集中器電表相位自動識別技術(shù)在計(jì)量自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘 要：結(jié)合云南電網(wǎng)公司用電信息采集與管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約5.11.1.6.119（F170集中抄表電表抄讀信息）的應(yīng)用，利用計(jì)量自動化系統(tǒng)將成功采集回的電表相位等信息寫入臺區(qū)戶表檔案中，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對臺區(qū)電表相位的自動識別。有利于提高臺區(qū)電表相位信息的準(zhǔn)確率，為實(shí)現(xiàn)臺區(qū)線損或臺區(qū)分相線損的計(jì)算提供信息支撐。

關(guān)鍵詞：相位自動識別；計(jì)量自動化系統(tǒng)；電力線載波通信

引言

楚雄供電局于2013年1月啟動了“四合一”計(jì)量自動化系統(tǒng)的建設(shè)工作，系統(tǒng)按《云南電網(wǎng)公司用電信息采集與管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約》（QG/YW-YX-07-2009）數(shù)據(jù)傳輸格式要求開發(fā)了上傳通信規(guī)約，作為現(xiàn)場終端與主站通信的規(guī)范，系統(tǒng)除具備低壓臺區(qū)載波表電能示值和異常事項(xiàng)等數(shù)據(jù)信息的采集外，還開發(fā)集抄臺區(qū)用戶電能表相位信息的管理與應(yīng)用，對臺區(qū)電能表相位信息正確性和準(zhǔn)確性提出了要求，并根據(jù)臺區(qū)線損精益化管理的要求提出來了臺區(qū)分相負(fù)荷平衡、臺區(qū)分相線損的需求，本文基于低壓集中器、云南電網(wǎng)公司用電信息采集與管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約（5.11.1.6.119 F170集中抄表電表抄讀信息）的應(yīng)用并結(jié)合計(jì)量自動化系統(tǒng)的建設(shè)，通過將系統(tǒng)正確采集回的電表相位信息寫入臺區(qū)戶表檔案，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對臺區(qū)電表相位的自動識別，提高臺區(qū)戶表相位信息的準(zhǔn)確性，為臺區(qū)配電變壓器的分相負(fù)荷、分相線損等管理提供信息支撐，有效幫助臺區(qū)管理人員有針對性發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。

1 低壓集中器電表相位自動識別原理分析

楚雄供電局集中器上行通信方式主要采用GPRS，下行主要采用電力線載波通信方式。載波信號是通過相線傳輸?shù)模敲串?dāng)集中器在某個(gè)相線上發(fā)送載波信號時(shí)，只有在該相線上的電表才能回復(fù)該載波信號。由于集中器本身事先知道各個(gè)相位，這樣，集中器就能夠確定該電表的相位。集中器將該電表信息以及包含的相位信息通過上行GPRS通信傳遞到主站。基于此方法，主站管理人員可以根據(jù)報(bào)文的信息，確定該臺區(qū)內(nèi)所有電表的相位信息。

集中器和電表的載波模塊包含相線過零檢測電路。過零檢測電路的功能是把工頻交流電的過零點(diǎn)時(shí)刻以脈沖的方式告知載波芯片，從而為過零通信及相位判別提供依據(jù)。信號由電力線經(jīng)耦合器、帶通濾波器和前級放大器進(jìn)入載波處理模塊，經(jīng)過處理后，經(jīng)過功率放大器和耦合器發(fā)送至電力線上，完成信號在電力線上的發(fā)送和接收。工頻同步處理模塊，在載波發(fā)射端調(diào)制發(fā)送時(shí)，將調(diào)制信號與工頻信號保持同步，在接收端，按照工頻信號進(jìn)行解調(diào)。

2 計(jì)量自動化系統(tǒng)的應(yīng)用

臺區(qū)戶表信息的采集由計(jì)量自動化主站系統(tǒng)、通信信道、采集器/集中器和載波表電子式電能表等組成。圖2是采集系統(tǒng)臺區(qū)結(jié)構(gòu)圖。

集中器是指收集各采集終端或多功能電表的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理存儲，同時(shí)能和主站或手持單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的設(shè)備。它位于380V配電變壓器的低壓側(cè)，與A、B、C三相電力線相聯(lián)，是整個(gè)系統(tǒng)的通信控制樞紐，其工作情況決定了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。向上與計(jì)量自動化系統(tǒng)主站通過GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，主要完成以下功能：

（1）接收抄表管理單元的指令，設(shè)置初始參數(shù)、自動抄錄電表的時(shí)間、路徑等。

（2）將從電表采集得來的電量數(shù)據(jù)按照相應(yīng)規(guī)約傳輸?shù)匠砉芾碇行摹?/p>

向下與電表或采集終端（下位機(jī)）通過電力線載波進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，主要完成以下功能：

（1）定時(shí)抄錄用戶電量數(shù)據(jù)，并根據(jù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)指定時(shí)刻用戶電量數(shù)據(jù)的凍結(jié)，作為向用戶收費(fèi)的依據(jù)。

（2）向電表轉(zhuǎn)發(fā)抄表管理中心下達(dá)的用戶供電分合指令，遠(yuǎn)程操作繼電器，完成對惡意欠費(fèi)用戶的遠(yuǎn)程斷電工作。

