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基于智能化環(huán)境下低壓電力客戶遠(yuǎn)程集中自動抄表系統(tǒng)的實現(xiàn)
摘要:在智能化、自動化、信息化的環(huán)境背景下,設(shè)計一種低壓電力客戶遠(yuǎn)程集中自動抄表系統(tǒng),取代了人工抄表的復(fù)雜,提高了抄表的準(zhǔn)確率,防止了錯抄與漏抄的可能。在集中器中加入電子式單項載波信號,對用戶的用電情況進(jìn)行統(tǒng)計,從而遠(yuǎn)程集中自動抄表的功能。
關(guān)鍵詞:智能環(huán)境;低壓電力;遠(yuǎn)程集中;自動抄表
1擴(kuò)頻通信技術(shù)
擴(kuò)頻通信技術(shù)傳輸信號的帶寬比本身的帶寬更大,信息容量公式為:C=W×Log 2(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(dāng)信道達(dá)到一定容量后,增加信號的帶寬會降低信噪比,當(dāng)加到一定數(shù)值之后信噪比也會逐漸降低。擴(kuò)頻通信技術(shù)的主要思想就是將寬帶傳輸技術(shù)與信噪比進(jìn)行置換,擴(kuò)頻通信技術(shù)中,包含了直接序列擴(kuò)頻通信、碼分多址直序擴(kuò)頻通信,在低壓電力客戶遠(yuǎn)程集中超標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計中,使用的就是直接序列羅占頻譜通信,如發(fā)射系統(tǒng)流程如圖1所示。
圖1發(fā)射系統(tǒng)與接收系統(tǒng)
2集中自動抄表總體設(shè)計
圖2電子線載波集抄系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
一個完整的通訊監(jiān)測系統(tǒng)需要借助電力線載波技術(shù)通信完成,實現(xiàn)遠(yuǎn)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(shù)據(jù)進(jìn)行采集,利用電力線載波通訊的方式將數(shù)據(jù)傳導(dǎo)集中器中,在本研究中,遠(yuǎn)程控制集中抄表系統(tǒng)是以電子式載波表作為載體,實現(xiàn)的集中抄表系統(tǒng),在智能化的發(fā)展背景下,傳統(tǒng)的人工抄表形式已經(jīng)被*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(shù)據(jù)并進(jìn)行儲存,集中器需要對主站的要求進(jìn)行執(zhí)行,轉(zhuǎn)發(fā)主站發(fā)給用戶的命令,對380V配電變壓器附近所有客戶的電表進(jìn)行管理,集中器作為整個系統(tǒng)的靈魂,是用戶與主站進(jìn)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(shè)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(jìn)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(zhuǎn)換成脈沖,微處理器對脈沖進(jìn)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(jìn)行信號擴(kuò)展,通過電力線饋送到低壓電力線中,然后再傳輸?shù)郊衅?;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(zhuǎn)換成二進(jìn)制信號,再將其發(fā)送到微處理器中進(jìn)行處理。在實現(xiàn)集中抄表的過程中,電能計量與載波通信是主要的兩大因素,在本研究中,電子式單項載波表有性能*的微處理器,采用了0.35um的混合CMOS制造工藝,內(nèi)至高精度數(shù)字多功能電路,計量的進(jìn)度達(dá)到了1000:1的范圍。并且具有防竊電的功能,內(nèi)置計量電路、頻率測量電路以及增強(qiáng)式微處理器等,都是遠(yuǎn)程集中自動抄表系統(tǒng)的特點。
圖3 載波表組成原理
4低壓電力客戶遠(yuǎn)程集中自動抄表管理平臺的設(shè)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(tǒng)的運行實際上就是對集中器的運行,通過集中器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的控制,當(dāng)用戶的數(shù)據(jù)傳導(dǎo)數(shù)據(jù)庫中系統(tǒng)會對原始的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。如圖4所示。
