胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘要：目前，我國電網(wǎng)建設中智能電能表是重要的設備之一，有利于實(shí)現用電信息的全覆蓋采集。智能電能表以功能豐富、擴展靈活、接口多樣等諸多優(yōu)點(diǎn)，在電網(wǎng)的穩定、安全運行中發(fā)揮著(zhù)重要作用。

關(guān)鍵詞: 智能電能表；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 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)段的數據，借助集成電路來(lái)搜集電壓，并對不同電流信號進(jìn)行處理，將它們更改為合適的脈沖輸出。利用單片機進(jìn)行集中處理，將脈沖轉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(hù)功率并不是很大。一個(gè)感應式電能表，它的功耗已經(jīng)低到1.7w。 

（2）精度。顯示誤差上，2.0級電子式電能基本上是5%～400%，誤差結果不超過(guò)±2%?，F行選擇的均為1.0級，其誤差相對更小。

（3）過(guò)載、工頻范圍。過(guò)載倍數上，本文提及的智能電能表可以達到6～8倍，它的量程明顯夠寬。如果一只表倍率達到8～10倍，用戶(hù)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，達到40Hz～1000Hz。針對那些感應式電能表，過(guò)載倍數同樣接近于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)，根據通信協(xié)議能夠和計算機之間完成聯(lián)網(wǎng)。利用編程軟件，控制應用硬件。故而，智能電表的體積并不是很大，允許遠傳控制(抄表也可以是斷送電)、對惡性負載進(jìn)行辨識、預先付費，也可以反竊電。同時(shí)，用戶(hù)也可以修改軟件參數，適應基本的控制需求。上述功能，從前的感應式電能表根本沒(méi)有辦法實(shí)現。

2用電數據遠程集抄采集的主要方式

2.1 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，用戶(hù)的用電數據實(shí)現了上傳。

2.2 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。

2.3 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 )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。

3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。 

4安科瑞AcrelCloud-3200預付費水電云平臺

4.1 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。

4.2 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。

4.3 產(chǎn)品選型

5結束語(yǔ)

      作為智能電網(wǎng)系統中的基本構成，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)調度運行B可缺少的信息采集媒介，在智能電網(wǎng)系統構建中，擔任極為關(guān)鍵的角色。企業(yè)應將智能電能表的運行維護和科學(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)的和諧運轉。

【參考文獻】

【1】徐雪剛.試論智能電能表的遠程集抄系統設計

【2】劉錦華,周瑞萍,蔡曉萍,等.淺析智能電能表的應用[J].科技情報開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟,2012,22(06):153-155．

【3】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06