01低压电力用户集中抄表系统技术规范.docx

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01低压电力用户集中抄表系统技术规范

广西电网公司

低压电力用户集中抄表系统

技术条件

二00七年七月

目录

前言5

1总则6

2范围6

3引用文件6

4术语7

4.1低压电网LowVoltagePowerDistributionNetwork7

4.2电力线载波PowerLineCarrier（PLC）7

4.3信道Channel7

4.4主站MasterStation7

4.5集中器Concentrator7

4.6数据采集器DataAcquisitionTerminal7

4.7RS485总线表RS485BusMeter7

4.8载波抄控器（PLC-Modem）7

4.9手持单元Hand-HeldUnit7

4.10主站抄收间隔ReadingIntervalofMasterStation8

4.11集中器抄读间隔ReadingIntervalofConcentrator8

4.12主站抄收周期ReadingPeriodofMasterStation8

4.13集中器抄读周期ReadingPeriodofConcentrator8

5低压电力用户集中抄表系统的体系结构8

6系统运行的环境要求10

7系统通讯支持10

8系统性能指标10

8.1比特差错率BER10

8.2残留差错率RER10

8.3数据完整性11

8.4系统可靠性11

8.5系统实时性11

8.6系统容量和处理能力11

8.7系统的负载率指标11

8.8数据精确度12

8.9信息交换的安全性12

8.10客户机和服务器的身份认证13

8.11与采集器交互数据的保密性13

9电力线载波信号的传输特性要求13

9.1载波信号频率范围14

9.2最大输出信号电平14

9.3载波信号的带宽14

9.4信号频带外的干扰电平14

10无线通信信道要求14

11主站功能要求：

14

11.1主站的基本功能14

11.2主站的扩展功能15

12集中器功能要求18

12.1数据采集和处理18

12.2数据存储容量18

12.3自动中继路径18

12.4设置功能18

12.5校时功能18

12.6通信功能18

12.7自诊断和异常信息记录功能19

13PLC-485采集器功能19

14无线-485采集器功能20

15RS485总线电能表功能21

16电能读数准确度要求21

17电力线载波数据传输可靠性22

17.1系统抄表成功率22

17.2一次抄读成功率22

17.3电能数据抄读差错率22

18无线通信数据传输可靠性23

18.1系统抄表成功率23

18.2一次抄读成功率23

18.3电能数据抄读差错率23

19电气特性要求24

19.1电源电压参比值及允许偏差24

19.2功耗24

19.3停电数据保持24

19.4气候条件24

19.5机械性能24

19.6绝缘性能24

20电磁兼容性（EMC）25

21可靠性要求25

22标志、包装、运输和储存25

23标志25

24包装、运输和储存25

前言

随着电力营销技术的发展，低压集中抄表系统技术已成为电力营销工作的重要组成部分。

为了规范低压集抄系统的规划、设计、设备采购、建设等一系列工作，有必要制订低压集抄系统的相关技术规范。

制订过程中召集了相关科研、生产厂家、运行管理单位的有关专家共同讨论，广泛征求意见。

本标准由广西电网公司市场营销部提出；

本标准由广西电网公司市场营销部归口。

本标准起草单位：

广西电力试验研究院有限公司计量中心。

本标准主要起草人员：

李刚、周毅波、孙艺敏。

低压电力用户集中抄表系统技术条件

1总则

本技术规范规定了接入广西电网低压电力用户集中抄表系统的体系结构、主站系统和设备的基本功能、数据的准确性和可靠性、信号传输特性、设备的电气性能等技术要求。

其目的是明确规定系统中的设备应满足的技术要求，以保证系统运行时的功能和性能。

主要参照DL/T698-1999《低压电力用户集中抄表系统技术条件》和IEC有关标准编制。

2范围

规定了低压电力用户集中抄表系统的术语、技术要求。

适用于利用低压电力线载波信道和无线技术、有线通信的自动抄表系统，以电能表作为主要计量仪表、PLC-485采集器、无线-485采集器、有线－485采集器、PLC集中器、无线集中器、有线集中器组成的抄表系统。

3引用文件

DL/T698-1999低压电力用户集中抄表系统技术条件

DL/T645-1997多功能电能表通信规约

广西电网多功能电能表通信规约扩展部分

GB/T17215-20021和2级静止式交流有功电能表（idtIEC61036:

2000）

GB/T15284-2002多费率电能表特殊要求

IEC62056-21:

