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劉細(xì)鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:目前,我國電網(wǎng)建設(shè)中智能電能表是重要的設(shè)備之一,有利于實(shí)現(xiàn)用電信息的全覆蓋采集。智能電能表以功能豐富、擴(kuò)展靈活、接口多樣等諸多優(yōu)點(diǎn),在電網(wǎng)的穩(wěn)定、運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用。
關(guān)鍵詞: 智能電能表;遠(yuǎn)程集抄;系統(tǒng)設(shè)計(jì)
0引言
電力系統(tǒng)利用智能電能表實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集抄,其原則是借助遠(yuǎn)程智能抄表工具,對用戶數(shù)據(jù)收集和分析,再利用數(shù)據(jù)通信傳輸功能,將在用戶收集的數(shù)據(jù)傳輸至管理平臺(tái)。采集到用戶數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)智能用電的基礎(chǔ)信息,發(fā)展電能自動(dòng)抄表技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能用電和用電管理的必經(jīng)之路,也是電力系統(tǒng)和智能數(shù)字化生活發(fā)展的必然產(chǎn)物。
1 智能電能表的原理及特點(diǎn)
1.1 原理
電子式智能電能表,參照和結(jié)合了電子式電能表的相關(guān)原理。作為近年研發(fā)的高科技產(chǎn)品,其核心部件為電子元器件?;驹恚翰杉妷阂约半娏髟诓煌瑫r(shí)段的數(shù)據(jù),借助集成電路來搜集電壓,并對不同電流信號(hào)進(jìn)行處理,將它們更改為合適的脈沖輸出。利用單片機(jī)進(jìn)行集中處理,將脈沖轉(zhuǎn)變成用電量后再予以輸出。
1.2 特點(diǎn)
(1)功耗。智能電能表搭載了電子元件,表的功耗基本上都在0.6w~0.7w。有些集中式電能表,其到戶功率并不是很大。一個(gè)感應(yīng)式電能表,它的功耗已經(jīng)低到1.7w。
(2)精度。顯示誤差上,2.0級(jí)電子式電能基本上是5%~400%,誤差結(jié)果不超過±2%?,F(xiàn)行選擇的均為1.0級(jí),其誤差相對更小。
(3)過載、工頻范圍。過載倍數(shù)上,本文提及的智能電能表可以達(dá)到6~8倍,它的量程明顯夠?qū)?。如果一只表倍率達(dá)到8~10倍,用戶也會(huì)更為喜歡,有些還將接近20倍??紤]到它的工作頻率非常寬,達(dá)到40Hz~1000Hz。針對那些感應(yīng)式電能表,過載倍數(shù)同樣接近于4倍,頻率則基本上只有45~55Hz。
(4)功能。智能電能表選取了電子技術(shù),根據(jù)通信協(xié)議能夠和計(jì)算機(jī)之間完成聯(lián)網(wǎng)。利用編程軟件,控制應(yīng)用硬件。故而,智能電表的體積并不是很大,允許遠(yuǎn)傳控制(抄表也可以是斷送電)、對惡性負(fù)載進(jìn)行辨識(shí)、預(yù)先付費(fèi),也可以反竊電。同時(shí),用戶也可以修改軟件參數(shù),適應(yīng)基本的控制需求。上述功能,從前的感應(yīng)式電能表根本沒有辦法實(shí)現(xiàn)。
2用電數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程集抄采集的主要方式
2.1 寬帶電力線載波通信方式
電力線寬帶載波這種技術(shù)是建立在以太網(wǎng)技術(shù)和正交頻分復(fù)用技術(shù)OFDM基礎(chǔ)之上的。該技術(shù)的基本頻帶范圍是1~20MHz,而擴(kuò)展頻帶的范圍具體是3~100MHz。該通信技術(shù)在以太網(wǎng)技術(shù)、正交頻分復(fù)用技術(shù)OFDM、離散多音頻調(diào)制技術(shù)DMT這三種技術(shù)的綜合作用下,讓數(shù)據(jù)的傳輸更敏捷、更可靠。這是因?yàn)橐环矫嫘盘?hào)的傳輸是采用正交子信道,進(jìn)而提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)撵`活性,另一方面這樣就提升了信號(hào)和數(shù)據(jù)的抗多徑干擾的能力,進(jìn)而讓信道傳輸更快、數(shù)據(jù)更可靠。智能電能表采集相關(guān)用電數(shù)據(jù),首先需要將居民電表和電力線抄表的終端依靠RS-485接口進(jìn)行連接。然后,需要將這些數(shù)據(jù)以IP格式呈現(xiàn),這需要借助電力線寬帶載波采集器。第三步就是將IP格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成PLC電力線寬帶信號(hào),然后再將這些信號(hào)與出戶電力線進(jìn)行耦合,并將之傳輸?shù)骄W(wǎng)橋當(dāng)中,這樣就到達(dá)了總抄表集中器和交換機(jī)上,用戶的用電數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了上傳。
2.2 微功率無線通信方式
微功率無線通信和當(dāng)前使用的無線路由出現(xiàn)的時(shí)間比較接近。微功率無線通信方式傳輸信息,是依靠無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN實(shí)現(xiàn)的。至于如何組網(wǎng),這種通信方式中采用的仍是采集器的安裝。這樣一來,將采集器和微功率無線結(jié)合就可以實(shí)現(xiàn)信息或數(shù)據(jù)的傳輸。當(dāng)然,利用全載波和集中器進(jìn)行結(jié)合也可以進(jìn)行信息或數(shù)據(jù)的傳輸。
2.3 窄帶電力線載波通信方式
