基于負荷管理的遠程抄表系統設計與實現

摘要：分析了近期電力企業的抄表現狀，提出了基于負荷管理的遠程抄表方案，并據此方案成功開發了該系統。基于負荷管理的遠程抄表系統可以幫助管理人員及時、準確地獲得電表數據，發現表記故障、竊電行為，且可以進行諧波監測，提高用戶的用電質量。

關鍵詞：負荷管理系統；遠程抄表；表計故障；諧波檢測

作者簡介：李琳（1978-），女，山東聊城人，山東電力集團公司聊城供電公司營銷部，工程師。（山東 聊城 252053）

基金項目：本文系濟南市科技局自主創新計劃項目“視頻監控系統中的運動目標自動檢測與跟蹤技術研究與開發”（項目編號：201004002）的研究成果。

中圖分類號：TM714 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）26-0210-02

目前電力供應由緊缺趨向緩和，電力負荷管理系統的功能也在不斷變化。電力負荷管理系統的基本功能是監控用戶用電狀況，保障電網安全經濟運行，促進電力資源的優化配置，提高社會綜合效益。利用負荷管理系統的信道資源實現遠方抄表可以充分發揮負荷管理系統作用。[1-4]

隨著電力市場的不斷擴大，用電大戶及變電站、發電廠不斷增加，如仍沿用傳統的抄表方法，數據的準確性、時間的統一性都會受到制約，已無法滿足現代電力企業經營發展的需要。對裝有負荷管理系統負控終端的發電廠、變電站及用電大戶實現集中遠程抄表可以大大縮短抄表時間，及時獲得電表提供的計費數據，并與用電MIS聯網，作為電費結算依據；及時發現表計故障，竊電行為，完善用電管理，增加企業效益；還可以實現對用戶電壓質量監測和諧波監測，提高用戶的用電質量。

一、遠程抄表原理

負荷控制系統具有專用的無線信道和控制中心，因此利用負控系統實現遠程抄表無需信道的重復投資，是經濟可行的。通過比較終端與電表不同的通信方式，本系統采用與表計的485口進行串行通信。負控終端將當地的電表數據通過RS-485總線采集后，按規定的協議方式經過調制后通過無線電臺發射，中心控制臺收到后經解調將電表數據保存至數據庫，從而實現了遠程抄表。抄表示意圖如圖1所示。

二、基于負荷管理的遠程抄表系統實現

該系統主要由負荷控制系統終端和主臺控制系統組成。

1.終端硬件系統集成

終端根據命令采集必要的數據，由異步串行接口送往調制解調器，最后由電臺通過天線將信號發向中心站。終端根據中心站下發的參數，通過RS-485接口抄讀電度表的電量及表讀數傳送至中心站。

終端設備的輸入/輸出信號回路接口均采用光電隔離技術對干擾進行抑制并起保護作用，關鍵部分如電源、調制解調、脈沖輸入電路的元件經嚴格篩選，確保質量。電源及天饋系統應采取防雷措施。終端硬件系統結構圖如圖2所示。

2.終端軟件系統實現

由于終端運行環境惡劣，在硬件設計及開發、生產過程已采取了大量抗干擾措施，以防止和抑制來自現場的干擾，在軟件設計過程中也要采用數字濾波技術和軟件抗干擾技術來保證數據的正確性及控制的可靠性。本系統采用模塊化設計，程序結構清晰，便于維護。根據實際需求，終端軟件系統的功能模塊圖如圖3所示。

終端軟件是用C語言編寫的控制程序，將表計不同的通信規約寫在程序中，通過主臺下發的不同參數區別電度表，以不同的通信規約與表計進行通信。

3.主臺控制系統集成

電力負荷管理系統的主臺控控制中心由小型局域網（集線器、網絡服務器、若干工作站及打印機）、信道（KG110無線電臺，天饋線系統）、電源系統、避雷系統等組成。

主臺控制系統采用Microsoft Visual Basic6.0開發工具，基于Windows2000平臺開發。該系統的主要功能是：通過主臺軟件對終端進行監控，包括設置各類參數、召測實時和歷史數據；對日常數據進行存儲和維護，提供數據查詢和表記數據異常分析功能，并能按照要求生成和打印各種報表；與用電MIS系統聯網，進行數據共享。

