电气专业论文自动抄表远程系统.docx

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电气专业论文自动抄表远程系统

自动抄表远程系统

摘要：

随着电力网络的扩大和发展，对电力企业自动化的要求越来越高，电能计量自动化技术应运而生，它为未来的电力市场形成和发展奠定了基础，本文对自动抄表远程系统进行了概括描述。

关键词：

电能计量，自动抄表　

内容：

远程自动抄表（Automatic：

：

MeterReading），简称AMR，是一种不需人员到达现场就能完成自动抄表的抄表方式。

它利用公共电话网络、负荷控制信道或低压配电线载波等通信联系，将电能表的数据自动传输到计算机电能计费管理中心进行处理。

一、电能计量抄表的几种形式

抄表一般有以下几种方式：

（1）手工抄表方式：

抄表员携带纸和笔到现场根据用户电能表的读数计算电费。

（2）本地自动抄表方式：

采用携带方便、操作简单可靠的抄表设备到现场完成自动抄表功能。

它通过在配备有相应模件的电表和手提电脑之间加入无线通信手段，达到非接触性完成数据传输的目的。

依据所采用的无线通信种类的不同又可分为，红外线就地自动抄表、无线电自动就地抄表和超声波就地自动抄表等几类。

（3）移动式自动抄表方式：

利用汽车装载收发装置和900MHz无线电技术以及电表上的模件，不必到达用户现场，在附近一定的距离内能自动抄回电能数据。

（4）预付费电能计量方式：

通过磁卡或IC卡和预付费电能表相结合，实现用户先交钱购回一定电量，当用完这部分电量后自动断电的管理方法。

（5）远程自动抄表方式：

采用低压配电线、电话网、无线电、Rs485或现场总线等多种通信媒体，结合电能表上的软件和局内计算机系统，不必外出就可抄回用户电能数据。

二、远程自动化抄表系统及结构

远程自动化抄表方式是主要通过脉冲电能表和智能电能表将电能采集，用电量远程传输通道将电能传输到电能计费管理中心的过程。

远程自动抄表系统主要包括中央信息处理机、抄表集中器、抄表中继器和采集器四部分功能。

远程自动化抄表系统结构框图如图1所示。

（1）中央信息处理机：

电能计费中心的中央信息处理机是整个远程自动抄表系统的管理层设备，通常由单台计算机或计算机局域网再配合相应的抄表软件构成。

（2）抄表集中器：

抄表集中器是远程抄表系统中的一次集中设备。

将电能表的数据进行一次集中后，通过电力载波或其他方式将数据继续向上传送。

抄表集中器可以处理来自脉冲电能表的输出脉冲信号或通过RS485方式读取智能电能表数据，它通常具有RS232、RS485或红外通道用于与外部交换数据。

电力载波通道一般采用半双工方式，调制后的载波信号需经过功率放大再耦合到电力线上，接收载波信号经耦合后，需进行放大处理后，才能送CPU，存贮器用来存放电表数据。

（3）抄表中继器（又称抄表交换机）：

抄表交换机是远程抄表系统中的二次集中设备。

它可以收集各抄表集中器的数据，再通过公用电话网或其他方式将数据上传。

抄表交换机通过RS485或电力载波方式与各抄表集中器通信，此外，它一般也具有RS232、RS485或红外通道，用于外部交换数据。

与公用电话网相连接的抄表交换机还含有调制模块、振铃检测模块和摘机／挂机控制模块等。

（4）采集器：

采集器是能收集到脉冲电能表或智能电能表电能数据的设备，在电能表内增加一个自动抄表单元，其中包含电量采集发送装置和信道。

将电能数据提供给抄表交换机。

远程自动抄表系统的作用是用抄表集中器将多台电能表连接成本地网络，并将它们的电能量等数据作集中处理，其本身含有相关软件，且具有通信功能。

抄表交换机是当多台抄表集中器需再联网时采用的设备，它可与公用数据网接口，有时抄表交换机和集中器也可合二为一。

中央信息处理机是利用公共电话网络等公用数据网，将抄表集中器所集中的电表数据抄回，并进行处理的计算机网络。

三、电量远程传输通信信道

自动化抄表的关键技术是电量远程传输通信信道，按照通信方式的不同，远程自动化抄表系统可以分成多种类型。

远程抄表技术按通信介质分：

有线的远程抄表和无线的远程抄表。

按通信手段分：

载波式远程抄表和总线式远程抄表。

目前有线的远程抄表广泛使用的是公用电话自动化抄表和无线抄表通过各种通信形式实现自动化抄表。

远程自动化抄表系统通常采用RS485、低压配电线载波等方式实现电能表到采集器以及采集器到集中器间的通信。

