胡冠楠
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定
摘要：近幾年伴隨著(zhù)智能可記得不斷發(fā)展，電力行業(yè)的服務(wù)也發(fā)生著(zhù)智能化轉變?，F在隨著(zhù)智能科技的應用，電力用戶(hù)已經(jīng)實(shí)現了遠程數據采集，此外，已經(jīng)實(shí)現了對電網(wǎng)和用戶(hù)的實(shí)時(shí)管理和監測，以適應互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代用戶(hù)需求。本文對智能電能表的遠程集抄系統設計一些技
術(shù)進(jìn)行介紹，以期為更好的做好遠程集抄工作。
關(guān)鍵詞: 電能表；遠程集抄；系統設計
0引言
電力系統利用智能電能表實(shí)現遠程集抄，其原則是借助遠程智能抄表工具，對用戶(hù)數據收集和分析，再利用數據通信傳輸功能，將在用戶(hù)收集的數據傳輸至管理平臺。采集到用戶(hù)數據是實(shí)現智能用電的基礎信息，發(fā)展電能自動(dòng)抄表技術(shù)是實(shí)現智能用電和用電管理的必經(jīng)之路，也是電力系統和智能數字化生活發(fā)展的必然產(chǎn)物。
1 用電數據遠程集抄采集的主要方式
1.1 RS485通信方式
RS485總線(xiàn)通信方式不僅需要分接收器而且要配合平衡驅動(dòng)器并作為數據傳輸接口專(zhuān)線(xiàn)通信方式?？偩€(xiàn)通信較比其它模式的優(yōu)點(diǎn)在于具有較強的抗噪聲干擾性，信道數據的傳輸速率峰值達到了10Mbps，優(yōu)化的通信距離更是超過(guò)了1.2千米。根據理論數據顯示，總線(xiàn)通信的傳輸距離和傳輸速率成反比，即傳輸距離越長(cháng)（短），則數據傳輸速率越?。ù螅?。當數據傳輸速率峰值達到了100Mbps，那么通信距離就能成為現實(shí)。RS-485并不只是一種連接方式，除了半雙工連接方式外，還有全雙工這種鏈接方式。前者能讓通信雙方的信道實(shí)現共享，從而進(jìn)行多點(diǎn)雙向的通信。后者信道不能共享，所以只能一對多進(jìn)行通信。鑒于前者優(yōu)勢非常明顯，所以這種連接方式被廣泛使用。遠程集抄系統給每棟安裝了集中控制器，給每戶(hù)都裝上了數據采集終端，依靠該終端可以對電力數據進(jìn)行采集。
1.2 窄帶電力線(xiàn)載波通信方式
窄帶電力線(xiàn)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(yíng)銷(xiāo)部在市場(chǎng)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 )這一方式。這種通信所使用的頻率范圍是 3~500kHz，但實(shí)際上當頻率處于9~95kHz時(shí)數據傳遞性好。窄帶電力線(xiàn)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(jiǎn)單、不需要后期維護等。所以，有些電力部門(mén)選擇這種通信方式，既達到了雙向傳輸數據的目的，又有效降低了投入的成本。特別是如果用戶(hù)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)數據，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(hù)家中。
1.3 寬帶電力線(xiàn)載波通信方式
電力線(xiàn)寬帶載波這種技術(shù)是建立在以太網(wǎng)技術(shù)和正交頻分復用技術(shù)OFDM 基礎之上的。該技術(shù)的基本頻帶范圍是1～20MHz，而擴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)、正交頻分復用技術(shù)OFDM、離散多音頻調制技術(shù)DMT這三種技術(shù)的綜合作用下，讓數據的傳輸更敏捷、更可靠。這是因為一方面信號的傳輸是采用正交子信道，進(jìn)而提高了數據傳輸的靈活性，另一方面這樣就提升了信號和數據的抗多徑干擾能力，進(jìn)而讓信道傳輸更快、數據更可靠。智能電能表采集相關(guān)用電數據，首先需要將居民電表和電力線(xiàn)抄表的終端依靠RS-485接口進(jìn)行連接。然后，需要將這些數據以IP格式呈現，這需要借助電力線(xiàn)寬帶載波采集器。第三步就是將IP格式的數據轉換成PLC電力線(xiàn)寬帶信號，然后再將這些信號與出戶(hù)電力線(xiàn)進(jìn)行耦合，并將之傳輸到網(wǎng)橋當中，這樣就到達了總抄表集中器和交換機上，把用戶(hù)的用電數據實(shí)現了上傳。
