遠程集中抄表技術在礦區改造中的應用

翟清萍　崔勇

摘 要：該文介紹了三種遠程集中抄表技術，并通過調研和對比，確定了符合礦區居民電表的電力載波集抄技術，并在大河東小區進行了試點實施。具體實施過程分為四個環節：電表遠程秘鑰下載及安裝、用戶檔案建立、用戶信息導入、通訊通道設置，實現了遠程集中抄表、遠程控制、數據回抄等功能，達到了預期效果，但在數據處理等方面，還需要進一步加強和完善。

關鍵詞：遠程集中抄表 電力載波技術 集中器 遠程控制

中圖分類號：TM993 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（c）-0015-02

邵伯礦區共有4500余戶居民，需要定期挨家挨戶人工抄表，存在抄錄誤差和抄表時間的不同步性，無法準確計量線損，同時不能及時反饋用戶的用電情況，用電管理存在一定困難。結合本次礦區改造更換電表的機會，我們在遠程集中抄表技術方面進行了試點和摸索，基本上解決了人工抄表存在的困難，規范了用電管理，取得了較好的效果。

1 方案確定

遠程集中抄表方式主要有三種：無線自動抄表、有線自動抄表、電力載波自動抄表。

1.1 無線自動抄表

主要是采用GPRS信號傳輸模式，需要根據流量的不同繳納相關的通訊費用，一般適用于數據量少、不好進行組網的偏遠地區。由于居民電表數目大，每戶用電量又較少，如果采用采用無線通訊的方式，流量較大，后續成本會較高。

1.2 有線自動抄表

目前廣泛應用的是RS-485總線，這種抄表方式傳輸速率高、技術比較成熟，經常應用于變電站抄表中，但是對于電表數量較大的居民用戶不太合適。首先在安裝時每只電表都需敷設數據線，且需要專業人員，施工難度大；其次RS-485總線的驅動能力有限，抄收的用戶數目有限，需采用多個采集終端；再者維護困難，一旦某個采集點發生485總線短接的情況，則會出現整個傳輸網絡癱瘓，查找困難。因此RS-485總線只適合小面積范圍的使用環境，不能滿足大面積使用的需求。

1.3 低壓電力線載波抄表

低壓電力線載波就是利用現有的低壓電力線做為通訊信道的一種通訊方式不需要敷設專門的數據采集線。這種方式實施起來簡單，成本較低、工程量小、組網靈活、擴容輕易，易于規劃和使用，且后期維護簡單方便。但載波通訊技術也存在缺陷：低壓電力線阻抗特性和衰減特性復雜多變、噪聲干擾大，抄表準確率受到一定影響。

經過調研和對比，電力載波集中抄表更適合邵伯礦區的實際情況：首先是投資成本低，維護簡單易行，沒有后續費用；其次礦區內居民用電為單獨變壓器供給，沒有大功率的用電設備干擾，抄表到位率可以達到97%以上，對于預付費卡表來說，準確率可以滿足需求；第三，組網方便靈活，可以利用水電現有數據通道，下面其它小區的接入也比較方便。

2 電力載波技術在礦區集抄系統的應用

2.1 系統組網

礦區內首先選擇大河東小區作為第一批試點。該小區共有居民1356戶，變壓器3臺。其組網方式如圖1所示。

網絡的最下端是用戶電表，該電表具有預付費、電力載波、階梯電價等功能。載波模塊可以單獨更換，方便維護。用戶用電信息通過電力線直接把數據上傳到各自所對應的集中器。集中器根據變壓器的數量確定，一臺變壓器配備一只集中器，大河東小區共有3臺變壓器：南區配電變、北區配電變、西區配電變，因此需配備3只集中器。集中器內采集的數據通過光纖傳輸到通訊機房，作為中轉，然后傳到主站服務器，終端售電機可以隨時查看數據。

