電量采集新技術(shù)研究

摘 要：電量采集作為電力營銷中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其可靠性和安全性至關(guān)重要，應(yīng)用新的電量采集技術(shù)可以提高電量采集效率，文章對(duì)電量采集新技術(shù)進(jìn)行了研究。總結(jié)了我國現(xiàn)有的電量采集方式，分析了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電量采集系統(tǒng)中應(yīng)用特點(diǎn)和相應(yīng)的功能。

關(guān)鍵詞：電能采集；新技術(shù)；研究

中圖分類號(hào)：TM764 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）15-0124-02

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是近些年來計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，電能計(jì)量的手段和技術(shù)也發(fā)生了根本的變化，傳統(tǒng)的人工抄表方式也逐漸被時(shí)代所淘汰，遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表采集已是電量采集技術(shù)發(fā)展的大趨勢(shì)。通過這些改進(jìn)的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)電量采集方式的根本轉(zhuǎn)變，提高電能管理的效率，為智能電網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)營提供更多的信息。本文對(duì)電量采集信息技術(shù)進(jìn)行了分析。

1 我國現(xiàn)有的電量采集方式

當(dāng)前我國對(duì)電量進(jìn)行采集主要依靠如下方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)：

①手工的電量采集方式。所謂手工的電量采集方式，就是依靠營銷部電費(fèi)管理人員到用電現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行人工抄表，然后再根據(jù)抄表結(jié)果統(tǒng)一結(jié)算電費(fèi)，這是一種最為原始的電費(fèi)采集方式。

②預(yù)付費(fèi)的自動(dòng)計(jì)量方式。這種方式是通過IC卡將預(yù)付電費(fèi)與用戶所屬的電度表進(jìn)行結(jié)合，即讓用戶先交一部分錢購買電量，然后再對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)計(jì)量，如果電量不夠則自動(dòng)斷電的方式。這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)電量的自動(dòng)采集，但其主要弊端是IC卡被大量使用后，很容易被破解，且這種計(jì)費(fèi)方式無法使電網(wǎng)公司對(duì)用戶的用電情況進(jìn)行及時(shí)的了解，難以對(duì)用戶的用電規(guī)律進(jìn)行準(zhǔn)確的掌握。

③遠(yuǎn)程化的自動(dòng)抄表采集方式。所謂遠(yuǎn)程化的自動(dòng)抄表采集方式，就是通過對(duì)低壓配電線路、無線電線路、電話線路和RS-485等多種通信媒體，并結(jié)合相應(yīng)的微機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，在不必到用電現(xiàn)場(chǎng)的情況下即可實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶電量的自動(dòng)采集。其作為一種自動(dòng)化程度較高、計(jì)費(fèi)方式先進(jìn)的電量采集方式，便于利用電網(wǎng)中現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)有助于智能配電網(wǎng)中用戶用電信息的采集。

2 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電量采集系統(tǒng)中應(yīng)用特點(diǎn)

所謂現(xiàn)場(chǎng)總線控制，就是指在對(duì)電量采集過程中利用用電現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化儀器所實(shí)現(xiàn)的能夠?qū)⒖刂圃O(shè)備和計(jì)量設(shè)備相聯(lián)系的一種串行的、雙向的、多站式的網(wǎng)絡(luò)通信。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電量采集上的應(yīng)用有如下性能特點(diǎn)：

①現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將支持多種工作方式，在電力傳輸網(wǎng)絡(luò)上的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)上通過相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其他節(jié)點(diǎn)來發(fā)送信息，通信方式較為靈活。根據(jù)這一特點(diǎn)利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可以構(gòu)成多種系統(tǒng)。

②在現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)上可將其節(jié)點(diǎn)分為不同的優(yōu)先等級(jí)，進(jìn)而滿足不同數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)要求。

③現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)中可以實(shí)現(xiàn)非破壞的總線裁決，當(dāng)出現(xiàn)兩個(gè)或者兩個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，能夠確保優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)先傳輸數(shù)據(jù)，而優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)將主動(dòng)停止相關(guān)數(shù)據(jù)傳送。

④現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)一對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳送方式。

⑤利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的最遠(yuǎn)通信距離可達(dá)到10 km，相關(guān)的通信頻率可達(dá)到1 MB/s，在現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)中相關(guān)的節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)到130多個(gè)，而采用相關(guān)的廉價(jià)雙絞線即可實(shí)現(xiàn)相關(guān)通信。

3 電量數(shù)據(jù)采集與誤差分析

3.1 脈沖電路

在原本的感應(yīng)式電量采集技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)電能計(jì)量裝置加裝脈沖變頻器，即可實(shí)現(xiàn)脈沖電量采集，其具有兩方面的優(yōu)點(diǎn)：一是對(duì)相關(guān)的電量進(jìn)行積累，二是對(duì)相關(guān)的電量脈沖信號(hào)進(jìn)行反映，利用單片機(jī)來對(duì)電量脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)并完成相關(guān)的分析和處理，進(jìn)而得到被測(cè)的電量信息。當(dāng)前，我國所使用的脈沖電量采集主要以普通的電磁感應(yīng)電表為基礎(chǔ)的，因此通過附加脈沖電路即可構(gòu)成電量采集新型裝置。為了便于對(duì)脈沖電度表的改造，我們利用光電反射式脈沖電路來構(gòu)成相關(guān)的電路。這個(gè)電路的原理是利用傳感器來對(duì)紅外光進(jìn)行發(fā)射，并根據(jù)所發(fā)射回來的紅外光對(duì)電量信息進(jìn)行計(jì)數(shù)。其所要求被檢測(cè)的物體表面顏色必須是黑色的，這樣才能有效對(duì)紅外光對(duì)吸收和反射。相關(guān)脈沖電路的原理如圖1所示。