2002电测量－抄表、费率和负荷控制的数据交换

第21部分：

直接本地数据交换

IEC62056-31:

2002电测量－抄表、费率和负荷控制的数据交换

第31部分：

双绞线局域网

IEC62056-42:

2002电测量－抄表、费率和负荷控制的数据交换

第42部分：

面向连接的异步数据交换的物理层服务与规程

IEC62056-46:

2002电测量－抄表、费率和负荷控制的数据交换

第46部分：

基于高级数据链路控制（HDLC）的数据链路层

IEC62056-52:

2002电测量－抄表、费率和负荷控制的数据交换

第52部分：

电力线信息规范（DLMS）服务器通信协议管理

IEC62056-53:

2002抄表、费率和负荷控制数据交换

第53部分：

COSEM应用层

4术语

4.1低压电网LowVoltagePowerDistributionNetwork

采用电压为220V/380V，直接供给用户电能的供电网络。

低压供电线路通常沿街道敷设或架设，各建筑物通过配电箱与其连接，用户通过电缆或架空线获得电能。

4.2电力线载波PowerLineCarrier（PLC）

指在低压电网上传输数据的通信技术。

4.3信道Channel

信道是指信号（数据）传输的媒体，如无线电波、电力线、电话线、双绞线等。

4.4主站MasterStation

整个系统的控制和信息中心，通过远程公用信道（如GPRS、PSTN、GSM，以太网（Ethernet）等）或专用通道对集中器的信息进行采集和控制，并对采集到的大量数据进行分析和综合处理。

通常主站是由计算机系统和远程通信设备组成。

4.5集中器Concentrator

集中器指以变压器台区为单位，通过低压电网信道或无线信道对台区内的各类载波计量单元、采集器的信息进行采集、存储和控制，通过远程公用信道与主站交换数据。

4.6数据采集器DataAcquisitionTerminal

是指通过RS485总线采集一个或多个RS485总线表的计量数据，并经过低压电网或无线信道与集中器交换数据的装置，也被称为PLC－485或无线-485转换器。

该装置可具有数据缓冲的功能。

4.7RS485总线表RS485BusMeter

是指在具有计量功能的基础上，能够对其计量的数据进行存储，并具有通过RS485总线进行数据交换能力的仪表，通常与采集器交换数据。

根据仪表的性质和用途，可分为RS485总线电能表、RS485总线水表、RS485总线煤气表、RS485总线热力表等。

4.8载波抄控器（PLC-Modem）

与PC机或手持单元串口连接，通过低压电网进行数据交换控制、或载波数据监听的Modem。

4.9手持单元Hand-HeldUnit

在本地能够直接与系统设备（包括载波表、PLC-485采集器、无线-485采集器、集中器、主站等）交换数据的便携式设备。

其通信方式可采取多种形式，如红外通信、电力线通信、RS485总线通信、无线通信、RS232串口通信。

该设备用于设备检测或现场调试。

4.10主站抄收间隔ReadingIntervalofMasterStation

主站抄收间隔是指主站定时抄收集中器中的信息的周期时间，简称抄收间隔。

4.11集中器抄读间隔ReadingIntervalofConcentrator

集中器抄读间隔是指集中器定时抄读用户测量仪表中的计量信息的周期时间。

4.12主站抄收周期ReadingPeriodofMasterStation

主站抄收周期是指主站定期抄收集中器中的信息的周期时间，简称抄收周期。

抄收周期对

应与电力部门规定的用电收费的统一抄表时间。

4.13集中器抄读周期ReadingPeriodofConcentrator

集中器抄读周期是指集中器定期抄读用户测量仪表中的计量信息的周期时间，简称抄读周

期。

集中器在抄读周期时间采集的计量信息通常是指用户用电的收费日信息。

5低压电力用户集中抄表系统的体系结构

低压电力用户集中抄表系统由三层物理结构组成：

主站、集中器、各类载波表或PLC-485采集器以及无线采集器.

