居民电力线低压载波抄表的应用

作者： 文章来源：中国抄表网 发布时间：2007年8月24日
1　前言
　　北京昌平供电局在改造回龙观龙华园居民小区的过程中，因为是旧楼，表箱不能满足卡式表的安装尺寸。经过考察和技术论证，采用了一种用长寿命机械表加远方载波抄表的技术方案，较好的解决了改造难题，收到了良好的效果。

为了更好地为广大居民客户服务，降低电费支出，昌平供电局决定对此小区进行"一户一表"改造，由供电局提供合格的表计到各个居民客户，并结算抄表到户。经过一系列的调研和分析，北京某公司的远方载波抄表系统，并于2002年1月份开始现场安装和调试，至今达到了预期目的，收到了良好的效果。

2　低压配电线路载波抄表系统介绍

2.1　系统简介

　　该载波抄表系统是采用窄带扩频技术，较好的解决了数据复杂的低压线路上的传输难题，有较高的抗干扰性和系统可靠性。扩频通信是指用来传输信息的信号带宽远远大于信息本身带宽的一种通信方式。其解调过程是由接收信号和一个发端扩频码同步的信号进行相关处理来完成的。根据信息论(香农公式)，扩频通信的好处在于：可用较大的带宽换取较小的信噪比，即较小的信号功率。这时，系统表现出较好的抗干扰性，从而使强噪声环境下的通信质量得以改善。这种"用带宽换功率"的措施特别适合电力线载波通信。扩频系统还具有抗衰减能力强的特点，由于信号频带很宽，当由于某种原因引起衰减时，只会使一小部分频谱衰减，而不会使整个信号产生严重畸变。其核心器件载波(扩频)调制/解调芯片-PL2000解决了在强衰减、高背景噪声、负荷特性连续变化的恶劣条件下，电表数据的准确采集和即时传输问题，是专门为适应我国民用低压配电网载波抄表而设计的，适合机械/电子全系列电表。

　　低压载波抄表系统是通过电力线汇集配变下所有终端电表的数据，与每一终端电表进行数据通讯，并对这些数据进行分析处理，同时可以使用相应通讯设备将所抄录的数据发送到供用电管理部门的数据服务器中。中心控制软件分析处理存储在数据服务器中的数据将结果以各种统计报表、图示报告给用电管理部门。并能自动计算电费，生成报表，如与银行微机系统联网可方便实现电费银行自动划拨。低压配电网载波抄表系统是集电表数据采集、载波传输、数据存储、数据通信、数据处理及断电控制等功能于一体的自动化系统；低压载波通信设备可以使供电部门及时掌握用户用电情况，监测有无窃电行为；根据需要进行供电控制(如用户长时间欠费后断电)；通过远程抄表，节省抄表的人力物力。

　　低压载波抄表系统由上位系统管理软件、台区载波集中器、电表端载波RU(包括单表RU、多路脉冲采集RU)、载波测试设备组成。

　　集中器是载波通信的中央设备，安装在低压配电变压器的低压侧(附近或任何方便的地方)，通过电力线汇集该配变下所有终端电表的数据。集中器负责主动与每一终端电表进行数据通信(抄表)并存储数据。这些定时或实时数据可通过电话线(工业Modem)、中压载波(RS232)485总线或红外手持抄表器(PDA)直接传回到供用电管理部门的数据服务器中，并对这些数据分析处理。将结果以各种统计报表、图示等形式报告给用电管理部门。能自动计算电费，生成报表，如与银行微机系统联网，可实现电费银行自动划拨。

　　断电控制器与多路脉冲采集载波终端配合使用，可接收多路主控模块的继电器控制指令，实现对用户断电、送电控制。

　　载波电能表是低压电网载波集中抄表系统的智能终端，它具有计量、记录、控制和载波通信功能，与载波集中器、上位机软件构成集抄系统，可实现"一户一表、集中抄表、银行联网"。