3.2 誤差的分析

電量采集新技術(shù)是在傳統(tǒng)的電磁式電度表的基礎(chǔ)上，通過附加相關(guān)的脈沖電路所構(gòu)成的，其主要的改造方法是在電度表上加以適當(dāng)?shù)暮谏浱?hào)作為標(biāo)記，在其頂部布置相關(guān)的紅外線發(fā)射管和接收管，當(dāng)黑色的標(biāo)記經(jīng)過了發(fā)射與接收時(shí)，由于相關(guān)的反射信號(hào)的強(qiáng)度是不一樣的，因此將形成一系列的觸發(fā)脈沖。這種設(shè)計(jì)存在誤差的原因?yàn)椋?/p>

①電量采集精度受黑色標(biāo)記安裝位置及自然光的影響。

②當(dāng)用電低谷時(shí)電度表轉(zhuǎn)動(dòng)較慢，特別容易出現(xiàn)脈沖丟失的現(xiàn)象。

對(duì)于情況1，通過改變接收管和標(biāo)記之間距離來實(shí)現(xiàn)，將其距離增加為2 mm，進(jìn)而對(duì)安裝位置及自然光的影響進(jìn)行消除。

對(duì)于情況2，通過增加采樣的時(shí)間來進(jìn)行解決。

4 電量采集新技術(shù)應(yīng)用功能

4.1 提高電能的管理效率

通過電量采集新技術(shù)可以提高電能的管理效率，能夠?qū)ο嚓P(guān)的電量數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的跟蹤，并進(jìn)行有效的分析和利用，確保相關(guān)的電網(wǎng)運(yùn)行人員對(duì)電量數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的掌握，使電網(wǎng)公司有效把握電力市場(chǎng)的需求，及時(shí)提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)方法滿足用戶的需求。

4.2 對(duì)電量的采集實(shí)現(xiàn)高效的監(jiān)控

通過電量采集新技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電能數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程控制與采集，這樣就能夠?qū)θ斯ぐ胱詣?dòng)化抄表所存在的缺陷進(jìn)行解決。電量采集新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程的高效控制，能夠有效降低相關(guān)的人工成本，對(duì)人力資源進(jìn)行節(jié)約，同時(shí)還能夠有效保障數(shù)據(jù)的可靠性和有針對(duì)性，為電網(wǎng)運(yùn)營分析人員提供可靠的數(shù)據(jù)支撐的同時(shí)還有效提高了監(jiān)控的效率。

4.3 對(duì)危險(xiǎn)性進(jìn)行及時(shí)的預(yù)見

通過應(yīng)用電量采集新技術(shù)，電力系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多種故障情況的預(yù)警，如相序錯(cuò)誤、電壓不穩(wěn)、極性錯(cuò)誤等，這些情況能夠在運(yùn)維檢修部門得到及時(shí)的反應(yīng)，進(jìn)而得到及時(shí)的預(yù)防，這對(duì)增強(qiáng)整個(gè)電網(wǎng)的可靠性和安全性是非常重要的。應(yīng)用電量采集新技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)電壓質(zhì)量的提高和線路穩(wěn)定性的增強(qiáng)，便于用戶更好地統(tǒng)計(jì)用電情況，保證了用戶用的安全性和及時(shí)性。

通過應(yīng)用電量采集新技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的對(duì)電量通斷進(jìn)行控制，這樣就能夠有效保證電量輸送的準(zhǔn)確性，節(jié)約了人力和物力資源，并且能夠?qū)τ脩舻挠秒娗闆r進(jìn)行及時(shí)的控制，避免了用戶對(duì)電費(fèi)的拖欠，提高了電力營銷人員的工作效率。

4.4 多線程技術(shù)的應(yīng)用

在電量采集新技術(shù)中，應(yīng)用Windows系統(tǒng)中的多任務(wù)和多進(jìn)程技術(shù)可以充分利用CPU的時(shí)間段，并根據(jù)一定的優(yōu)先級(jí)將時(shí)間段劃分為若干，在每個(gè)時(shí)間內(nèi)都可以對(duì)CPU進(jìn)行共享，并在微觀上依次執(zhí)行，在宏觀上進(jìn)行并發(fā)的運(yùn)行。

在串口的通信方式中，每個(gè)串口對(duì)象是只有一個(gè)緩沖區(qū)的，在數(shù)據(jù)發(fā)送和接收過程中都需要進(jìn)行利用，因此需要建立相關(guān)的數(shù)據(jù)同步機(jī)制，使得其在某一時(shí)刻只能進(jìn)行一種操作，否則就會(huì)出現(xiàn)相關(guān)的通信錯(cuò)誤。進(jìn)行串口的通信在不同的進(jìn)程中需要協(xié)調(diào)運(yùn)行，本設(shè)計(jì)所采用的是并程的多線程技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)多線程數(shù)據(jù)的并發(fā)操作，這樣不但提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，而且還能夠提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性。

5 結(jié) 語

在電力系統(tǒng)中應(yīng)用電量采集新技術(shù)能夠提高電量采集的精度，降低電量采集的人力、物力消耗，提高用戶用電信息的采集，增強(qiáng)整個(gè)電力系統(tǒng)供電的可靠性及安全性，為電力營銷人員和運(yùn)檢人員提供強(qiáng)力的數(shù)據(jù)支撐。

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