图1：

低压电力用户集中抄表系统的结构框图

低压电力用户集中抄表系统是一个以低压电网或有线、无线通信为通信信道，上行公用通信信道（GPRS/GSM/PSTN/CDMA等）和部分RS485总线信道为辅助通信信道而构成的远程抄表系统。

集中器与载波表或PLC-485采集器或无线采集器的数据交换采用低压电网或者无线通信信道；主站与集中器的数据交换利用公用通信信道，应当根据实际情况来合理地选择上行通信信道类型。

集中器是系统中的中心通信节点，一个配电变压器台区通常配置一个，一个集中器可以采集该配电区域下的所有载波表、PLC-485/无线-485采集器（所连接RS485电表）的计量数据，并能监控其继电器状态。

对于采用有线方案，建议采用有线环网+远传GPRS/CDMA网络的集抄（集控）技术方案，系统组成框图示意如图2示。

图2系统组成框图示意图

系统利用环网各节点自动中继解决数据传输层通讯问题，采集层使用RS485通讯方式，实现对电表的数据采集；系统容量可随环网节点任意增加，且无通讯距离限制；系统通讯可靠，具备网络自诊、自检、自愈功能。

根据实际现场情况，灵活采用相应系统方案。

掌上无线抄表器（PDA）和中继站

掌上无线抄表器（PDA）：

无线抄表器主要用于抄表终端（采集器）的参数设置和抄取电表的数据信息，必要时可对欠费用户实行停送电控制。

参数设置包括：

采集器编号、表号、电表初值、脉冲常数、系统时间、冻结时间等。

抄录电表的数据信息可以按不同的方式进行，第一，自动抄表。

自动抄表又分两种：

即“按区域抄表”和“按采集器编号列表抄表”。

按区域抄表可以直接选择采集器所在的区域（一般为一个配变台区）进行抄取，可以把整个区域下的电表数据都一次性抄录下来（即：

一键抄表）；按“采集器编号列表抄表”同样是直接选择采集器编号，然后抄取，每次只能抄取到一个采集器下的所有电表信息。

第二，选择抄表，是直接输入采集器编号或电表的表号挨个进行抄取，一般用于漏抄情况；第三，手工录入，如果出现某个表的数据无法抄取，可以直接输入表号并填写电表上的电量。

最后把抄表器中抄取到的数据上传给数据中心进行处理。

无线抄表PDA具备现场查询功能。

抄表器设计USB接口与管理中心计算机交换数据。

中继站：

中继站用于接收、传递管理中心和采集器发来的信息。

6系统运行的环境要求

（1）由于系统各部件主要装设于外部环境中，因此应当具备相当能力的抗人为及自然破坏能力应当具备相当能力抗冲击及防污闪功能。

（2）正常运行的工作环境温度：

–10℃—+60℃

（3）运行海拔高度：

不大于1000M

（4）要求能够抵抗的地震烈度：

8度

（5）倾斜度：

对箱体不超过30℃，对电能表不超过20℃

7系统通讯支持

系统应同时支持GPRS/CDMA、网络、专线、电话拨号等多种通信方式。

通讯方式：

支持GPRS、CDMA公网、私网（APN）无线通讯方式；支持数据网通讯方式（利用TCP/IP协议）；支持路由器加协议转换器通讯方式；支持电话拨号通讯，拨号Modem的通信速率的自动识别（300~56000Bit/s）；支持专有通道（光纤、卫星、微波、载波）等其他通讯方式。

8系统性能指标

8.1比特差错率BER

比特差错率是规定时间内接收的有差错的比特数和发送的比特总数的比值。

传统通信方式的比特差错率一般较低（≤10-6），但中压和低压配电线的传输参数（阻抗、衰减、信噪比等）随着时间和网络结构的变化很大，配电线载波的比特差错率较高（10-3）。

