智能電表遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

姚 崗

(西部機(jī)場集團(tuán)西安咸陽國際機(jī)場股份有限公司，陜西 西安 712000)

為不斷提高電網(wǎng)企業(yè)服務(wù)客戶的水平，當(dāng)前供電企業(yè)的工作重心已從初始的追求覆蓋、采集成功率方面逐步轉(zhuǎn)移到追求系統(tǒng)實(shí)用化、智能化方面，對抄表和電費(fèi)計(jì)收的準(zhǔn)確性也提出了更高的要求。

自動遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)平臺統(tǒng)一的數(shù)據(jù)入口，需要與能源計(jì)量表具采集器交互數(shù)據(jù)，獲取能源計(jì)量數(shù)據(jù)，并按照規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)對能源計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化存儲。自動遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)提供實(shí)時能源數(shù)據(jù)訪問接口、歷史能源數(shù)據(jù)訪問接口，向數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)平臺提供數(shù)據(jù)支撐。

1 智能電表遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)架

智能電表遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，包含自動遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)和計(jì)量表具兩部分，自動遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)由數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)采集構(gòu)成，計(jì)量表具由采集器電表構(gòu)成。

2 系統(tǒng)功能初步設(shè)計(jì)

智能電表遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能初步設(shè)計(jì)具體如下。

圖1 智能電表遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)架

(1)數(shù)據(jù)查詢功能。該功能包括總、尖、峰、平、谷等各個時段示值，以及對應(yīng)的質(zhì)量碼(正常或異常)和電表地址，并可以按計(jì)量點(diǎn)名稱、電能表地址、抄表狀態(tài)、表碼類型和查詢?nèi)掌诘冗M(jìn)行篩選查詢。

(2)數(shù)據(jù)召測。數(shù)據(jù)召測包括表碼值、電流、電壓、功率、功率因數(shù)、本月最大需量、電流相位角、集中抄表電表抄讀信息和分相電能示值等。

(3)日用電量分析。可根據(jù)不同的出線間隔或出線線路所屬的用電單位，得到不同的單位實(shí)時用電數(shù)據(jù)，包括電量、電流、電壓、電費(fèi)等相關(guān)信息。

(4) 實(shí)時負(fù)荷展示。通過對表計(jì)數(shù)據(jù)的上傳，處理后可以實(shí)時展示不同用電主力的用電負(fù)荷。

(5)實(shí)時電費(fèi)展示。通過對電量數(shù)據(jù)的上傳，預(yù)留可編輯電價數(shù)據(jù)接口，工作人員通過對協(xié)議峰谷電價的設(shè)定，可以實(shí)時展示當(dāng)日電費(fèi)數(shù)據(jù)、月用電費(fèi)等。

(6)能耗異常報警。在耗能異常時發(fā)出報警信號。

(7)角色管理。角色管理功能可根據(jù)不同用戶設(shè)置不同的訪問權(quán)限。

3 數(shù)據(jù)采集方式

智能電表遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集方式適用范圍為表具全為RS-485接口的電度表數(shù)據(jù)采集。計(jì)量表具集中在配電室計(jì)量柜，在旁邊安裝采集器，將信號線RS-485相互對接，采集器根據(jù)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)路由現(xiàn)狀，布置網(wǎng)線接入變電站內(nèi)交換機(jī)。采集表具類型為電能表，采集內(nèi)容包括：三相電壓、三相電流、三相有功電度、總有功電度、峰平谷電度、功率因數(shù)等。

4 網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器布署

依據(jù)設(shè)計(jì)文件和現(xiàn)場實(shí)際情況，采集終端的網(wǎng)絡(luò)搭建首先充分利用原有交換機(jī)，通過網(wǎng)線將網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)到采集終端。本次系統(tǒng)建設(shè)需要將3個變電站內(nèi)所有電表數(shù)據(jù)傳至系統(tǒng)后臺，需要增設(shè)1臺服務(wù)器。服務(wù)器布置在其中一個變電站內(nèi)。經(jīng)過現(xiàn)場勘查，初步明確現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)布置情況，如表1所示。

表1 現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)布置情況

5 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)備安裝

數(shù)據(jù)采集方式安裝作業(yè)圖如圖2所示。根據(jù)設(shè)備供電需求，接入電源,并加裝漏電保護(hù)開關(guān)。

圖2 數(shù)據(jù)采集方式安裝作業(yè)圖

5.1 人員資質(zhì)

安裝人員必須進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，持有作業(yè)操作證，并對集采系統(tǒng)設(shè)備有一定認(rèn)識。

5.2 作業(yè)流程

集采設(shè)備安裝作業(yè)流程包括安裝計(jì)劃、安裝準(zhǔn)備和安裝要求。

5.2.1 安裝計(jì)劃

項(xiàng)目執(zhí)行人下達(dá)《集采設(shè)備安裝計(jì)劃》給安裝負(fù)責(zé)人，明確下列要求：安裝負(fù)責(zé)人、安裝地點(diǎn)、安裝時間、安裝器材、安裝資料和安裝工具等。

