探討低壓集中抄表技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

譚偉鋒

【摘要】社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使得城市人口數(shù)量迅速膨脹，用電人口的增加，給供電企業(yè)的計(jì)量抄錄工作增加了很大的難度。為滿足現(xiàn)代信息化用電管理的發(fā)展形勢(shì)，避免人工抄錄的效率低的缺點(diǎn)，采用低壓集抄技術(shù)，即采用現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和通訊技術(shù)，對(duì)客戶的用電量進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)采集、傳輸和處理的技術(shù)。論文將對(duì)這一技術(shù)在推廣中的現(xiàn)狀和成效進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】集抄;GPRS;集中器;載波;RS485

引言

作為一種發(fā)展較快的技術(shù)，低壓集中抄表系統(tǒng)通過采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和通訊技術(shù)對(duì)客戶的電能信息自動(dòng)采集傳送到后臺(tái)進(jìn)行分析和處理。這不僅有利于管理的規(guī)范化，提高工作的效率，節(jié)省人力，還在技術(shù)上對(duì)對(duì)線損四分的管理提供幫助。

1.集抄技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成與現(xiàn)狀

1.1 集抄技術(shù)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

低壓集抄系統(tǒng)對(duì)一定區(qū)域內(nèi)的居民用電和商業(yè)等電表采用集中化自動(dòng)抄表，并將相關(guān)電能數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娏I銷系統(tǒng)，對(duì)電費(fèi)進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)相關(guān)結(jié)果進(jìn)行收費(fèi)。之前采用的集抄系統(tǒng)，都是抄表員用手抄機(jī)的紅處發(fā)射和接受裝置進(jìn)行抄錄，對(duì)電表的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。這種方式已經(jīng)在現(xiàn)代化社會(huì)中遭到淘汰。

電能表、采集器、集中器、通信通道、主站系統(tǒng)等5部分構(gòu)成的遠(yuǎn)程集抄系統(tǒng)是下文將要介紹的關(guān)鍵，其結(jié)構(gòu)框架圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

（1）電能表，對(duì)用戶的用電信息進(jìn)行計(jì)量、保存和上傳。從計(jì)量方式上看，電能表有三相和單相之分;從通訊方式上看，電能表有載波、微功率無線（RF）、脈沖、RS485之分，而脈沖電能表因脈沖可靠性較差會(huì)有很大的淘汰可能性。

（2）采集器，作為一種連接電能表與集中器，提供通訊方式的中繼、轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。

（3）集中器，不僅能對(duì)電能表的檔案進(jìn)行管理，對(duì)相關(guān)的電表數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)抄讀和保存，系統(tǒng)要求的與主站之間的通信和命令也會(huì)積極相應(yīng)。

（4）通信通道，通信通道分上行與下行之分，上行通道有有線電話網(wǎng)（PSTN）、無線公網(wǎng)（GPRS、CDMA）、局域網(wǎng)等方式在主站與集中器之間連接;下行通道有RS485、載波、微功率、脈沖等方式，是電能表、集中器與采集器之間的通訊，下行通道的通信技術(shù)在整個(gè)集抄系統(tǒng)之中具有核心地位。

（5）主站系統(tǒng)，定時(shí)對(duì)商業(yè)和居民的其他用電數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，對(duì)設(shè)備的檔案進(jìn)行管理，對(duì)集中器的操作和通信參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。線損計(jì)算、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、電費(fèi)計(jì)算等功能是通過向電力營銷系統(tǒng)提供該系統(tǒng)抄讀的電能表數(shù)據(jù)得以實(shí)現(xiàn)。

1.2 集抄系統(tǒng)的現(xiàn)狀

現(xiàn)在的低壓集抄的方式以485與載波混合的半載波和全485為主要形式，載波表技術(shù)具有很好的可靠性，而現(xiàn)在小規(guī)模建設(shè)運(yùn)行的是微功率無線集抄系統(tǒng)，全載波方式的集抄系統(tǒng)未全面鋪開建設(shè)。圖2是某地區(qū)低壓集抄系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