1.4 微功率無(wú)線(xiàn)通信方式
微功率無(wú)線(xiàn)通信和當前使用的無(wú)線(xiàn)路由出現的時(shí)間比較接近。微功率無(wú)線(xiàn)通信方式傳輸信息，是依靠無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )WSN實(shí)現的。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(lái)，將采集器和微功率無(wú)線(xiàn)結合就可以實(shí)現信息或數據的傳輸。當然，利用全載波和集中器進(jìn)行結合也可以進(jìn)行信息或數據的傳輸。
2智能電能表的遠程集抄系統的實(shí)現
遠程集抄系統的結構由上位機和下位機組成，上位機包括中心管理站，下位機包括數據集中器、采集終端。上位機的作用有兩個(gè)方面，其一負責設置系統、命令發(fā)送、監測及顯示系統狀態(tài)，其二與數據集中器保持雙向通信。數據集中器是整個(gè)系統的通信樞紐，具有非常重要的地位，不僅接受指令、集中和統計數據，而且連接智能電表和中心站。采集終端和智能電表相連，主要負責用戶(hù)實(shí)時(shí)用電的數據采集和記錄。不僅如此，還能對電表相關(guān)參數進(jìn)行設置，并實(shí)現數據的轉發(fā)。因此數據集中器需要同時(shí)與中心站和智能電表進(jìn)行通信，本系統利用集中器工具，以GPRS形式與中心站進(jìn)行通信數據的傳輸，再與智能電表之間的短程通信是利用無(wú)線(xiàn)方式采取通信通信，可見(jiàn)，集中器自身需有無(wú)線(xiàn)通信方式的模塊。
圖1
3智能電表設計基本要求
為實(shí)現遠程集抄，對智能電表設計的整體需求其功能主要是依靠三個(gè)不同的單元，對應的功能分別是采集電能、處理信號和數據通信。通常來(lái)說(shuō)，智能電表共有以下幾大功能：
（1）輸入輸出功能 這種電表要顯示出數據，通常是借助LCD顯示屏。這種電表顯示屏顯示的內容比較多，比如設備的運行情況、年月日、時(shí)間、用電峰值和谷值、電力的平值循環(huán)顯示等。另外，這種電表在信息輸入這方面也有很多功能，如開(kāi)始、暫停、確定等。
（2）儲存數據 智能電表應用二級儲存系統進(jìn)行數據存儲。其中一級由CPU的程序存儲器閃存方式實(shí)現，二級由擴展閃存的方式實(shí)現。
（3）抄表 想要電表數據得到更順利的傳輸，無(wú)限模塊SI4438可以實(shí)現這一目的。當然，除此之外還可以采用RS485接口，將需要傳輸的數據先匯總到集中器當中，然后再借助無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )可以對這些數據進(jìn)行遠程自動(dòng)抄表。如對一部分數據產(chǎn)生疑問(wèn)，還可以采用終端現場(chǎng)讀表抄數。
（4）通信 智能電能表通信方式主要有兩種，一種是借助Si4438無(wú)線(xiàn)模塊，另一種是借助RS485接口。后者的通信功能更強大和靈活，距離在1.2千米之間都可以滿(mǎn)足用戶(hù)需求。更重要的是，這種方式和當前主要使用的手持抄表終端設備可以實(shí)現互聯(lián)，讓抄表工作變得更加簡(jiǎn)便。
（5）編程 采用程序編程后，電表相關(guān)功能的使用會(huì )變得更加靈活。設計方案時(shí)，可以給整個(gè)系統的數據發(fā)射方式采用無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)，讓上位機發(fā)出的命令借助數據集中器傳輸給RS485接口，然后就可以讓整個(gè)電表實(shí)現編程控制。
