便利。

8 結 語

明珠公司正著力于無人智能抄表系統的軟、硬件設施的建設,購置終端機和具備無人抄表系統要求的計量裝置;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的功能。對現有通信系統進行升級改造;將機械電能計費表計進行數字化改造也在農網改造中逐步進行。通過電能計量的系統改造、技術升級,公司將解決竊電、農村供電線路網絡線損管理等問題,由此而提高明珠公司員工的工作效率,所產生的社會價值不可估量。