2.2 具體實施

2.2.1 電表遠程秘鑰下載及安裝

電表首先必須進行遠程秘鑰下載，否則無法進行通訊。前期100余戶試點安裝的電表，由于和廠家溝通不夠細致，直接進行了安裝，就出現了此類問題，后來，我們現場一一進行了密鑰下載。剩余電表全部放在校驗室處理后才進行安裝。具體方法把電表接到校驗臺后，按下通訊按鈕，使電表處于通訊狀態，插入秘鑰恢復卡、預制零卡、秘鑰下裝卡，同時從電腦密鑰下載軟件上進行遠程秘鑰下載。為了安全起見，此套程序相對復雜。電表安裝采取一樓集中安裝的方式，方便檢查維護及用電管理。

2.2.2 用戶檔案建立

用戶檔案主要包括：用戶名、用戶地址、用戶編號、電表編號、計量點、報警I級、II級、費率等。借此換表換卡的機會我們分別對大河東1356戶居民的檔案進行了詳細的梳理和輸入，確保資料的準確性。

用戶編號和電表編號是兩個最重要的識別代碼，用戶編碼我們采用九位字代碼來代表一位用戶，其含義圖2所示：

1、2位為小區代碼：大河東小區（01），運輸（02），供應（03）……

3、4位為變壓器臺區代碼：南區（01）、北區（02）、西區（03）

電表編號內置于電表內，在建檔時必須保證該用戶所對應的電表編號和用戶代碼是一致的，否則就會影響到數據的采集，并且充費后無法正常插入電表。

報警級別分為I級、II級，經過綜合考慮，根據用戶的用電習慣，我們設置了I級報警為用戶表內剩余金額為20元時，報警紅燈亮，提醒用戶及時進行購電；II級報警為用戶剩余金額為10元時，電表自動斷電，插卡后可以繼續使用至金額為零。

費率可以分時段進行設置，也可以分居民用電、商業用電設置不同的電價，設置好后通過電卡把數據傳到電表，電表自動扣費。

用戶建檔時必須根據變壓器數量分成三個區塊：南區1號變壓器，所帶負荷共6棟288戶；北區2號變壓器，所帶負荷共17棟684戶，西區3號變壓器，所帶負荷共9棟384戶。不同用戶檔案需建在對應的變壓器區塊下。

2.2.3 用戶信息導入

電表安裝后，主站軟件內用戶檔案也已建好，如何實現數據一對一準確傳遞，則需要兩者相互對應。這中間的介質就是IC卡。用戶第一次購電時，首先用管理母卡把IC卡開通，然后把建檔時輸入的用戶信息寫入卡內，用戶插卡時就會把信息存儲在表內，實現通訊地址的唯一性。這個環節出現的問題最多，錯誤類型多達十幾種，密鑰下載或用戶檔案有一點錯誤，就會導致電表不認卡，新系統集預付功能和集抄功能一體，操作比較復雜，剛開始也難免出現各種各樣的問題。最常見的錯誤是Err-10認證錯誤、Err-12用戶編碼不匹配。endprint

2.2.4 通訊通道設置

主要是集中器到終端售電機的通訊通道。集中器安裝在變壓器下方，即配電室進線柜內，接線簡單，操作方便。集中器上有網卡接口，通過網線把數據傳到配電室內的收發器上。收發器到通訊機房的傳輸采用光纖的方式，三個配電室分別敷設了光纜，通訊機房到主站服務器利用現有光纖。3臺集中器和一臺主站服務器必須設置相同的IP地址，根據需要，統一設置為：10.83.0.121，以便主站發出的指令能夠被集中器接收到。

3 功能實現及應用效果

3.1 遠程集抄

所有通道及硬件設施配置好以后，開始做實驗。為了不影響白天正常售電，我們設定抄表時間為晚上0：00～1：00，這時候網速較快，用電比較平穩，數據傳輸基本不受負荷波動影響。第一次抄回的數據為1296戶，有64戶沒有采集到，抄表成功率95.3%，成功率相對較低。

