電力集抄系統的結構及運行情況

電力集抄系統是一種基于計算機、通信技術的數據采集、傳輸、處理系統,該系統主要由電能表、采集模塊(采集模塊+終端模塊)、GPRS網絡、控制終端和管理中心(應用系統+營銷系統)5個部分組成,見圖1。電能表是系統抄讀的數據源,現在有多種通訊媒體,如電纜、微波、專線及無線電臺等都可對電能表進行實時召測,但投資高、維護麻煩。利用現有的低壓電力線作為通信信道,集抄系統就可以推廣和實用化。

在實際線路中,存在著可變的強電磁干擾,這使得信號所處的傳輸環境相當復雜。由于傳輸信道不可預知的特性,使得信號傳輸后發生畸變,在接收端信號的準確接收和檢測變得困難。根據Shan-non理論:C=W×log2(1+S/N)(其中C為信道容量,W為傳輸帶寬,S/N為信噪比)可知,為了獲得同樣的信道容量,信號帶寬與其信噪比的對數成反比。即信號帶寬越寬,則所要求的信噪比就越低,甚至信號淹沒在噪聲之中也能實現可靠通信。擴頻通信中最常用的方式是直接序列頻譜擴展,即將傳輸信號與準噪聲或偽隨機序列噪聲碼相乘來實現。它將信息碼的頻譜擴展至很寬的范圍內,近乎至白噪聲頻段,因而可在噪聲電平下傳輸。

在接收端采用相干檢測,由于噪聲信號和信息碼流的相干系數為零,所以可以有效地抵抗干擾,從而保證信息碼流恢復的正確性。采集模塊是采集、存儲并傳輸電能表數據的裝置,其中,采集模塊主要負責采集并存儲低壓電量指示,終端模塊主要負責與管理中心聯系對采集模塊進行控制。終端設備由單片機、存儲器、接口電路、GPRS模塊等組成。GPRS網絡是整個系統的通信媒介,通過它可以接受指令和傳輸計量數據;控制終端負責現場的計量數據讀取。終端與主站間常用的通訊方式有以下3種,用戶可根據實際情況進行選擇。¹公用電話網通訊方式:主站與終端之間通過公用電話線和Modem連接,可自動或手動撥抄任何一個終端范圍內的所有表戶的用電量(內蒙古自治區內此系統現已升級為GPRS網絡通信)。º專用線通訊方式:主站與終端設備之間采用專用線進行遠方抄表通訊,此方案多用于配網自動化工程,因為其通信電纜可復用;也可用于主站與終端設備距離不遠的情況。

中壓電力載波通訊方式:它是利用10kV中壓電力線進行載波通訊,由中壓載波機、結合濾波器、耦合電容器3部分組成。其中,中壓載波機實現信號的調制解調(FSK)。管理中心由營銷系統、采控系統和相應的軟件構成,是整個集抄系統的最上層,所有的電能計費信息通過GPRS網絡匯集到這里,管理人員利用軟件對數據進行分析和處理。

電力集抄系統抄表過程

在變電所主站系統的指令下,通過系統主站上行GPRS信道,將命令下發到終端設備,終端設備利用下行信號調制系統觸發調制變壓器,將主站命令以電壓信號的形式耦合到220V母線,主站命令的發送用廣播方式,所有在220V同相電壓的采集模塊都可收到信號。采集模塊收到信號后,進行地址匹配,符合地址要求的模塊返回上行信號。

在采集模塊觸發系統的作用下,命令以電壓信號的形式耦合到220V母線返回終端設備,終端信號再通過GPRS模塊返回到主站。以上是完成一次電表數據抄收的全過程。要完成一次完整的通信過程,通信信道必須要有嚴格的通信規約。從主站到終端設備通信遵守系統通信協議,而從終端到采集器到電表,則要遵守內蒙古電力集抄規約。

只有在嚴格的規范下系統與終端之間才能進行信息的互換。終端既是一個終端設備,又是一個中轉站。它可以定時對電表進行預抄收,將一天的電量存儲在FLASH中,當主站需要某一天的電量數據時,可以直接從終端設備讀取,保證了抄收的成功率。當主站需要實時數據時,終端設備轉發主站的命令,采集器抄收完畢后,再通過終端設備將數據轉發到主站。

信號的發送與接收通過GPRS和PLC載波實現。除了上述的抄表過程外,便攜式抄表器也極大地方便了抄表員的工作。便攜式抄表器用于當地采集器和終端內部參數設置,在現場安裝調試的情況下最方便、實用。當通信出現故障需要進行當地抄表或發現用電異常而進行人工現場巡檢,以及更換舊表而進行現場新表參數設置時,可使用掌上電腦進行抄表、巡檢和參數設置,然后把掌上電腦抄錄的數據下載到主站計算機上。

電力集抄系統的功能特點

電力集抄系統主要有以下功能:完善的系統日志、抄表速度快、廣播對時功能、自動抄表功能、電量凍結功能、電費管理功能、設備管理功能、打印作業、具有完善的在線幫助功能。

雖然電力集抄已有20多年的發展歷史,但在內蒙古地區的使用還處于探索和推廣階段,缺少應用經驗。目前國內對電力集抄的需求非常大,正是電力集抄的黃金時期。因此,結合本地區的特點、加強管理、提高技術發展、穩定基本需求、加強維護現有的系統,以保證電力集抄系統可靠運行。

本文作者：李繼英 工作單位：呼和浩特供電局