遠(yuǎn)程控制預(yù)付費(fèi)集中抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目前，已經(jīng)投入使用的預(yù)付費(fèi)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(yù)付費(fèi)電表，它結(jié)合了IC卡預(yù)付費(fèi)表和集中抄表系統(tǒng)兩者的優(yōu)點(diǎn)，有利于提高抄表效率、促進(jìn)電費(fèi)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(wèn)題，使其難以滿(mǎn)足電力營(yíng)銷(xiāo)管理改革的需要：抗干擾能力脆弱，特別是其開(kāi)放的讀寫(xiě)窗口易受外界攻擊;質(zhì)量問(wèn)題突出，容易出現(xiàn)IC卡無(wú)法充值的現(xiàn)象，導(dǎo)致用戶(hù)買(mǎi)了電卻無(wú)法用電;必須有足夠的營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)，每個(gè)用戶(hù)都必須到供電營(yíng)業(yè)廳購(gòu)電，既給用戶(hù)帶來(lái)麻煩，也增加了供電企業(yè)的工作量。因此，急待開(kāi)發(fā)新的先進(jìn)的抄表收費(fèi)系統(tǒng)，以滿(mǎn)足電力系統(tǒng)不斷發(fā)展的需要。

1 遠(yuǎn)程控制預(yù)付費(fèi)集中抄表系統(tǒng)

目前，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的低壓電力線(xiàn)載波集中抄表系統(tǒng)的廠(chǎng)家非常多，抄表成功率、準(zhǔn)確率都相當(dāng)高，其中，南京三能電力儀表有限公司開(kāi)發(fā)的網(wǎng)橋式自動(dòng)抄表系統(tǒng)，已在天津、上海等地投入運(yùn)行，抄表和遠(yuǎn)程通斷電的成功率都能達(dá)到100%。在此類(lèi)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，擴(kuò)展功能，即可實(shí)現(xiàn)預(yù)收電費(fèi)、遠(yuǎn)程切斷電力供應(yīng)/恢復(fù)電力供應(yīng)、實(shí)時(shí)抄讀電表數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、定時(shí)線(xiàn)損分析等功能。

電力線(xiàn)載波遠(yuǎn)程控制預(yù)付費(fèi)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(tái)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(tái)管理系統(tǒng)與集中器之間通過(guò)移動(dòng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，為上層。

集中器與電力載波預(yù)付費(fèi)電表之間通過(guò)低壓電力線(xiàn)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(tái)管理系統(tǒng)

后臺(tái)管理系統(tǒng)是遠(yuǎn)程控制集中抄表系統(tǒng)的管理平臺(tái)，是系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，承擔(dān)整個(gè)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(yīng)的操作權(quán)限;建立臺(tái)區(qū)檔案，注冊(cè)每一臺(tái)區(qū)集中器的信息參數(shù);建立表計(jì)檔案，注冊(cè)每一臺(tái)區(qū)下所有電表的信息，包括電表地址、表計(jì)類(lèi)型、用電類(lèi)型、相序類(lèi)別、倍率、電表型號(hào)。必要時(shí)可增加注冊(cè)電表對(duì)應(yīng)用戶(hù)信息。

抄表數(shù)據(jù)管理。主要包括數(shù)據(jù)查詢(xún)，數(shù)據(jù)維護(hù)，表計(jì)故障自檢，以及線(xiàn)損數(shù)據(jù)分析的功能。并可以分析定時(shí)數(shù)據(jù)(從歷史表底中)，以及可手工設(shè)置月末表底，這是針對(duì)因?yàn)樵O(shè)備故障，不能抄回表底時(shí)，采用手工錄入的方法補(bǔ)充這一個(gè)(或一批)計(jì)量點(diǎn)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(jī)正確注冊(cè)的集中器及表計(jì)的檔案數(shù)據(jù)加載到『集中器』設(shè)備中，并將加載的數(shù)據(jù)讀取回來(lái)以便于操作員核對(duì)加載的數(shù)據(jù)是否正確;還有協(xié)議檢查功能，用來(lái)確認(rèn)集中器和上位機(jī)之間通信所采用的協(xié)議是否相同、校時(shí)功能，可定時(shí)對(duì)集中器自動(dòng)校時(shí)，以保證集中器時(shí)間的正確性;同時(shí)集中器可對(duì)所轄電表廣播校時(shí)，以確保時(shí)間的一致性。