而集中器到电能计量中心计算机系统之间，一般采用电话线或无线电台方式传送。

还可以采用负荷监控通道直接传送用户电能信息。

1．有线远程自动化抄表

为了实现数据的远程输送，需采用Modem将数字信号转变成适合在电话线路上传输的音频模拟信号，也可以采用专用集成电路将数字信号转换成双音多频信号传输。

电话网远方抄表系统结构框图如图2所示。

该系统由两部分组成。

一部分是位于电力企业的数据读取终端和电能数据管理微机，它们之间通过RS232接口相连。

数据读取终端的作用是：

（1）接收电能数据管理微机送来的指令和远程终端的电话号码。

（2）向远程终端拨号，传送指令，接收电能表数据。

（3）将收到的电能表数据传送回电能数据管理微机。

另一部分是位于用户端以远程终端为主机，以各电能表数据处理模块为分机的主从总线型单片机网络。

主机与从机之间用RS485总线相连。

远程终端的作用是：

（1）接收数据读取终端发来的指令。

（2）根据指令读取单片机网络中的各电能表数据处理模块的数据。

（3）将电能表数据传送回数据读取终端。

2．无线远程自动化抄表

常用的无线远程自动化抄表系统是通过无线电台远传数据的，其结构如图3所示。

3．载波式远方抄表系统

载波技术其实已较早地应用于电力系统，如广泛使用于电网调度

通信、远动和继电保护的高频通道等；缺点是速率低、成本高。

与其

他的通信方式相比缺乏优势。

随着计算机网络和通信技术的不断发展，电力线载波技术有了长足的进步,它具有广大的覆盖面和低成本的运行费用，电力线载波通信芯片直接推动载波技术向提高接收灵敏度、提高通信速率、增加网络通信功能方向发展；电力线通信应用的关键在于提高通信可靠性，其核心是采用实时的自适应网络结点技术。

4．总线式远程抄表系统

总线式远程抄表系统是属于集中抄表系统，集中抄表系统是将网络互联，即把每个电表用网络连接起来，以便统一管理，它的特点是方案很多，一般致力于单表单传，通过独立的网络线连接，适合于住宅比较分散、网络建设比较完善地区。

总线式抄表系统主要特点是数据信道稳定、传输速率快、不受外界温度等环境变化或负载变化的干扰；缺点是需要借助专岗的另外铺设的通信信道，前期投资较大，在改造项目中实施的难度非常大，运行维护的工作和费用非常大，只能通过对通信线路加装额外的防护措施来提高运行寿命，同时雷击对总线式抄表系统影响很大，完好的地线和防雷措施必不可少。

远程抄表的技术还有很多，随着通信技术的不断发展，下面一些通信方式也逐渐应用于电能表的抄收：

①数字数据通信；②短信息抄表；③有线电视；④宽带网抄表。

这些技术的应用，丰富了电表抄收技术，但是这些技术的实施一般要求对表计进行改造或增加通信转换装置，目前主要应用于高端表计抄收。

四、电能采集与传输方式

电力企业得到用户端的电能数据是通过电能采集与传输来完成的。

电能采集与传输主要有两种方式：

集中式脉冲系统方式和分布式直接传输系统方式。

集中式脉冲处理方式的系统，电能采集和传输是以电能脉冲电能表的脉冲计数为基础的，在厂站端必须增加中间转换器，用以存储和传输根据脉冲计数值而得出的电能信息。

分布式直接传输系统方式是据采集中心通过一个或多个前置处理机直接与新型多功能电表进行数据通信获取电量数据、时标信息、报警信息及其他电流、电压和频率等相关信息。

根据我国目前的用电特点，电能的采集与传输针对不同的电力用户类型采取不同的设计方案，它主要针对大电力用户、中小电力用户、分散低压用户、集中低压用户和变电站关口表。

由于它们的表计数量、位置分布的不同，应采取不同的通信方式，大用户抄表多采用无线抄表方式，中小电力用户多采用电话线，居民用户多采用低压电力线载波抄表方式；关口表抄表采用电话线或专线方式。

（1）大电力用户：

对大电力用户，供电企业普遍建立了负荷管理系统，基本上都具有远程抄表功能，实现方式为多功能电能表记录有关数据，通过RS485总线将信息传递到负荷管理中心，再通过计算机网络传至数据处理中心,如图4所示。

（2）中小电力用户:

对中小电力用户,具有独立变压器而又不具备安装负荷管理终端的用户,可以装设专用的带有内置MODEM的集中器,安装全电子式电能表在每只表加装具有通信接口的数据采集记录模块，电能表与集中器之间可以通过接口进行数据传输，集中器通过内置的MODEM再将数据通过市话网以有线的方式传至数据处理中心，如图5所示。

