遠(yuǎn)程控制預(yù)付費集中抄表系統(tǒng)設(shè)計

目前，已經(jīng)投入使用的預(yù)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(yù)付費電表，它結(jié)合了IC卡預(yù)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(dǎo)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(yuǎn)程控制預(yù)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(zhǔn)確率都相當(dāng)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(yuǎn)程通斷電的成功率都能達到100%。在此類系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進行二次開發(fā)，擴展功能，即可實現(xiàn)預(yù)收電費、遠(yuǎn)程切斷電力供應(yīng)/恢復(fù)電力供應(yīng)、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(yuǎn)程控制預(yù)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(luò)連接，為上層。

集中器與電力載波預(yù)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(yuǎn)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(dān)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(yīng)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(yīng)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(shè)置月末表底，這是針對因為設(shè)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(shè)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(rèn)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(yīng)。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(luò)而不必重新建設(shè)新的基站?；谝苿訜o線網(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(dāng)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(shè)通信信道;電力線是所有住房和建筑物的基礎(chǔ)設(shè)施，以電力線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(shè)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(yuǎn)程通斷電控制。

集中器的主要功能：設(shè)置參數(shù)，可由后臺系統(tǒng)或掌上電腦進行設(shè)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(xué)習(xí)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(shè)置對臺區(qū)電表進行凍結(jié)抄表;遠(yuǎn)程監(jiān)控，支持后臺系統(tǒng)遠(yuǎn)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(xué)習(xí)，一旦某只電表直接抄讀不成功，能夠通過學(xué)習(xí)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

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

通信模塊包含兩個部分，一是采用擴頻方式進行電力線載波通信模塊，通過低壓電力線實現(xiàn)電表數(shù)據(jù)的傳送和控制;各個電能表通信模塊之間具有相互自動中繼功能，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)場抄錄，紅外通信協(xié)議應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 645-1997。