原因查找與分析：經過多次到現場查看，結合用戶購電出現的問題，發現原因主要有以下三點：遠程密鑰下載不成功，集中器和電表無法完成通訊，這種現象主要出現在剛開始換表時現場進行秘鑰下載的21～23號樓的用戶。由于現場密鑰下載比較繁瑣，幾張管理卡來回插拔，容易出現漏插現象；用戶編號或電表編號沒有寫入相應電表中，主要原因是用戶第一次插卡時，電卡插拔過快，導致相應的用戶信息沒有完全寫入電表；用戶編號錄入錯誤，主站發出的指令找不到相對應的電表用戶。

找到原因后，對大部分沒有采集到數據的電表分別進行了處理。經過一段時間的運行，最近2月24日的抄表成功率為98.7%，只有17戶沒有抄到，成功率大大提高，超過要求的97%。但我們通過調取2月24日前后幾天的抄表數據，發現始終是這17戶沒有抄到，正常情況下集中器具有自動補抄功能，對在規定時間內尚未抄到的數據，能夠進行再次抄表，如果是受電力線影響導致數據傳輸問題，每次受影響的用戶應該不同。因此，我們分析問題還應該出在電表或集中器上。經過到現場進行逐一檢查，發現電表上數據傳輸和發送功能都是正常的，問題很可能出現在集中器的采集上，后來通過在后臺管理軟件中對這17戶的建檔資料、購電信息等進行逐一查詢，發現問題所在：其中有6戶建檔資料（用戶編號、電表號等）都正確，但這些用戶是在1號臺區變下的，結果檔案建在了3號臺區變下，導致數據傳不上來。一方面是由于換表時間比較集中，工作量大，我們的操作人員在建檔時不夠仔細認真，出現失誤，同時也反映了管理軟件上存在漏洞，編號不符合該臺區變的用戶，應該在此臺區變下不可以進行建檔，其他原因目前正在進一步查找，相信隨著問題的解決及系統的平穩運行，抄表成功率會更高。

3.2 遠程控制

分為三個部分：拉合閘狀態，可以通過后臺發出一條指令，檢測一下電表是處于合閘或分閘狀態；報警狀態，我們前面對電表設置了報警I級、II級，后臺可以對報警進行解除或恢復；保電狀態，可以對用戶進行保電或保電解除，也可以對電表進行遠距離拉合閘控制，可以批量進行，也可以單獨進行，這幾項功能的實現是實時的，速度相對慢些，有時需要多發幾次命令才能實現。

3.3 其他功能

隨機抄表：針對某一用戶實時查看其用電量及剩余金額；參數維護：可遠程修改報警金額設置、用戶信息等。

4 存在問題及需要完善的地方

遠程控制速度較慢，因為遠程控制是在白天實時進行的，可能會受一些因素的影響，能否采取一些措施提高信號傳遞速度；無法實現數據對比，集抄回來的數據只是用戶的累積用電量，不包括剩余金額，也無法和購電金額進行自動對比，對于用戶用電情況不能做到一目了然；管理系統在查詢、建檔、報表統計等方面還存在需要完善的地方。

以上問題在接下來的其他小區的改造過程中，我們會進一步進行改進和完善。endprint

2.2.4 通訊通道設置

主要是集中器到終端售電機的通訊通道。集中器安裝在變壓器下方，即配電室進線柜內，接線簡單，操作方便。集中器上有網卡接口，通過網線把數據傳到配電室內的收發器上。收發器到通訊機房的傳輸采用光纖的方式，三個配電室分別敷設了光纜，通訊機房到主站服務器利用現有光纖。3臺集中器和一臺主站服務器必須設置相同的IP地址，根據需要，統一設置為：10.83.0.121，以便主站發出的指令能夠被集中器接收到。