根据通讯信道和设备不同可以允许有不同的比特差错率。

考虑到比特差错率是很多因素形成的结果，如：

调制方式；差错的纠错方式（如卷积码前向纠错）；通信中继方式。

应提出最佳方法使通信在较高比特差错率情况下仍能得到满意结果。

8.2残留差错率RER

电能信息采集与管理系统中残留差错率是规定时间内被错误接收且未被检出的数据块（帧、信息包、报文等）的数量和发送数据块的数量的比值。

残留差错率是很多因数形成的结果，如

⏹形成比特差错的上述因素；

⏹数据块差错的纠错（循环码的前向纠错FEC）

⏹数据块差错的检错（循环冗余检错CRC，校验和）

⏹数据块差错的恢复（反馈重传纠错ARQ）

8.3数据完整性

电能信息采集与管理系统的数据完整性可因它能避免或检测出数据在传输过程中的错误而提高。

提高数据完整性的基本方法是在发送数据中附加信息，以便接收机检测纠错。

例如，参考IEC60870-5-1，在比特差错率为10-4时，数据完整性可分级如下：

⏹I1级：

残留差错率≤10-6，如采集用电量；注：

如该用量量用于经济目的的，例如用于付款，应提高残留差错率要求。

⏹I2级：

残留差错率≤10-10，例如发送设置参数、测量量和低压配电网中的遥控命令；

8.4系统可靠性

1）系统年可用率≥99.5%

2）系统数据正确率≥98%

3）系统故障恢复时间≤2小时

8.5系统实时性

1）系统控制操作响应时间≤10秒

2）每日全部数据自动收集时间≤8小时

3）系统对客户侧事件的响应时间≤30分钟

4）系统对客户侧事件的分辨时间≤10秒

8.6系统容量和处理能力

1）系统监控和数据收集率（占地区用电负荷）≥70%

2）系统负荷可控率（占地区用电负荷）≥15%

3）系统数据存储容量（存储全部数据时限）≥3年

4）系统时钟同步误差≤5秒

5）系统数据处理能力（系统主服务器负载率）≤60%

8.7系统的负载率指标

（1）正常情况下：

在任意5分钟内，占用服务器CPU的平均负荷率≤25％

在任意5分钟内，占用工作站CPU的平均负荷率≤30％

在任意5分钟内，占用主站局域网的平均负荷率≤15％

（2）局部故障状态下：

在任意1分钟内，占用服务器CPU的平均负荷率≤35％

在任意1分钟内，占用工作站CPU的平均负荷率≤40％

在任意1分钟内，占用主站局域网的平均负荷率≤20％

（3）系统响应指标

●数据检索响应时间<3秒

●画面调用响应时间<3秒

●在热备用双机自动切换及功能恢复时间<20秒

（4）系统准确度

●任何情况下抄读电量准确率≥99.9％

（5）系统数据传送率和交换速率指标

●系统网络速率：

100Mbps

●远动通道的速率：

300-28800Bd

计算机远程通信的通道速率：

64kbps-2Mbps

8.8数据精确度

数据内部精度：

原始数据的数据精度以终端采集并传输到主站系统的数据精度为准。

外部显示精度：

原始数据显示精度以终端采集并传输到主站系统的数据精度为准。

本系统采集的数据精确度如下：

1）功率（功率定值）：

有效位为3位×（10-3～104），单位[kW]

2）需量：

有效位为3位×（10-3～104），单位[kW]

3）电量（电量定值）：

有效位为7位，单位[kW·h]或[MW·h]

4）电流：

有效位为3位×（10-3～104），单位[A]

5）电压：

有效位为3位×（10-3～104），单位[kV]

6）PT、CT、及电表常数：

有效位为3位×（10-3～104）

功率因数：

有效位为3位×（10-3～104）

8.9信息交换的安全性

电能信息采集与管理系统中信息交换的安全性是指所有数据必须保证是在合法的设备和计量仪表之间进行数据交换，并且交换的数据不能够被非法破译、修改和重放。

包括如下两方面的内容：

客户机和服务器的身份验证：

身份验证使服务器能够对客户机的身份进行控制，以便向客户机提供适当的访问权限。

如果身份验证是双向的，客户机也能对服务器进行控制，以便检测设备是否被替换。

身份验证可以是密码（口令）验证，也可以是密钥认证。

交互数据的保密性：

数据的保密性用于保护交互的数据，以防可能的非授权访问和修改。

它还可以划分为两种方式：

交互数据的机密性保护：

通过对交互数据进行加密来完成，保证传输的数据是密文。

交互数据的完整性保护：

对传输的数据附加校验码，只有校验码正确的数据才能够被接受电能计量管理系统可以根据实际需要，设置不同的安全级别。

8.10客户机和服务器的身份认证

在客户机发出应用激活请求的阶段，通过加密报文实现客户机和服务器的相互身份验证。

密码（口令）验证：

客户机向服务器发送密码（口令），服务器验证正确后向客户机返回可以建立连接的响应。

密钥认证：

要求每台设备中都事先安装相对应的密钥，并且每台设备都应具有产生8个八位随机数的功能。

客户机向服务器发送取随机数指令，服务器产生一个随机数返回客户机，客户机用密钥对随机数进行加密运算，将计算后的加密结果发送到服务器；服务器也同样用相对应的密钥对自己产生的随机数进行加密运算，并比较加密结果与客户机返回的是否一致，如果结果比较相同，服务器向客户机返回可以建立连接的响应。

