电力集抄系统在内蒙古的运用

电力集抄系统的结构及运行情况

电力集抄系统是一种基于计算机、通信技术的数据采集、传输、处理系统,该系统主要由电能表、采集模块(采集模块+终端模块)、GPRS网络、控制终端和管理中心(应用系统+营销系统)5个部分组成,见图1。电能表是系统抄读的数据源,现在有多种通讯媒体,如电缆、微波、专线及无线电台等都可对电能表进行实时召测,但投资高、维护麻烦。利用现有的低压电力线作为通信信道,集抄系统就可以推广和实用化。

在实际线路中,存在着可变的强电磁干扰,这使得信号所处的传输环境相当复杂。由于传输信道不可预知的特性,使得信号传输后发生畸变,在接收端信号的准确接收和检测变得困难。根据Shan-non理论:C=W×log2(1+S/N)(其中C为信道容量,W为传输带宽,S/N为信噪比)可知,为了获得同样的信道容量,信号带宽与其信噪比的对数成反比。即信号带宽越宽,则所要求的信噪比就越低,甚至信号淹没在噪声之中也能实现可靠通信。扩频通信中最常用的方式是直接序列频谱扩展,即将传输信号与准噪声或伪随机序列噪声码相乘来实现。它将信息码的频谱扩展至很宽的范围内,近乎至白噪声频段,因而可在噪声电平下传输。

在接收端采用相干检测,由于噪声信号和信息码流的相干系数为零,所以可以有效地抵抗干扰,从而保证信息码流恢复的正确性。采集模块是采集、存储并传输电能表数据的装置,其中,采集模块主要负责采集并存储低压电量指示,终端模块主要负责与管理中心联系对采集模块进行控制。终端设备由单片机、存储器、接口电路、GPRS模块等组成。GPRS网络是整个系统的通信媒介,通过它可以接受指令和传输计量数据;控制终端负责现场的计量数据读取。终端与主站间常用的通讯方式有以下3种,用户可根据实际情况进行选择。¹公用电话网通讯方式:主站与终端之间通过公用电话线和Modem连接,可自动或手动拨抄任何一个终端范围内的所有表户的用电量(内蒙古自治区内此系统现已升级为GPRS网络通信)。º专用线通讯方式:主站与终端设备之间采用专用线进行远方抄表通讯,此方案多用于配网自动化工程,因为其通信电缆可复用;也可用于主站与终端设备距离不远的情况。

中压电力载波通讯方式:它是利用10kV中压电力线进行载波通讯,由中压载波机、结合滤波器、耦合电容器3部分组成。其中,中压载波机实现信号的调制解调(FSK)。管理中心由营销系统、采控系统和相应的软件构成,是整个集抄系统的最上层,所有的电能计费信息通过GPRS网络汇集到这里,管理人员利用软件对数据进行分析和处理。

电力集抄系统抄表过程

在变电所主站系统的指令下,通过系统主站上行GPRS信道,将命令下发到终端设备,终端设备利用下行信号调制系统触发调制变压器,将主站命令以电压信号的形式耦合到220V母线,主站命令的发送用广播方式,所有在220V同相电压的采集模块都可收到信号。采集模块收到信号后,进行地址匹配,符合地址要求的模块返回上行信号。

在采集模块触发系统的作用下,命令以电压信号的形式耦合到220V母线返回终端设备,终端信号再通过GPRS模块返回到主站。以上是完成一次电表数据抄收的全过程。要完成一次完整的通信过程,通信信道必须要有严格的通信规约。从主站到终端设备通信遵守系统通信协议,而从终端到采集器到电表,则要遵守内蒙古电力集抄规约。

只有在严格的规范下系统与终端之间才能进行信息的互换。终端既是一个终端设备,又是一个中转站。它可以定时对电表进行预抄收,将一天的电量存储在FLASH中,当主站需要某一天的电量数据时,可以直接从终端设备读取,保证了抄收的成功率。当主站需要实时数据时,终端设备转发主站的命令,采集器抄收完毕后,再通过终端设备将数据转发到主站。

信号的发送与接收通过GPRS和PLC载波实现。除了上述的抄表过程外,便携式抄表器也极大地方便了抄表员的工作。便携式抄表器用于当地采集器和终端内部参数设置,在现场安装调试的情况下最方便、实用。当通信出现故障需要进行当地抄表或发现用电异常而进行人工现场巡检,以及更换旧表而进行现场新表参数设置时,可使用掌上电脑进行抄表、巡检和参数设置,然后把掌上电脑抄录的数据下载到主站计算机上。

电力集抄系统的功能特点

电力集抄系统主要有以下功能:完善的系统日志、抄表速度快、广播对时功能、自动抄表功能、电量冻结功能、电费管理功能、设备管理功能、打印作业、具有完善的在线帮助功能。

虽然电力集抄已有20多年的发展历史,但在内蒙古地区的使用还处于探索和推广阶段,缺少应用经验。目前国内对电力集抄的需求非常大,正是电力集抄的黄金时期。因此,结合本地区的特点、加强管理、提高技术发展、稳定基本需求、加强维护现有的系统,以保证电力集抄系统可靠运行。

本文作者：李继英 工作单位：呼和浩特供电局