3 功能實現及應用效果

3.1 遠程集抄

所有通道及硬件設施配置好以后，開始做實驗。為了不影響白天正常售電，我們設定抄表時間為晚上0：00～1：00，這時候網速較快，用電比較平穩，數據傳輸基本不受負荷波動影響。第一次抄回的數據為1296戶，有64戶沒有采集到，抄表成功率95.3%，成功率相對較低。

原因查找與分析：經過多次到現場查看，結合用戶購電出現的問題，發現原因主要有以下三點：遠程密鑰下載不成功，集中器和電表無法完成通訊，這種現象主要出現在剛開始換表時現場進行秘鑰下載的21～23號樓的用戶。由于現場密鑰下載比較繁瑣，幾張管理卡來回插拔，容易出現漏插現象；用戶編號或電表編號沒有寫入相應電表中，主要原因是用戶第一次插卡時，電卡插拔過快，導致相應的用戶信息沒有完全寫入電表；用戶編號錄入錯誤，主站發出的指令找不到相對應的電表用戶。

找到原因后，對大部分沒有采集到數據的電表分別進行了處理。經過一段時間的運行，最近2月24日的抄表成功率為98.7%，只有17戶沒有抄到，成功率大大提高，超過要求的97%。但我們通過調取2月24日前后幾天的抄表數據，發現始終是這17戶沒有抄到，正常情況下集中器具有自動補抄功能，對在規定時間內尚未抄到的數據，能夠進行再次抄表，如果是受電力線影響導致數據傳輸問題，每次受影響的用戶應該不同。因此，我們分析問題還應該出在電表或集中器上。經過到現場進行逐一檢查，發現電表上數據傳輸和發送功能都是正常的，問題很可能出現在集中器的采集上，后來通過在后臺管理軟件中對這17戶的建檔資料、購電信息等進行逐一查詢，發現問題所在：其中有6戶建檔資料（用戶編號、電表號等）都正確，但這些用戶是在1號臺區變下的，結果檔案建在了3號臺區變下，導致數據傳不上來。一方面是由于換表時間比較集中，工作量大，我們的操作人員在建檔時不夠仔細認真，出現失誤，同時也反映了管理軟件上存在漏洞，編號不符合該臺區變的用戶，應該在此臺區變下不可以進行建檔，其他原因目前正在進一步查找，相信隨著問題的解決及系統的平穩運行，抄表成功率會更高。

3.2 遠程控制

分為三個部分：拉合閘狀態，可以通過后臺發出一條指令，檢測一下電表是處于合閘或分閘狀態；報警狀態，我們前面對電表設置了報警I級、II級，后臺可以對報警進行解除或恢復；保電狀態，可以對用戶進行保電或保電解除，也可以對電表進行遠距離拉合閘控制，可以批量進行，也可以單獨進行，這幾項功能的實現是實時的，速度相對慢些，有時需要多發幾次命令才能實現。

3.3 其他功能

隨機抄表：針對某一用戶實時查看其用電量及剩余金額；參數維護：可遠程修改報警金額設置、用戶信息等。

4 存在問題及需要完善的地方

遠程控制速度較慢，因為遠程控制是在白天實時進行的，可能會受一些因素的影響，能否采取一些措施提高信號傳遞速度；無法實現數據對比，集抄回來的數據只是用戶的累積用電量，不包括剩余金額，也無法和購電金額進行自動對比，對于用戶用電情況不能做到一目了然；管理系統在查詢、建檔、報表統計等方面還存在需要完善的地方。

以上問題在接下來的其他小區的改造過程中，我們會進一步進行改進和完善。endprint

2.2.4 通訊通道設置

主要是集中器到終端售電機的通訊通道。集中器安裝在變壓器下方，即配電室進線柜內，接線簡單，操作方便。集中器上有網卡接口，通過網線把數據傳到配電室內的收發器上。收發器到通訊機房的傳輸采用光纖的方式，三個配電室分別敷設了光纜，通訊機房到主站服務器利用現有光纖。3臺集中器和一臺主站服務器必須設置相同的IP地址，根據需要，統一設置為：10.83.0.121，以便主站發出的指令能夠被集中器接收到。