（３）分散低压用户：

对分散低压用户，由公用变压器供电的分散低压用户，安装具有脉冲采集、存储和载波功能的采集模块的电能表。

每台公用变压器安装一台集中器，电能表采集到的数据通过低压电力线载波与集中器通信，集中器定时采集并存储各个电能表表码信息，通过通信接口总线，将数据传送到配网自动化系统的RTＵ，借助配网自动化的通信手段，将数据传到配调中心，利用计算机网络传输，将有关的信息送至抄表数据处理中心,如图6所示。

（4）集中低压用户：

对集中低压用户，为实现一户一表制度，用户集中装表，在每只表内加装脉冲装置，同时在每一个集中装表单元安装具备采集、记录和载波功能的采集终端。

采集终端自动记录相应单元每只电能表的脉冲，并转变成表码数据，在每个变压器台区安装具备载波和内置MODEM的集中器。

采集器将数据通过低压线路载波传

输到变压器台区的集中器、集中器通市话网以有线的方式传至数据处理中心,如图7所示。

（５）变电站关口表度：

将普通电能表更换为具有脉冲的电能表，调度自动化设备采集关口电能表的脉冲。

并通过前置工控机进行分析加工，再通过其远动装置将表码、电量等信息传回调度自动化数据库服务器，通过计算机网络，将数据进行综合分析与处理。

六、远程自动化抄表系统的典型方案

1．低压配电线载波实现远程抄表

低压配电网是以配电变压器为中心构成的小区供电网络，以低压配电网为通信信道的电力载波集中抄表系统在结构上也是以配电变压器为单元，在一个配电变压器范围内，连接每个用户的配电线实际上也组成了一个网络，这个网络不但可以传输电能，同样也可以传输信息，这就是低压电力载波数据传输方式。

用在转换过程中的设备称之为配电线调制解调器，它一般直接与集中抄表设备制成一体，采用移频键控方式。

由于低压电力载波技术直接利用现有低压电力供电网络的丰富资源，不需另外布线而节省大量布线和维护的费用，缩短施工周期，有利于自动化抄表系统的推广和应用。

低压电力载波通信技术已成为公共事业收费和小区智能化管理的一个重要的发展方向。

2．低压远程抄表的原理和功能

低压远程抄表的原理框图如图8所示，主要由三大部分组成，即用户端、主站端和用电处计算网络。

其中用户端主要由远程电能表组成，主站端主要由前置（计算）机和后置机组成，并配有后台采集软件，用电处是由网络计算机工作站，通过通信规约设置通信程序设计，实现电能数据传输功能。

其工作原理是远程电能表通过接口适配器将电能表的数据传向主站双向终端机。

主站与用电处连接可采用Novell网络，装载通信软件，各自设置一台网络计算机工作站，主站后置机将电能数据与用电处的前置机通过市话程控网络定点发送，实现服务器间的通信。

前置计算机记录数据并备份存储历史数据，以便进行决策分析。

（1）远程电能表的主要功能：

1）记录有功电量和无功电量，数值与机械记录完全一致。

2）有接收遥测指令进行“冻结”功能，“冻结”后存贮当前电能表指示数。

3）可在显示器上显示总、峰、平、谷电量。

4）记录本月的最大需量，月底自动保留三个月的最大需量。

5）能显示年、月、日、星期、时，也能人工设置。

6）能在当地编写表计的各种参数。

能设置总峰、谷、平时段，能设置电能表盘转数，脉冲输出个数。

7）失电存贮数据累计时间>5年。

（2）主站端采集软件功能：

1）正点和随机抄表。

2）所有电能表可同时在月末零点冻结数据，即做到月末零点抄表。

3）抄收总电量、分时电量、最大需量、无功电量。

4）定点和随机查询。

放在负责监控系统的网络服务器上。

（3）终端程序的主要功能：

1）接受数据。

2）查询。

随机查询当月远方抄表的基础数据及用户用电资料。

3）分析。

以用户为单位，将本年度远方抄表的有功电量（总、峰、平、谷），按月份以图形方式直观显示，可显示为直方图、折线图、饼圆图等。

4）核算。

利用系统抄回的数据，进行自动核算。

（4）通信程序设计：

按照通信规约，每个通信项目都有各自的命令字。

各通信子程序尽管处理各异，但基本流程相似。

通信软件设计流程如图9所示。

随着低压电力线载波数据通信技术的日益成熟和完善，并在可靠性、通信速率等方面不断得到提高，利用低压电力线这一巨大的“网络资源”进行高速数据通信，将对通信手段的变革产生深远的影响，并将给电力行业带来很大的经济效益和社会效益。

总结:

远程自动化抄表系统采用有线的、无线的、载波式和总线式来实现数据传输的手段，利用智能式电能表与通讯的网络实现对电能的远程自动化计量。

参考文献：

电能计量技术，中国电力出版社黄伟主编

电能计量与电能表修校，机械工业出版社邢道清等

电能计量技术手册中国电力出版社

电能仪表发展方向初探华东电力

电能表中国电力出版社孙承保等