4.2低壓電力客戶遠(yuǎn)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(shù)據(jù),并進(jìn)行累積與費用的計算,管理中心不僅能夠?qū)τ脩舻挠秒姅?shù)據(jù)進(jìn)行抄表與管理,還可以對用戶的電表運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,以保證系統(tǒng)的正常運行。關(guān)于用戶遠(yuǎn)程集中自動抄表的功能有:(1)設(shè)置:遠(yuǎn)程集中自動抄表功能可以對用戶的參數(shù)進(jìn)行集中設(shè)置,在集中器中進(jìn)行設(shè)置抄表的周期以及間隔的時間等,預(yù)防沒有權(quán)限的人員進(jìn)行操作;(2)遠(yuǎn)程抄表:根據(jù)設(shè)置的抄表時間周期以及自動抄收周期,對用戶的電能表數(shù)據(jù)進(jìn)行實施遠(yuǎn)程監(jiān)控;(3)校時:以主站時間為準(zhǔn)逐級進(jìn)行,保證系統(tǒng)時間的準(zhǔn)確性;(4)檢測:主站可以檢測設(shè)備以及電能表的運行狀態(tài),如果出現(xiàn)系統(tǒng)異??梢詴霈F(xiàn)報警警告;(5)遠(yuǎn)程控制用電:根據(jù)用戶實際的用電情況向主站發(fā)送命令,比如送電命令或斷電命令,通過遠(yuǎn)程控制能夠切斷用戶的異常用電,同時也能起到遠(yuǎn)程送電的功能;(6)數(shù)據(jù)存儲:可以對用戶終端的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,包括定時表底、凍結(jié)表底、歷史表底等數(shù)據(jù),繪制用電的狀態(tài)并自動生成報表;(7)數(shù)據(jù)安全:設(shè)置密碼使用系統(tǒng)管理,對系統(tǒng)設(shè)置禁止訪問的權(quán)限,禁止一切沒有經(jīng)過授權(quán)的人員進(jìn)入系統(tǒng);(8)自動診斷:系統(tǒng)可以及時反饋出系統(tǒng)故障、用電量異常的行為;(9)與營銷系統(tǒng)對接:與電力公司的系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián),將用戶所用的電量直接轉(zhuǎn)入到電力公司的營銷系統(tǒng)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(xiàn)系統(tǒng)功能的對接能夠提高效率與經(jīng)濟(jì)效率。
圖4 抄表軟件功能模塊數(shù)數(shù)據(jù)流向
4.3低壓電網(wǎng)遠(yuǎn)程集中抄表項目實例分析
某市城鎮(zhèn)與農(nóng)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(yè)局投資了6億進(jìn)行電力建設(shè),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(wǎng)進(jìn)行了改造,累積7.8億對農(nóng)村進(jìn)行了大范圍農(nóng)網(wǎng)改造,讓農(nóng)民的用電得到了一定的改善。根據(jù)該市低壓電網(wǎng)的特點以及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析,遠(yuǎn)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(jìn)行投運使用,對該地區(qū)的實際運行情況進(jìn)行檢測,結(jié)果如表1所示。
表1遠(yuǎn)程集中抄表項目投運前后數(shù)據(jù)對比
從表1結(jié)果進(jìn)行分析,停電時間、停電次數(shù)與電費回收率在投入遠(yuǎn)程集中抄表項目后都得到有效的降低。傳統(tǒng)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(shù),占用的人力與財力都非常大;投入遠(yuǎn)程集中抄表項目的資金約為180萬元,供電企業(yè)大概投入80萬元的安裝與調(diào)試費用即可,使用專門的技術(shù)人員對系統(tǒng)進(jìn)行管理與控制,大概8~10人即可。運行低壓電網(wǎng)遠(yuǎn)程集中抄表項目以來,供電企業(yè)增加電量是沒有投入運營的百分之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(jīng)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(zhì)量的電能,企業(yè)能夠收獲明顯的經(jīng)濟(jì)效益,可見遠(yuǎn)程集中抄表項目是一項非常有意義的項目。