3 功能實現及應用效果

3.1 遠程集抄

所有通道及硬件設施配置好以后，開始做實驗。為了不影響白天正常售電，我們設定抄表時間為晚上0：00～1：00，這時候網速較快，用電比較平穩，數據傳輸基本不受負荷波動影響。第一次抄回的數據為1296戶，有64戶沒有采集到，抄表成功率95.3%，成功率相對較低。

原因查找與分析：經過多次到現場查看，結合用戶購電出現的問題，發現原因主要有以下三點：遠程密鑰下載不成功，集中器和電表無法完成通訊，這種現象主要出現在剛開始換表時現場進行秘鑰下載的21～23號樓的用戶。由于現場密鑰下載比較繁瑣，幾張管理卡來回插拔，容易出現漏插現象；用戶編號或電表編號沒有寫入相應電表中，主要原因是用戶第一次插卡時，電卡插拔過快，導致相應的用戶信息沒有完全寫入電表；用戶編號錄入錯誤，主站發出的指令找不到相對應的電表用戶。

找到原因后，對大部分沒有采集到數據的電表分別進行了處理。經過一段時間的運行，最近2月24日的抄表成功率為98.7%，只有17戶沒有抄到，成功率大大提高，超過要求的97%。但我們通過調取2月24日前后幾天的抄表數據，發現始終是這17戶沒有抄到，正常情況下集中器具有自動補抄功能，對在規定時間內尚未抄到的數據，能夠進行再次抄表，如果是受電力線影響導致數據傳輸問題，每次受影響的用戶應該不同。因此，我們分析問題還應該出在電表或集中器上。經過到現場進行逐一檢查，發現電表上數據傳輸和發送功能都是正常的，問題很可能出現在集中器的采集上，后來通過在后臺管理軟件中對這17戶的建檔資料、購電信息等進行逐一查詢，發現問題所在：其中有6戶建檔資料（用戶編號、電表號等）都正確，但這些用戶是在1號臺區變下的，結果檔案建在了3號臺區變下，導致數據傳不上來。一方面是由于換表時間比較集中，工作量大，我們的操作人員在建檔時不夠仔細認真，出現失誤，同時也反映了管理軟件上存在漏洞，編號不符合該臺區變的用戶，應該在此臺區變下不可以進行建檔，其他原因目前正在進一步查找，相信隨著問題的解決及系統的平穩運行，抄表成功率會更高。

3.2 遠程控制

分為三個部分：拉合閘狀態，可以通過后臺發出一條指令，檢測一下電表是處于合閘或分閘狀態；報警狀態，我們前面對電表設置了報警I級、II級，后臺可以對報警進行解除或恢復；保電狀態，可以對用戶進行保電或保電解除，也可以對電表進行遠距離拉合閘控制，可以批量進行，也可以單獨進行，這幾項功能的實現是實時的，速度相對慢些，有時需要多發幾次命令才能實現。

3.3 其他功能

隨機抄表：針對某一用戶實時查看其用電量及剩余金額；參數維護：可遠程修改報警金額設置、用戶信息等。

4 存在問題及需要完善的地方

遠程控制速度較慢，因為遠程控制是在白天實時進行的，可能會受一些因素的影響，能否采取一些措施提高信號傳遞速度；無法實現數據對比，集抄回來的數據只是用戶的累積用電量，不包括剩余金額，也無法和購電金額進行自動對比，對于用戶用電情況不能做到一目了然；管理系統在查詢、建檔、報表統計等方面還存在需要完善的地方。

以上問題在接下來的其他小區的改造過程中，我們會進一步進行改進和完善。endprint