數(shù)據(jù)抄錄和通斷電控制管理功能。對(duì)集中器下的所有電表進(jìn)行抄錄，抄錄電表表底及抄錄時(shí)間;也可實(shí)時(shí)抄錄單個(gè)單表的數(shù)據(jù)及狀態(tài);并可通過(guò)控制電表繼電器的通斷來(lái)控制電力供應(yīng)。與用電營(yíng)銷(xiāo)管理系統(tǒng)進(jìn)行接口的功能，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)之間實(shí)時(shí)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(gè)后臺(tái)管理系統(tǒng)對(duì)多個(gè)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(diǎn)，通過(guò)通信信道與分散于各臺(tái)變的集中器連接所形成的1對(duì)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(dòng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)(GSM)覆蓋面幾乎遍及全國(guó)，因此，構(gòu)建這種抄表系統(tǒng)時(shí)完全可以利用現(xiàn)成的GSM無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)而不必重新建設(shè)新的基站。基于移動(dòng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的抄表系統(tǒng)必須在管理中心和采集器中加裝無(wú)線(xiàn)通信模塊，由于這種無(wú)線(xiàn)通信模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制容易，后臺(tái)管理系統(tǒng)與各個(gè)采集器都裝有這種無(wú)線(xiàn)通信模塊，它們之間的通信是通過(guò)撥號(hào)或以短消息SMS的模式接入GSM網(wǎng)來(lái)進(jìn)行傳數(shù)據(jù)、下達(dá)命令。利用移動(dòng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)使用和維護(hù)都相當(dāng)方便。

底層數(shù)據(jù)的采集采用低壓電力線(xiàn)載波通信。電力線(xiàn)載波通信是指將信息調(diào)制為高頻信號(hào)后疊加在電力線(xiàn)路上進(jìn)行通信的技術(shù)，在同一變壓器區(qū)域下，一個(gè)集中器采集若干個(gè)采集器或電能表的數(shù)據(jù)，構(gòu)成一個(gè)基于電力線(xiàn)的通信網(wǎng)。其優(yōu)勢(shì)在于：電力線(xiàn)是屬電力部門(mén)完全控制的通信信道，不必另外鋪設(shè)通信信道;電力線(xiàn)是所有住房和建筑物的基礎(chǔ)設(shè)施，以電力線(xiàn)作為通信信道可大大節(jié)省鋪設(shè)通信信道的投資;幾乎不需要維護(hù)或維護(hù)量極小;以電力線(xiàn)為通信信道可以靈活地實(shí)現(xiàn)即插即用。因此，底層數(shù)據(jù)采用電力線(xiàn)載波通信，運(yùn)行成本低、安全性好、可維護(hù)性強(qiáng)。

1.3 集中器

集中器是本系統(tǒng)的中心設(shè)備，是連接后臺(tái)管理系統(tǒng)和前端電能表的橋梁。它能集中抄錄和存儲(chǔ)所在臺(tái)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(tái)管理系統(tǒng)，并將系統(tǒng)控制信息傳遞至電能表，以實(shí)現(xiàn)抄表和遠(yuǎn)程通斷電控制。

集中器的主要功能：設(shè)置參數(shù)，可由后臺(tái)系統(tǒng)或掌上電腦進(jìn)行設(shè)置，包括數(shù)據(jù)庫(kù)表號(hào)、時(shí)鐘、時(shí)段、凍結(jié)抄表時(shí)間、自動(dòng)周期抄表日、中繼參數(shù)以及啟動(dòng)抄讀、停止抄讀狀態(tài)參數(shù)等;抄讀和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，集中器在抄表時(shí)段內(nèi)集中抄讀臺(tái)區(qū)電表數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)起來(lái)。中繼功能，集中器能夠依據(jù)學(xué)習(xí)結(jié)果自動(dòng)啟用中繼，實(shí)現(xiàn)中繼抄表;凍結(jié)功能，集中器能夠依據(jù)后臺(tái)設(shè)置對(duì)臺(tái)區(qū)電表進(jìn)行凍結(jié)抄表;遠(yuǎn)程監(jiān)控，支持后臺(tái)系統(tǒng)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控電表，對(duì)電表情況進(jìn)行分析;自診斷功能，可自動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常即進(jìn)行記錄和報(bào)警;智能化，具備記憶與感知電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的智能，對(duì)抄讀結(jié)果自行分析與自我學(xué)習(xí)，一旦某只電表直接抄讀不成功，能夠通過(guò)學(xué)習(xí)結(jié)果迅速選擇合適的中繼電表實(shí)現(xiàn)中繼抄讀。

1.4 載波電能表

載波電能表是載波集抄系統(tǒng)的最基礎(chǔ)的組成部分，是電能計(jì)量和遠(yuǎn)程控制通斷電的執(zhí)行部件，它包含電能計(jì)量模塊、通信模塊、和通斷電控制模塊三個(gè)主要功能模塊。計(jì)量模塊實(shí)現(xiàn)電能數(shù)據(jù)采集、故障和竊電檢測(cè)，能夠按峰、谷、平時(shí)段累計(jì)計(jì)量交流有功電能;其計(jì)量性能指標(biāo)應(yīng)符合GB/T 17215-2002 (IEC61036)、GB/T15284-2002的要求，計(jì)量精確，誤差穩(wěn)定，線(xiàn)性好。

通信模塊包含兩個(gè)部分，一是采用擴(kuò)頻方式進(jìn)行電力線(xiàn)載波通信模塊，通過(guò)低壓電力線(xiàn)實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)的傳送和控制;各個(gè)電能表通信模塊之間具有相互自動(dòng)中繼功能，確保電能表和集中器之間通信暢通。紅外通信模塊作為備用通信手段，主要用于現(xiàn)場(chǎng)抄錄，紅外通信協(xié)議應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 645-1997。