目前,已經(jīng)投入使用的預付費低壓集中抄表系統(tǒng)主要是采用帶有載波通信模塊的IC卡預付費電表,它結(jié)合了IC卡預付費表和集中抄表系統(tǒng)兩者的優(yōu)點,有利于提高抄表效率、促進電費回收。但是,這種系統(tǒng)也存在一些技術(shù)質(zhì)量、管理方面的問題,使其難以滿足電力營銷管理改革的需要:抗干擾能力脆弱,特別是其開放的讀寫窗口易受外界攻擊;質(zhì)量問題突出,容易出現(xiàn)IC卡無法充值的現(xiàn)象,導致用戶買了電卻無法用電;必須有足夠的營業(yè)網(wǎng)點,每個用戶都必須到供電營業(yè)廳購電,既給用戶帶來麻煩,也增加了供電企業(yè)的工作量。因此,急待開發(fā)新的先進的抄表收費系統(tǒng),以滿足電力系統(tǒng)不斷發(fā)展的需要。
1 遠程控制預付費集中抄表系統(tǒng)
目前,國內(nèi)開發(fā)生產(chǎn)的低壓電力線載波集中抄表系統(tǒng)的廠家非常多,抄表成功率、準確率都相當高,其中,南京三能電力儀表有限公司開發(fā)的網(wǎng)橋式自動抄表系統(tǒng),已在天津、上海等地投入運行,抄表和遠程通斷電的成功率都能達到100%。在此類系統(tǒng)的基礎上,進行二次開發(fā),擴展功能,即可實現(xiàn)預收電費、遠程切斷電力供應/恢復電力供應、實時抄讀電表數(shù)據(jù)、實時在線監(jiān)測、定時線損分析等功能。
電力線載波遠程控制預付費系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和一般集中抄表系統(tǒng)大體一致,主要由后臺管理系統(tǒng)、集中器、電力載波電能表及通信信道組成。系統(tǒng)采用分布式體系結(jié)構(gòu):后臺管理系統(tǒng)與集中器之間通過移動無線網(wǎng)絡連接,為上層。
集中器與電力載波預付費電表之間通過低壓電力線載波連接,為下層。下面分別介紹系統(tǒng)各部分的組成和主要功能。
1.1 后臺管理系統(tǒng)
后臺管理系統(tǒng)是遠程控制集中抄表系統(tǒng)的管理平臺,是系統(tǒng)的神經(jīng)中樞,承擔整個系統(tǒng)的管理,包括電表數(shù)據(jù)抄錄,電表通斷電控制等,具體功能如下:檔案管理功能。系統(tǒng)需建立操作員檔案,并賦予相應的操作權(quán)限;建立臺區(qū)檔案,注冊每一臺區(qū)集中器的信息參數(shù);建立表計檔案,注冊每一臺區(qū)下所有電表的信息,包括電表地址、表計類型、用電類型、相序類別、倍率、電表型號。必要時可增加注冊電表對應用戶信息。
抄表數(shù)據(jù)管理。主要包括數(shù)據(jù)查詢,數(shù)據(jù)維護,表計故障自檢,以及線損數(shù)據(jù)分析的功能。并可以分析定時數(shù)據(jù)(從歷史表底中),以及可手工設置月末表底,這是針對因為設備故障,不能抄回表底時,采用手工錄入的方法補充這一個(或一批)計量點表底。
集中器管理功能。包括加載和讀取參數(shù),用于將上位機正確注冊的集中器及表計的檔案數(shù)據(jù)加載到『集中器』設備中,并將加載的數(shù)據(jù)讀取回來以便于操作員核對加載的數(shù)據(jù)是否正確;還有協(xié)議檢查功能,用來確認集中器和上位機之間通信所采用的協(xié)議是否相同、校時功能,可定時對集中器自動校時,以保證集中器時間的正確性;同時集中器可對所轄電表廣播校時,以確保時間的一致性。