低壓集抄系統(tǒng)的發(fā)展與通訊通道技術(shù)具有很重要的關(guān)系，并且核心就是電能表、采集器和集中器之間的本地通信通道技術(shù)。

2.集抄技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

鑒于已經(jīng)處于大規(guī)模應(yīng)用的低壓集抄的不斷發(fā)展，已經(jīng)對(duì)供電企業(yè)需求進(jìn)行滿足;但是電力行業(yè)考慮到電能表、采集器和集中器之間的本地通信技術(shù)具有很大的不成熟性，對(duì)發(fā)展還有很大提升空間。

圖2 江門地區(qū)低壓集抄系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

從圖2的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以看出，該系統(tǒng)中的通信技術(shù)是核心，架構(gòu)很穩(wěn)定。上行通道為滿足數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，采用PSTN 為輔，GPRS/CDMA 為主的方式，在現(xiàn)代，3G 通信技術(shù)越來越流行，而且具有提升的空間，而對(duì)于下行通道卻有很大的不確定性。

2.1 多種通信技術(shù)共存和發(fā)展

作為通信系統(tǒng)中比較活躍的部分，下行通道居于核心和關(guān)鍵的地位，主要包括：微功率無線通信、RS485 通信和載波通信，三類形式。其中載波通信技術(shù)具有代表性發(fā)展相對(duì)成熟，在運(yùn)行中有東軟和曉程兩家，由于不兼容性的存在，在維護(hù)管理方面供電企業(yè)存在些許問題。在集抄系統(tǒng)中，使用的電子式電能表具有485接口，RS485串口通信準(zhǔn)確可靠，應(yīng)用比較廣泛，不需要轉(zhuǎn)換通訊方式，所以，這種方式得到較好的應(yīng)用。微功率的無線通信技術(shù)有Zigbee和RF，由于正處于起步階段的集抄系統(tǒng)不能相互連通，在實(shí)際應(yīng)用中較少。不同的通訊會(huì)有不同的優(yōu)勢(shì)，但是，任何一種技術(shù)都不會(huì)將低壓集抄中本地通信中的問題全部解決。通信技術(shù)的復(fù)雜性一直都會(huì)存在。

2.2 多種通信技術(shù)混合使用

低壓集抄中本地通信中存在的部分問題，是單一的通信技術(shù)不能解決的，根據(jù)實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的需要，會(huì)將相同或不同的通信技術(shù)相融合，相互補(bǔ)充，提高抄錄電能表數(shù)據(jù)時(shí)的準(zhǔn)確性。

2.3 營銷系統(tǒng)與低壓集抄系統(tǒng)的融合

雖然營銷系統(tǒng)與打壓集抄系統(tǒng)存在獨(dú)立性，營銷系統(tǒng)主要管理業(yè)擴(kuò)、計(jì)量、電費(fèi)等流程，在數(shù)據(jù)交換之時(shí)會(huì)有延時(shí)現(xiàn)象，對(duì)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換不能及時(shí)解決。只有建立動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)交換接口連接兩個(gè)系統(tǒng)，才便于數(shù)據(jù)之間的動(dòng)態(tài)交換和共享交換。

2.4 設(shè)備模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)趨于統(tǒng)一

作為現(xiàn)代最龐大、最復(fù)雜的系統(tǒng)，低壓集抄系統(tǒng)具有很多不確定的諸多因素。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中要將一些設(shè)計(jì)思路貫徹其中，確保實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。

為了保證現(xiàn)場(chǎng)的更換，要將本地通信、遠(yuǎn)程通信部分部分模塊化，也就是集中器的設(shè)計(jì)模塊化。要把通信部分和計(jì)量部分進(jìn)行分離，把采集器和電能表的通信部分進(jìn)行模塊化，在保證不更換表計(jì)的前提下，對(duì)通信部分進(jìn)行更換。