集中器內(nèi)置GPRS模塊及開通GPRS服務(wù)的SIM卡，負(fù)責(zé)接收從數(shù)據(jù)服務(wù)中心發(fā)過來的各種指令并加以篩選、判別，將有效指令發(fā)送到相應(yīng)的下位機(jī)中。由圖1可知，集中器的載波信號是在各相電壓過零點(diǎn)附近的一個(gè)微分時(shí)段內(nèi)分相發(fā)送的，當(dāng)電表的載波節(jié)點(diǎn)接收到載波信號后，也是在該相電壓過零點(diǎn)附近的一個(gè)微分時(shí)段內(nèi)進(jìn)行回復(fù)的。因此，電表的實(shí)際連接的相線不同，集中器收到電表回復(fù)的時(shí)序也不同，根據(jù)時(shí)序，集中器就可以確定該電表的實(shí)際相位。在集中器實(shí)際運(yùn)行過程中，由集中器提供原始相位依據(jù)（可默認(rèn)取集中器某一相位，也可根據(jù)集中器缺相檢測選取某一可用相位），并通過廣播相位檢測指令使直抄電表確認(rèn)自身相位，再通過直抄電表中繼廣播相位檢測命令使一級中繼表確認(rèn)自身相位。依次類推，直到整個(gè)臺區(qū)全部完成相位確認(rèn)。

集中器在工作時(shí)段內(nèi)自動抄讀電能表數(shù)據(jù)，并保存和處理存儲數(shù)據(jù)，當(dāng)集中器抄表完成后，主站和集中器通信，直接讀取集中器內(nèi)的電能表數(shù)據(jù)。集中器內(nèi)還存儲與數(shù)據(jù)服務(wù)中心聯(lián)網(wǎng)的各種參數(shù)，如：中心的IP地址、服務(wù)端口等。集中器一加電便自動運(yùn)行，搜索GPRS網(wǎng)絡(luò)，向數(shù)據(jù)服務(wù)中心進(jìn)行注冊并連接。如果沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)可以進(jìn)人休眠狀態(tài)，一旦有數(shù)據(jù)需要發(fā)送或收到中心呼叫（通過短信或電路）時(shí)便重新登陸數(shù)據(jù)服務(wù)中心，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

3 集中器電表相位自動識別技術(shù)的應(yīng)用

集中器電表相位自動識別技術(shù)在楚雄供電局乾熙苑試點(diǎn)小區(qū)的已經(jīng)得到應(yīng)用，并取得了良好效果。根據(jù)QG/YW-YX-07-2009《云南電網(wǎng)公司用電信息采集與管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約》要求，主站向集中器請求協(xié)議中1類數(shù)據(jù)命令F170+測量點(diǎn)號，集中器返回?cái)?shù)據(jù)。其中，載波抄讀通信相位是測量點(diǎn)的實(shí)測相位。即主站通過F170命令可以獲得各個(gè)測量點(diǎn)的相位信息。計(jì)量自動化主站系統(tǒng)將集中器抄讀回來的測量點(diǎn)電表信息和相位信息寫入系統(tǒng)臺區(qū)基本檔案，從而實(shí)現(xiàn)臺區(qū)電表相位的自動識別，這樣，主站管理人員就可以實(shí)時(shí)的查看各臺區(qū)信息，根據(jù)用戶數(shù)據(jù)域中信息域R的上行報(bào)文格式，就可以確定臺區(qū)內(nèi)各相電的用電情況。

集中器電表相位自動識別技術(shù)配合計(jì)量自動化系統(tǒng)功能應(yīng)用，主站管理人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)測終端的在線情況、采集終端通訊表計(jì)的相位信息以及各相線的用電情況。這樣當(dāng)出現(xiàn)因電力線三相負(fù)荷不平衡，造成的低壓供電線路損耗增大時(shí)，可以將負(fù)載較重相的一些用戶轉(zhuǎn)移到較輕的另外一相進(jìn)行供電，以平衡三相的負(fù)載。進(jìn)一步提高臺區(qū)配電變壓器利用率，減少配電線路損耗。

4 結(jié)束語

集中器電表相位自動識別技術(shù)在計(jì)量自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用有利于對臺區(qū)分相負(fù)荷和分相損耗進(jìn)行量化，實(shí)現(xiàn)臺區(qū)線損的準(zhǔn)確的監(jiān)控與分析，是電網(wǎng)損耗管理發(fā)展的必然趨勢，可以在保證臺區(qū)配變功率平衡及安全的基礎(chǔ)上，盡量減小電力輸送過程中的損耗。有助于線損管理人員有針對性發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，對進(jìn)一步提高臺區(qū)配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平有很大實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]QG/YW-YX-07-2009云南電網(wǎng)公司用電信息采集與管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約[S].2009.8.

[2]黃 .城市電網(wǎng)線損智能管理分析方法研究[J].經(jīng)營管理，2011，12：75-77.

[3]張劍，徐向陽，陳文福.基于臺區(qū)電表相位自動識別的動態(tài)三相分相線損計(jì)算方法[J].華北電力技術(shù)，2012，（06）：9-11.

作者簡介：劉正友（1974-），男，云南楚雄人，工程師，主要從事電力營銷信息化、計(jì)量自動化建設(shè)及管理工作。