窄帶電力線載波通信除了相移鍵控方式外,還有頻移鍵控方式。前者用“0"和“1"分別表示0°相位和180°相位,后者也用“0"和“1"分別表示存在差異的兩種頻率。這種通信方式一方面由于成本不高、操作更便捷,另一方面我國國網(wǎng)營銷部在市場上主推這種方式的相關(guān)產(chǎn)品,所以在安裝利用時(shí)大多會(huì)選擇這一方式。這種通信所使用的頻率范圍是3~500kHz,但實(shí)際上當(dāng)頻率處于9~95kHz時(shí)數(shù)據(jù)傳遞性好。窄帶電力線載波通信方式較比RS-485通信方式有很多不同之處,如可直接使用、價(jià)格便宜、安裝簡單、不需要后期維護(hù)等。所以,有些電力部門選擇這種通信方式,既達(dá)到了雙向傳輸數(shù)據(jù)的目的,又有效降低了投入的成本。特別是如果用戶的電壓很低,那么采用這種方式連接之后,不僅能同樣有效采集相關(guān)數(shù)據(jù),而且還能對電力等情況進(jìn)行檢測,更者能有效防止竊電等違法行為的發(fā)生,能適用于廣大用戶家中。
3智能電能表的遠(yuǎn)程集抄系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
遠(yuǎn)程集抄系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由上位機(jī)和下位機(jī)組成,上位機(jī)包括管理站,下位機(jī)包括數(shù)據(jù)集中器、采集終端。上位機(jī)的作用有兩個(gè)方面,其一負(fù)責(zé)設(shè)置系統(tǒng)、命令發(fā)送、監(jiān)測及顯示系統(tǒng)狀態(tài),其二與數(shù)據(jù)集中器保持雙向通信。數(shù)據(jù)集中器是整個(gè)系統(tǒng)的通信樞紐,具有非常重要的地位,不僅接受指令、集中和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),而且連接智能電表和站。采集終端和智能電表相連,主要負(fù)責(zé)用戶實(shí)時(shí)用電的數(shù)據(jù)采集和記錄。不僅如此,還能對電表相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。因此數(shù)據(jù)集中器需要同時(shí)與站和智能電表進(jìn)行通信,本系統(tǒng)利用集中器工具,以GPRS形式與站進(jìn)行通信數(shù)據(jù)的傳輸,再與智能電表之間的短程通信是利用無線方式采取通信通信,可見,集中器自身需有無線通信方式的模塊。
4安科瑞AcrelCloud-3200預(yù)付費(fèi)水電云平臺(tái)
4.1 系統(tǒng)方案
系統(tǒng)為B/S架構(gòu),主要包括前端管理網(wǎng)站和后臺(tái)集抄服務(wù),配合公司的預(yù)付費(fèi)電表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用戶計(jì)量箱ADF300L系列,實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量和電費(fèi)管理等功能。另外可以選配遠(yuǎn)傳閥控水表組成水電一體預(yù)付費(fèi)系統(tǒng),達(dá)到先交費(fèi)后用水的目的,剩余水量用完自動(dòng)關(guān)閥。
4.2 系統(tǒng)功能
AcrelCloud-3200預(yù)付費(fèi)水電云平臺(tái)由云平臺(tái)-網(wǎng)關(guān)-預(yù)付費(fèi)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(bào)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(gè)物業(yè)環(huán)境、分散于各地的物業(yè)集中式收費(fèi)和管理,面臨著數(shù)據(jù)公網(wǎng)傳輸,財(cái)務(wù)操作分散,在線支付,總部財(cái)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(shí)時(shí)上傳到云平臺(tái),快速便捷,免去人工抄表 。
水表預(yù)付費(fèi):可是查看某區(qū)域水表的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息,并可以進(jìn)行單表或批量設(shè)置水價(jià)控閥等操作。
遠(yuǎn)程售電:財(cái)務(wù)集中管理,電量實(shí)時(shí)下發(fā),并比對充值次數(shù),方便快捷。
能耗分析:用戶和管理員都可查詢預(yù)付費(fèi)表或管控表每天的用能狀況;可提供能耗分析+財(cái)務(wù)軌跡一體式綜合管理報(bào)表,包含用戶表的能耗、財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)、能耗和財(cái)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(hào)實(shí)現(xiàn)在線自助充值水電費(fèi),也可以實(shí)時(shí)關(guān)注商鋪用水用電情況。
短信提醒:金額不足或金額欠費(fèi)提醒、電表充值到賬提醒,都可及時(shí)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。
4.3 產(chǎn)品選型
5結(jié)束語
作為智能電網(wǎng)系統(tǒng)中的基本構(gòu)成,智能電能表除了能夠直接記錄終端用電信息外,同時(shí)還可作為電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行*的信息采集媒介,在智能電網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建中,擔(dān)任極為關(guān)鍵的角色。企業(yè)應(yīng)將智能電能表的運(yùn)行維護(hù)和科學(xué)管理工作視為眼前的工作要點(diǎn),突出智能電能表本身的*性,推廣和普及智能電能表,推動(dòng)電力行業(yè)的和諧運(yùn)轉(zhuǎn)。
【參考文獻(xiàn)】
【1】徐雪剛.試論智能電能表的遠(yuǎn)程集抄系統(tǒng)設(shè)計(jì)
【2】劉錦華,周瑞萍,蔡曉萍,等.淺析智能電能表的應(yīng)用[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2012,22(06):153-155.
【3】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2020.06
作者簡介:徐秋霞,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事宿舍用電研究發(fā)展。