5.2.2 安裝準(zhǔn)備

(1)根據(jù)《集采設(shè)備安裝計(jì)劃》的內(nèi)容，向安裝人員進(jìn)行口頭交底，明確安裝任務(wù)和要求。

(2)了解現(xiàn)場安裝條件，熟悉相關(guān)資料。

(3)領(lǐng)取安裝器材、準(zhǔn)備安裝工具和資料。

(4)根據(jù)集采設(shè)備安裝說明書進(jìn)行安裝。

5.2.3 安裝要求

表2 繼續(xù)使用站內(nèi)原有采集終端預(yù)算

表3 將積成電子采集終端更換為新型WFET采集器預(yù)算

(1)安裝位置要求。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、自動遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)架和現(xiàn)場環(huán)境等因素綜合考慮，選取有利于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、實(shí)施難度低的方式，在選址時參照以下條件：①設(shè)備安裝需以“就近取電”為基本原則；②集采設(shè)備需要連接可靠的電源，以保證正常運(yùn)行；③保證安裝位置干燥、通風(fēng)、耐火、無腐蝕性氣體；④設(shè)備附近有三相四線供電電源或單相電源。

(2)采集設(shè)備安裝固定要求：①設(shè)備安裝必須端正、牢固和美觀；②接線簡短、布線美觀；③便于后期操作和維護(hù)。

(3)設(shè)備接線要求：①集采設(shè)備電源線纜接入就近斷路器，設(shè)備須單獨(dú)安裝空氣開關(guān)便于設(shè)備維修；②電表RS-485通信線纜采用“手拉手”接線方式；③站內(nèi)線纜通過溝道部分需配備軟管。

(4)集采設(shè)備安裝其他要求：①集采設(shè)備安裝結(jié)束后進(jìn)行安裝自驗(yàn)，保證各項(xiàng)工藝符合要求；②安裝自驗(yàn)合格后給集采設(shè)備通電，檢測和保證集采設(shè)備的工作狀態(tài)和通信功能正常。

6 項(xiàng)目預(yù)算

根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場勘查情況及用戶需求，本次項(xiàng)目購置一臺服務(wù)器，通信設(shè)備仍延用原變電站內(nèi)交換機(jī)。X1變電站內(nèi)只有部分電表RS-485通信線纜敷設(shè)至采集終端柜，其余X2、X3變電站均已敷設(shè)到位。3個變電站交換機(jī)均位于站內(nèi)一層，采集終端位于站內(nèi)二層。采集終端至交換機(jī)的網(wǎng)線在溝道內(nèi)需配備軟管。

由于3個變電站內(nèi)采集終端陳舊且已過質(zhì)保期，系統(tǒng)對接需設(shè)備廠家(積成電子)提供技術(shù)支持。對此，考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性因素，提出了以下2種方案，分別如表2和表3所示。

(1) 繼續(xù)使用站內(nèi)原有采集終端，設(shè)備廠家只提供系統(tǒng)對接技術(shù)支持服務(wù)。

(2) 將積成電子采集終端更換為新型WFET采集器，并提供免費(fèi)技術(shù)支持和質(zhì)保服務(wù)。

7 結(jié)語

電表遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)采用信息化技術(shù)，根據(jù)用戶需求，解決用戶工作中遇到的難題，該系統(tǒng)的應(yīng)用不僅在經(jīng)濟(jì)、安全、管理效益等方面都有體現(xiàn)，同時提升了管理信息化發(fā)展進(jìn)程。

(1)代替人工抄表，避免了繁瑣的傳統(tǒng)抄表計(jì)算收費(fèi)工作和人情費(fèi)用，不用花費(fèi)大量精力就可以完成收費(fèi)管理工作，也解決了入戶抄表無人在家無法抄錄的問題。

(2)無需追收電費(fèi)，欠費(fèi)無需人工停電(智能電表自動斷電)，同時可以將其他應(yīng)收費(fèi)用，如管理費(fèi)、清潔費(fèi)等匯總到該系統(tǒng)。

(3)通過系統(tǒng)監(jiān)測實(shí)時用能數(shù)據(jù)，加大對偷電、竊電等不文明現(xiàn)象的監(jiān)管，減少經(jīng)濟(jì)損失。

(4)通過系統(tǒng)監(jiān)測表具三相電壓、三相電流等的運(yùn)行，及時發(fā)現(xiàn)負(fù)荷超載、線路過熱、漏電等安全隱患，保障用戶用電安全。

(5)無人抄表形式，可避免陌生人員打著抄表員的幌子入戶，保障用戶的人身安全。

(6)用戶可通過本地繳費(fèi)或微信、支付寶、手機(jī)APP自助繳費(fèi)，實(shí)時查詢用能情況、預(yù)繳費(fèi)扣費(fèi)情況，減少了管理者與用戶之間的矛盾，提升了用戶滿意度。

(7)使用該系統(tǒng)后，管理工作方式從傳統(tǒng)模式轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒒芾砟Ｊ剑粌H提升了管理效率，同時提升了管理公司的品牌價值。