2.2　载波抄表系统功能特点

(1)　核心器件采用PL2000系列电力线载波扩频通信芯片。

(2)　电力线载波表与集中器及管理中心计算机管理软件构成自动抄表系统。

(3)　载波通信模块安装在表内，全部通信通过电力线完成，不改变外接线，安装方便。

(4)　可靠性高，体积小，抄表准确。

(5)　每个模块具有独立的CPU，能自动按设置对电量进行计数、处理、记录保存；

(6)　配合上位管理软件，实时监测用户用电情况，方便用电管理、窃电稽查；

(7)　随时可对欠费用户断电；

(8)　断电后数据可保存9年；

(9)　载波抄表率100%；

(10)　具有优良的电磁兼容特性，符合IEEC 61000-4-4 Level 4标准。

芯片系列采用了DPSK窄带直序扩频技术、数字信号处理、直接数字频率合成等新技术，并采用数字/模拟混合0.5靘CMOS工艺制作的电力线载波通信的调制/解调专用集成电路。

2.3　软件功能

(1)　实时监控电表状态。

(2)　定时抄表：集中器每隔1、2、…小时抄一个轮回。

(3)　冻结抄表(每月抄表日)。

(4)　零点抄表和实时点抄。

(5)　电表数据的统计，如计算线损，报表生成。

(6)　设置集中器的自动抄表周期和系统校时。

(7)　用户负荷监控和电量异常报警。

(8)　可提供公共数据库接口，供电费核算、用电管理等信息系统取用(ODBC或其它)。

2.4　方案说明

(1)　全电子表或改造后的机械载波表分散安装。

(2)　数据集中器：按照配变的不同，同一变台下每1024块单表配置1台电话型数据集中器。

下行与本台区内的单表通讯并进行控制，上行通过公共电话网与集中抄表中心通讯。

(3)　采集终端：如用户的电表分散安装，则采用单表集抄终端方式，即每一块单表单独与相应的集中器通讯。该方案的优势在于结构先进，扩充方便，可靠性高。单表利用表中的载波通讯芯片通过电力线与数据集中器通讯。

(4)　控制功能：①加装在电子表尾的载波模块采用一体化设计，模块可包含控制继电器，可通过集抄中心或现场测试仪器实现控制功能；②机械表改装模块中可包含控制继电器，可通过集抄中心或现场测试议器实现控制功能。

3　前景设想

　　通过对实现龙华园小区1524块用户电表的远方自动抄收和控制的实践，为用电管理提供了一个新的模式，为电力市场化运营提供了一个新的手段，使我们供电企业的自动化水平又上了一个新台阶。系统不仅在对居民实施"一户一表"中的机械表减少每月的现场抄表的人力浪费，为提高工作效率而找到一个可靠的途径，而且系统本身还具备实时监控居民客户是否有窃电嫌疑，并在此小区准确发现并得以制止。

　　远方载波抄表系统是居民用电营业系统中的一个子系统，和供电企业的管理人员的管理手段和素质以及居民客户的文化素质和接受新事物的程度有关，同时也和居民所用的电能表计的型式有关。采用预付费卡式表可以最大限度地减少欠费，减少抄表人员的劳动。但也存在着许多问题，比如到银行购电不方便，在所购的电量快要用完表计提醒时，但居民客户大多不大注意，而会造成突然断电，如果是晚上还无法去银行购电，造成很大的不便；还容易遭到黑客的攻击，使供电企业造成很大的损失；对每个线路的分路线损统计的准确性造成一定的困难；故障率高，使供电企业的运行成本加大；采用普通的机械表，存在着抄表和收费工作量大的问题，也许会造成欠费。

　　在新的居民小区中大力推广长寿命机械表具备远方断电功能的远方载波抄表系统，或是采用加继电功能的全电子载波表，把表箱用供电部门特制的钢封锁好，这样会从根本上避免了以上卡式表的不足之处。系统自动把所要抄录的居民小区的电量信息的数据传到购电营业部门，计算完毕后和当地的银行部门做好数据交换工作，居民可以在银行预先存入资金，定期划拨，也可以定期到指定的储蓄网点缴费。如晚于事先约定的符合电力法规定的日期，就从远方断开所欠费的居民客户表计内的开关，补缴后闭合开关，使之继续用电。

　　对所采用的全电子载波表，也可以实现网上售电功能。即居民客户可以通过电话委托、互联网，或是到银行的柜台缴费的方式，用电子系统和银行的数据中心交换数据后，把对应的数据通过网络写入对应的居民客户的表计中，在客户所用电将要完毕时，做一提醒，提醒可以在一个比较长的时间内有效，避免了不是恶意欠费而停电造成的不便。同时对全电子的载波表，从主站的标准时钟定期和各个表计对时，还可以实现居民用电复费率的功能，避免了以后居民推广复费率时而要更换现有的卡式表而造成资金的浪费。