智能化環境下低壓電力客戶遠程集中自動抄表功能實現

鄭東升

（國網浙江嵊州市供電有限公司，浙江紹興，312400）

1 擴頻通信技術

擴頻通信技術傳輸信號的帶寬比本身的帶寬更大，信息容量公式為：C=W×Log2(1+S/N)，C表示信道容量，提高信道容量有兩種方法，加大帶寬或者提高信噪比，信噪比是指公式中的S/N。當信道達到一定容量后，增加信號的帶寬會降低信噪比，當加到一定數值之后信噪比也會逐漸降低。擴頻通信技術的主要思想就是將寬帶傳輸技術與信噪比進行置換，擴頻通信技術中，包含了直接序列擴頻通信、碼分多址直序擴頻通信，在低壓電力客戶遠程集中超標系統設計中，使用的就是直接序列羅占頻譜通信，如發射系統流程如圖1所示。

圖1 發射系統與接收系統

2 集中自動抄表總體設計

圖2 電子線載波集抄系統結構圖

一個完整的通訊監測系統需要借助電力線載波技術通信完成，實現遠程集中抄表，用戶終端中有普通電子式電能表、脈沖表，可以對用戶的用電數據進行采集，利用電力線載波通訊的方式將數據傳導集中器中，在本研究中，遠程控制集中抄表系統是以電子式載波表作為載體，實現的集中抄表系統，在智能化的發展背景下，傳統的人工抄表形式已經被完全取代。圖2集中器的位置位于配電變壓器的附近，需要采集所有客戶的用電數據并進行儲存，集中器需要對主站的要求進行執行，轉發主站發給用戶的命令，對380V配電變壓器附近所有客戶的電表進行管理，集中器作為整個系統的靈魂，是用戶與主站進行溝通的紐帶，每一個變壓器中都需要配置一個集中器才能夠完成基本的功能。

3 電子式載波表的設計原理

載波表的組成原理如圖3所示。通過電壓及電流采樣電路對客戶的用電情況進行取樣，得到客戶的電流樣值；電能計量模塊是計算用戶的用電量，并將用電量轉換成脈沖，微處理器對脈沖進行存儲后再反饋給顯示電路；電力線載波電路將微處理器中的用戶用電量進行信號擴展，通過電力線饋送到低壓電力線中，然后再傳輸到集中器；電力線耦合電主要是用來接收集中器的DPSK信號，并將DPSK信號轉換成二進制信號，再將其發送到微處理器中進行處理。在實現集中抄表的過程中，電能計量與載波通信是最主要的兩大因素，在本研究中，電子式單項載波表有性能優越的微處理器，采用了0.35um的混合CMOS制造工藝，內至高精度數字多功能電路，計量的進度達到了1000：1的范圍。并且具有防竊電的功能，內置計量電路、頻率測量電路以及增強式微處理器等，都是遠程集中自動抄表系統的特點。

圖3 載波表組成原理

4 低壓電力客戶遠程集中自動抄表管理平臺的設計

4.1 抄表軟件功能模塊

對于集中器而言，主站抄表的一切活動都要以集中器為中心，系統的運行實際上就是對集中器的運行，通過集中器實現數據的控制，當用戶的數據傳導數據庫中系統會對原始的數據進行處理。如圖4所示。

4.2 低壓電力客戶遠程集中自動抄表功能

管理中心用于保存所有用戶的用電量數據，并進行累積與費用的計算，管理中心不僅能夠對用戶的用電數據進行抄表與管理，還可以對用戶的電表運行狀態進行監控，以保證系統的正常運行。關于用戶遠程集中自動抄表的功能有：（1）設置：遠程集中自動抄表功能可以對用戶的參數進行集中設置，在集中器中進行設置抄表的周期以及間隔的時間等，預防沒有權限的人員進行操作；（2）遠程抄表：根據設置的抄表時間周期以及自動抄收周期，對用戶的電能表數據進行實施遠程監控；（3）校時：以主站時間為準逐級進行，保證系統時間的準確性；（4）檢測：主站可以檢測設備以及電能表的運行狀態，如果出現系統異常可以會出現報警警告；（5）遠程控制用電：根據用戶實際的用電情況向主站發送命令，比如送電命令或斷電命令，通過遠程控制能夠切斷用戶的異常用電，同時也能起到遠程送電的功能；（6）數據存儲：可以對用戶終端的所有數據進行處理，包括定時表底、凍結表底、歷史表底等數據，繪制用電的狀態并自動生成報表；（7）數據安全：設置密碼使用系統管理，對系統設置禁止訪問的權限，禁止一切沒有經過授權的人員進入系統；（8）自動診斷：系統可以及時反饋出系統故障、用電量異常的行為；（9）與營銷系統對接：與電力公司的系統進行互聯，將用戶所用的電量直接轉入到電力公司的營銷系統中，代替了人工來回傳遞的方式，在不影響營銷的情況下實現系統功能的對接能夠提高效率與經濟效率。

圖4 抄表軟件功能模塊數數據流向

4.3 低壓電網遠程集中抄表項目實例分析

某市城鎮與農村人口比例為2：3，在2010年之前，只有3座220kv變電站，在2015~2016年之間，市電業局投資了6億進行電力建設，2016上半年，已有8座220kv變電站和20座110kv變電站，到了2016年年底，投資了一座500kv的變電站，截止到2018年底，共有10座220kv、25座110kv的變電站，同時對全市的城網進行了改造，累積7.8億對農村進行了大范圍農網改造，讓農民的用電得到了一定的改善。根據該市低壓電網的特點以及發展現狀進行分析，遠程集中抄表項目集中采用電子式電能表。

項目簡稱之后要進行投運使用，對該地區的實際運行情況進行檢測，結果如表1所示。

表1 遠程集中抄表項目投運前后數據對比

每次持續停電時間 50 15每次停電戶數 1258 130年停電次數 115 30電費回收率 77 105

從表1結果進行分析，停電時間、停電次數與電費回收率在投入遠程集中抄表項目后都得到有效的降低。傳統抄表每人要抄表1500戶/月，每月費用按4000元算，按照48000戶的用電戶數，占用的人力與財力都非常大；投入遠程集中抄表項目的資金約為180萬元，供電企業大概投入80萬元的安裝與調試費用即可，使用專門的技術人員對系統進行管理與控制，大概8~10人即可。運行低壓電網遠程集中抄表項目以來，供電企業增加電量是沒有投入運營的20%，投入前的停電時間為210mins，投入項目后平均停電時間約為3.52mins，經營成本降低了將近60萬元，并且會逐漸降低。用戶能夠享受到高質量的電能，企業能夠收獲明顯的經濟效益，可見遠程集中抄表項目是一項非常有意義的項目。

5 結束語

文章對低壓電力客戶遠程集中自動抄表功能以及設計框架進行了分析與討論，并通過實例分析了投入遠程集中自動抄表項目的經濟效益。選擇電力載波的方式作為電能采集器與集中器之間的連接橋梁，構建了遠程集中抄表系統的結構圖，降低了低壓電網的干擾特性，收獲了經濟效益。