數(shù)據(jù)抄錄和通斷電控制管理功能。對集中器下的所有電表進行抄錄,抄錄電表表底及抄錄時間;也可實時抄錄單個單表的數(shù)據(jù)及狀態(tài);并可通過控制電表繼電器的通斷來控制電力供應。與用電營銷管理系統(tǒng)進行接口的功能,實現(xiàn)兩個系統(tǒng)之間實時數(shù)據(jù)交換。
1.2 通信信道
上層數(shù)據(jù)的采集采用星型結(jié)構(gòu),即一個后臺管理系統(tǒng)對多個集中器;上層通信系統(tǒng)以安裝在供電企業(yè)管理中心的系統(tǒng)工作站為中心點,通過通信信道與分散于各臺變的集中器連接所形成的1對N連接形式的系統(tǒng)。在這種方式下,信道的通信數(shù)據(jù)量較大,要求有一定的傳輸速率和帶寬。目前,蜂窩移動無線網(wǎng)(GSM)覆蓋面幾乎遍及全國,因此,構(gòu)建這種抄表系統(tǒng)時完全可以利用現(xiàn)成的GSM無線網(wǎng)絡而不必重新建設新的基站。基于移動無線網(wǎng)絡的抄表系統(tǒng)必須在管理中心和采集器中加裝無線通信模塊,由于這種無線通信模塊結(jié)構(gòu)簡單、控制容易,后臺管理系統(tǒng)與各個采集器都裝有這種無線通信模塊,它們之間的通信是通過撥號或以短消息SMS的模式接入GSM網(wǎng)來進行傳數(shù)據(jù)、下達命令。利用移動無線網(wǎng)使用和維護都相當方便。
底層數(shù)據(jù)的采集采用低壓電力線載波通信。電力線載波通信是指將信息調(diào)制為高頻信號后疊加在電力線路上進行通信的技術(shù),在同一變壓器區(qū)域下,一個集中器采集若干個采集器或電能表的數(shù)據(jù),構(gòu)成一個基于電力線的通信網(wǎng)。其優(yōu)勢在于:電力線是屬電力部門完全控制的通信信道,不必另外鋪設通信信道;電力線是所有住房和建筑物的基礎設施,以電力線作為通信信道可大大節(jié)省鋪設通信信道的投資;幾乎不需要維護或維護量極小;以電力線為通信信道可以靈活地實現(xiàn)即插即用。因此,底層數(shù)據(jù)采用電力線載波通信,運行成本低、安全性好、可維護性強。
1.3 集中器
集中器是本系統(tǒng)的中心設備,是連接后臺管理系統(tǒng)和前端電能表的橋梁。它能集中抄錄和存儲所在臺區(qū)的電能表數(shù)據(jù),可以將抄讀的電表數(shù)據(jù)傳回后臺管理系統(tǒng),并將系統(tǒng)控制信息傳遞至電能表,以實現(xiàn)抄表和遠程通斷電控制。
集中器的主要功能:設置參數(shù),可由后臺系統(tǒng)或掌上電腦進行設置,包括數(shù)據(jù)庫表號、時鐘、時段、凍結(jié)抄表時間、自動周期抄表日、中繼參數(shù)以及啟動抄讀、停止抄讀狀態(tài)參數(shù)等;抄讀和存儲數(shù)據(jù),集中器在抄表時段內(nèi)集中抄讀臺區(qū)電表數(shù)據(jù)并存儲起來。中繼功能,集中器能夠依據(jù)學習結(jié)果自動啟用中繼,實現(xiàn)中繼抄表;凍結(jié)功能,集中器能夠依據(jù)后臺設置對臺區(qū)電表進行凍結(jié)抄表;遠程監(jiān)控,支持后臺系統(tǒng)遠程實時監(jiān)控電表,對電表情況進行分析;自診斷功能,可自動進行系統(tǒng)檢測,發(fā)現(xiàn)異常即進行記錄和報警;智能化,具備記憶與感知電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的智能,對抄讀結(jié)果自行分析與自我學習,一旦某只電表直接抄讀不成功,能夠通過學習結(jié)果迅速選擇合適的中繼電表實現(xiàn)中繼抄讀。
1.4 載波電能表<