為適應(yīng)技術(shù)不斷變化的需求，系統(tǒng)也降低了維護(hù)和安裝的工作量。

3.未來集抄技術(shù)發(fā)展中需要注意的問題

SCADA系統(tǒng)就是監(jiān)視控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集的其中一個(gè)單元，也就是所謂的低壓集抄系統(tǒng);而在現(xiàn)在的技術(shù)之下，通信在SCADA中所起到作用是關(guān)鍵性的，集抄系統(tǒng)大規(guī)模推廣之中，通信技術(shù)起到重要的作用。

3.1 通信方案的選型

在通信技術(shù)不斷發(fā)展的現(xiàn)代，得到廣泛應(yīng)用的移動(dòng)的、固定的、有線的、無線的通信都比較發(fā)達(dá)，雖然在設(shè)備的選擇上沒有什么難度，但是因?yàn)橹械蛪弘娋W(wǎng)的特殊性的存在，使得設(shè)備選配還存在問題。

（1）中低壓電網(wǎng)的規(guī)模雖然小、但分布無序、距離也適中、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、用戶繁多，但是它仍然是最終的用戶電網(wǎng)，所以，遠(yuǎn)程通信不適用，近程通信設(shè)備也簡(jiǎn)單而不適用。

（2）因?yàn)橹械蛪弘娋W(wǎng)存在隨機(jī)性的特點(diǎn)，數(shù)量的增減和地點(diǎn)的變更使得通信方式?jīng)]有固定的形式。

（3）由于中低壓電網(wǎng)存在投資承受能力弱、用戶多、容量小、產(chǎn)值低的諸多弊端，所以不適合價(jià)格高的設(shè)備。

（4）作為上行通道的 GPRS/CDMA 及電話線在安全性、可靠性、實(shí)時(shí)性存在較大的弊端。

3.2 統(tǒng)一遠(yuǎn)程通信協(xié)議

遠(yuǎn)程通信規(guī)約作為一種約定，是主站系統(tǒng)軟件與集中器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的格式，不可能是由同一個(gè)廠家提供相關(guān)設(shè)備。一個(gè)成熟統(tǒng)一的規(guī)約的簡(jiǎn)歷是為了讓個(gè)個(gè)廠家之間相互聯(lián)通，互通有無。雖然在規(guī)約方面，很多廠家已經(jīng)做了努力，但是統(tǒng)一的規(guī)約的形成也勢(shì)在必行。

3.3 本地通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化

為了是不同的廠家在設(shè)備上達(dá)到互通有無的目標(biāo)，該系統(tǒng)必須要有一個(gè)統(tǒng)一的協(xié)議。因?yàn)橛械墓╇娖髽I(yè)和常見對(duì)協(xié)議的重視程度存在欠缺，所以，在規(guī)范和使用通信時(shí)，會(huì)通過某一種模塊和芯片來實(shí)現(xiàn)互相補(bǔ)充的目的。因?yàn)檫@一模塊或芯片的選定會(huì)使當(dāng)?shù)氐耐ㄐ诺男阅芟嗨?，同時(shí)承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)減小。為了以后的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，應(yīng)該建立一個(gè)長(zhǎng)久的兼容多個(gè)物理層的通信協(xié)議，與上層應(yīng)用的接口相一致，保證模塊對(duì)外接口的一致性。

4.結(jié)束語

本地通信技術(shù)作為低壓集抄系統(tǒng)中的重點(diǎn)難點(diǎn)，當(dāng)?shù)蛪弘娋W(wǎng)出現(xiàn)特殊問題時(shí)，通信便成為低壓集抄系統(tǒng)的核心，數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)管理的實(shí)現(xiàn)以及系統(tǒng)之間的融合是實(shí)用化的關(guān)鍵。低壓集抄技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善，使得該項(xiàng)技術(shù)在電力系統(tǒng)方面中占有舉足輕重的地位，促進(jìn)計(jì)量自動(dòng)化管理水平的不斷進(jìn)步。

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