4Si4438無(wú)線(xiàn)模塊
為了提高智能電表的使用性能，在設計無(wú)線(xiàn)收發(fā)器時(shí)特地選用了當前比較新型的 Si4438收發(fā)器。之所以稱(chēng)為新型收發(fā)器，是因為Si4438收發(fā)器一方面采用了ilicon Lab的設計s方式，另一方面是滿(mǎn)足了我國對新能源要求的各項標準，尤其是我國智能電表使用的頻段是470-510MHz，這種模塊可以達到這一頻段要求。為了讓信息傳輸受到的阻礙越小，從而確保信息能傳輸更長(cháng)的距離，可以給智能電表的信息收發(fā)器安裝攻略放大器。它有諸多顯著(zhù)特點(diǎn)，如輸出功率狀態(tài)可以達到+20，靈敏度也更好，相鄰信道抑制保持在58分貝左右。
5安科瑞AcrelCloud-3200預付費水電云平臺
5.1 系統方案
系統為B/S架構，主要包括前端管理網(wǎng)站和后臺集抄服務(wù)，配合公司的預付費電表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用戶(hù)計量箱ADF300L系列，實(shí)現電能計量和電費管理等功能。另外可以選配遠傳閥控水表組成水電一體預付費系統，達到先交費后用水的目的，剩余水量用完自動(dòng)關(guān)閥。
5.2 系統功能
AcrelCloud-3200預付費水電云平臺由云平臺-網(wǎng)關(guān)-預付費電能表組成，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )完成系統到表的充值、查詢(xún)、監控、控制及短信報警等功能。
本系統適用于一些大集團和大物業(yè)，往往需要將多個(gè)物業(yè)環(huán)境、分散于各地的物業(yè)集中式收費和管理，面臨著(zhù)數據公網(wǎng)傳輸，財務(wù)操作分散，在線(xiàn)支付，總部財務(wù)扎口等復雜的需求。
遠程集中抄表：抄表信息通過(guò)網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)上傳到云平臺，快速便捷，免去人工抄表 。
水表預付費:可是查看某區域水表的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，并可以進(jìn)行單表或批量設置水價(jià)控閥等操作。
遠程售電:財務(wù)集中管理，電量實(shí)時(shí)下發(fā)，并比對充值次數，方便快捷。
能耗分析:用戶(hù)和管理員都可查詢(xún)預付費表或管控表每天的用能狀況；可提供能耗分析+財務(wù)軌跡一體式綜合管理報表，包含用戶(hù)表的能耗、財務(wù)數據、能耗和財務(wù)的期初期末值等數據。
在線(xiàn)支付:商戶(hù)可以通過(guò)小程序或者微信公眾號實(shí)現在線(xiàn)自助充值水電費，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提醒、電表充值到賬提醒，都可及時(shí)短信通知商戶(hù)。
遠程控制:可對任意一塊電表執行遠程拉閘或保電等一系列遠程控制操作，方便管理。
5.3 產(chǎn)品選型
6結束語(yǔ)
本文針對電網(wǎng)數據采集問(wèn)題，一方面利用了si4438無(wú)線(xiàn)收發(fā)器對電網(wǎng)進(jìn)行組建，另一方面根據數據采集實(shí)地設計了遠程數據采集端，以遠程抄表系統為主要呈現，并且通過(guò)對該系統的通信方式進(jìn)行研究和分析，從而為智能電能表的遠程集抄系統功能提供了基礎理論，進(jìn)而讓智能電表遠程集抄系統給實(shí)際工作帶來(lái)便利。
【參考文獻】
【1】高磊.智能電能表的遠程集抄系統設計
【2】王廣輝.中國智能用電的實(shí)踐與未來(lái)展望[J].中國電力,2012,45(1):1-3.
【3】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06
產(chǎn)品分類(lèi)
更新時(shí)間：2023-06-07 
瀏覽次數：434
手機：TEL
地址：ADDRESS
我的位置：
上一篇：
在線(xiàn)咨詢(xún)
返回頂部