5安科瑞遠(yuǎn)程集中自動抄表系統(tǒng)的介紹及應(yīng)用
5.1系統(tǒng)簡介
系統(tǒng)為B/S架構(gòu),主要包括前端管理網(wǎng)站和后臺集抄服務(wù),配合公司的預(yù)付費電表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用戶計量箱ADF300L系列,實現(xiàn)電能計量和電費管理等功能。
5.2系統(tǒng)功能
AcrelCloud-3200預(yù)付費水電云平臺由云平臺-網(wǎng)關(guān)-預(yù)付費電能表組成,通過通信網(wǎng)絡(luò)完成系統(tǒng)到表的充值、查詢、監(jiān)控、控制及短信報警等功能。
本系統(tǒng)適用于一些大集團(tuán)和大物業(yè),往往需要將多個物業(yè)環(huán)境、分散于各地的物業(yè)集中式收費和管理,面臨著數(shù)據(jù)公網(wǎng)傳輸,財務(wù)操作分散,在線支付,總部財務(wù)扎口等復(fù)雜的需求。
遠(yuǎn)程集中抄表:抄表信息通過網(wǎng)關(guān)實時上傳到云平臺,快速便捷,免去人工抄表。
遠(yuǎn)程售電:財務(wù)集中管理,電量實時下發(fā),并比對充值次數(shù)防止,方便快捷。
能耗分析:用戶和管理員都可查詢預(yù)付費表或管控表每天的用能狀況;可提供能耗分析+財務(wù)軌跡一體式綜合管理報表,包含用戶表的能耗、財務(wù)數(shù)據(jù)、能耗和財務(wù)的期初期末值等數(shù)據(jù)。
在線支付:商戶可以通過小程序或者微信公眾號實現(xiàn)在線自助充值水電費,也可以實時關(guān)注商鋪用水用況。
短信提醒:金額不足或金額欠費提醒、電表充值到賬提醒,都可及時短信通知商戶。
遠(yuǎn)程控制:可對任意一塊電表執(zhí)行遠(yuǎn)程拉閘或保電等一系列遠(yuǎn)程控制操作,方便管理。
5.3設(shè)備選型
設(shè)備名稱 | 型號 | 主要功能 |
預(yù)付費型 多用戶計量箱 | ADF300 | 三相進(jìn)線,36路單相或12路三相出線(具體可在單相36路范圍內(nèi)配置),進(jìn)線電流3*250A,出線電流規(guī)格5(30)、10(60),電流、電壓、功率等基本電參量計量,具有反竊電,遠(yuǎn)程抄表用電量查詢,預(yù)付費控制、定時控制、強(qiáng)制控制、惡性負(fù)載識別等控制功能 |
內(nèi)控型預(yù)付費電表 | 三相 DTSY1352-NK/NB | 電流規(guī)格10(60)A、三相電能計量、內(nèi)置磁保持繼電器、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus-RTU協(xié)議、LCD液晶顯示,配套充值終端或遠(yuǎn)程售電系統(tǒng)實現(xiàn)預(yù)付費,支持NB通訊。 |
單相 DDSY1352-NK/NB | 電流規(guī)格10(60)A、單相電能計量、內(nèi)置磁保持繼電器、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus-RTU協(xié)議、LCD液晶顯示,配套充值終端或遠(yuǎn)程售電系統(tǒng)實現(xiàn)預(yù)付費,支持NB通訊。 |
6結(jié)束語
文章對低壓電力客戶遠(yuǎn)程集中自動抄表功能以及設(shè)計框架進(jìn)行了分析與討論,并通過實例分析了投入遠(yuǎn)程集中自動抄表項目的經(jīng)濟(jì)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(gòu)建了遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖,降低了低壓電網(wǎng)的干擾特性,收獲了經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
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