三、基于負荷管理的遠程抄表系統應用

1.表計故障監測和防竊電功能

在市場經濟條件下，由于受經濟利益的驅動，各類用戶竊電手段日益隱蔽，僅靠人工現場巡視和經驗查堵已經不能適應要求。對于在裝計量表計的實時管理，由于缺乏必要的技術手段，無法實現及時發現表計故障和竊電行為，造成的隱形經濟損失不可忽視。因此，負控工作人員結合遠方抄表技術和交流采樣技術，利用終端對計量回路的在線監測功能進行表計故障監測和防竊電。

通過遠方抄表召測客戶終端表計可以提供的各種用電參數和電流、電壓變送器提供的電流、電壓模擬信息，通過記錄表計電壓失壓斷相、電流異常等情況，結合客戶歷史數據或電量曲線對比分析，確定是否竊電。表計可以監測到計量回路的運行數據，如圖4所示。

根據遠方抄表監測到的表計運行數據情況可以判斷表計線路及表計運行是否正常，該部分功能通過一個交流采樣裝置實現。交流采樣裝置也是利用RS-485接口進行連接通訊，其在負控系統中作為一塊計量表計進行管理，只對其采集的數據進行必要的處理分析。通過安裝交流采樣裝置，在客戶的同一回路上取兩個計量點，即在同一線路的保護回路采集交流信號，從表計取得脈沖信號，通過負控終端用兩路信號數據計算出功率值，主臺控制系統將兩路數據召測回來并保存在數據庫進行比較分析（如圖5所示）。若沒有竊電行為，則兩條負荷曲線相吻合，如果差異很大就有竊電嫌疑。負控工作人員可以有目的地對這些用戶進行分析跟蹤調查，準確有效地對竊電用戶進行查處。

通過采樣電量和脈沖電量的比較可以準確計算出所竊電量和竊電時間，為及時查獲竊電行為和追補竊電量提供技術保障。

2.電壓質量監測和諧波監測及線損管理

通過遠方抄表對交流采樣裝置數據的采集，可以對用戶每天24點的電壓數據進行采集分析、監測統計供電電壓合格率，以分析、提高電壓質量，為系統和用戶的電壓管理提供依據。通過對電壓監測點的實時檢測作出電壓曲線，分析評估供電質量，可及時發現問題采取措施，為線損分析網絡規劃提供依據。而且可以發現因PT保險絲熔斷、PT斷線等情況造成的電能表缺相運行，還能辨別CT短接合無負荷造成的負荷為零、電能表接錯等多項功能。

在電力系統中各種諧波的產生對電力系統環境造成污染，影響整個電力系統的電氣環境，包括電力系統本身和廣大用戶，且其影響的范圍大、距離遠。可以利用交流采樣裝置對用戶諧波產生的情況進行監測。交流采樣通過對用戶的電壓電流的波形計算分析，得出各次諧波分量的含有率。主臺控制系統通過采集交流采樣數據進行實時監測分析，實現對用戶諧波情況的監測。

四、結論

負荷管理系統實現遠方抄表改變了傳統抄表模式，提高了用電管理自動化水平，確保了抄表的及時準確。遠方抄表對表計運行數據的采集可以監測表計的運行情況，實現防竊電功能；通過遠方抄表對交流采樣裝置數據的采集可以監測用戶電壓質量和諧波情況，實時掌握電網的電能質量，使用電管理水平大大提高。

負荷管理系統無線通信資源在遠方抄表中得到了充分利用。負荷管理系統實現遠方抄表的設計簡單、價格低廉、控制方便，可及時發現表計故障、竊電行為，完善用電管理，實現對用戶電壓質量監測和諧波監測，提高用戶的用電質量，具有很強的實用性。

參考文獻：

[1]朱向力，李衛國.一種實用遠程電能抄表系統的應用分析[J].電力需求側管理，2006，8（2）：55-56.

[2]焦國杰.擴頻載波用戶終端的居民小區遠程抄表系統設計[J].電力需求側管理，2006，8（2）：33-34.

[3]趙磊，單淵達，等.電力線載波抄表的新進展[J].電力需求側管理，2004，6（4）：30-32.

[4]胡林，楊運昌，等.新型實時電網防竊電系統研究[J].電力需求側管理，2006，8（2）：19-22.

（責任編輯：王祝萍）