进行加密运算的算法以及使用的8字节密钥（Key）是客户机和服务器双方都认同的。

所有的客户机及对应的服务器设备中，都有一张把私有密钥与客户机类型的每一个可能值相对应的表，因此，在通信过程中不需要再进行密钥交换。

8.11与采集器交互数据的保密性

交互数据的保密性通过对每个要保护的报文进行加密。

应用子层协议为了数据交换所使用的加密算法与身份验证算法可以是不同的，其主要特点如下：

代码简单易行，执行起来比身份验证的代码快；加密功能是伪随机的，也是长期的；加密和解密算法是对等的（为互逆操作）；该算法的唯一参数是一个n位的密钥，这个密钥可以是事先设定的，也可以是服务器为每个应用组自动计算导出的。

9电力线载波信号的传输特性要求

本标准仅规定了对低压电力线载波信号传输特性的，其他信道的传输特性参照相关标准电力线载波信号的传输特性参数的测量应在GB/T6113.1-1995（无线电干扰和抗扰度测量设备规范，等效采用国际无线电干扰特别委员会CISPR16-1:

1993无线电干扰和抗干扰度测量设备和测量方法规范，第一部分无线电干扰和抗扰度测试设备）规定的50Ω//50μ+5Ω的V型人工电源网络上进行（线路阻抗稳定网络，LISN）上进行。

9.1载波信号频率范围

低压电力线载波通信的载波信号频率范围应为3kHz-500kHz，优先选择9kHz-95kHz频段。

9.2最大输出信号电平

电力线载波通信的最大输出信号电平小于134dBμV。

9.3载波信号的带宽

载波信号的带宽小于50kHz。

9.4信号频带外的干扰电平

电力线载波通信的传输信号的频带外的最大干扰电平小于60dBμV。

10无线通信信道要求

无线信道的使用频率应有限选用经无线委员会批准的当地符合控制装置使用的频率，使用其他频率的应经过有关无线电委员会批准。

无线接收、发送单元的电性能应满足DL／T533要求。

采用微功率（短距离）无线电设备应符合电信主管部门的规定。

11主站功能要求：

11.1主站的基本功能

11.1.1抄表功能

主站能通过通信网络，按照设定的主站抄收方案，抄收间隔、抄收周期（具体执行广西电网公司规定的自动抄表时间），自动地读取集中器中的各用户电能表的累计电能量及其他信息；根据管理人员配置的“抄读任务列表”自动执行对指定集中器的定时抄表。

主站具实时随机召读及按地址选抄，读取电表数据、监控继电器状态；根据“点抄列表”中选定的电表进行指定操作。

能对抄表数据自动校核。

能在实现远程自动抄表的基础上，进行抄表数据准确性的核算，保证抄表数据的真实有效。

能自动报告抄读不成功的数据。

能自动报告抄读异常（开盖报警，止码倒走等）的数据。

11.1.2参数加载功能

主站通过通信网络，向集中器进行运行参数加载。

运行参数包括集中器管理电表、采集器的数量及其通信地址（ID）、中继约束有关属性、集中器定时轮抄间隔和抄读周期等，并具有密码验证、防止非授权人员操作的安全措施。

11.1.3校时功能

主站具有准确的时钟（如GPS时钟同步），并通过上行通信网络对集中器同步校时和强行校时的功能。

11.1.4自诊断功能：

可自动进行系统自检，发现设备（包括通信）异常应有记录和报警，报警方式包括本地报警和向上方主站报警。

11.1.5远程断送电功能

系统可根据实际需要提供远程断送电控制的能力：

当系统检测到某用户欠费或者非法用电时，由操作人员给出停电操作指令，可以在主站发出断电指令、以切断用户电流负载回路。

当非法用电情况消失时，操作人员给出送电操作指令,闭合用户电流负载回路。

在远程断送电通讯过程中，单次通讯可靠率不小于98%

11.1.6安全操作功能

主站必须具有完善的操作权限管理机制，并具有防止非法授权人员操作的安全措施，确保系统的安全运行。

11.1.7营销MIS接口功能

主站能根据广西电网公司营销MIS系统的技术要求进行无缝连接，实现自动结算电量电费功能，接口的实现不影响营销MIS系统功能的正常运行。

11.1.8需求侧管理系统接口

系统具有与广西电力需求侧管理系统相联系的网络接口。

11.2主站的扩展功能

11.2.1冻结数据抄读功能

主站通过通信网络，读取集中器保存的电表及PLC-485/无线-485采集器的月、日冻结数据，冻结数据来源于具有实时钟的PLC-485/无线-485采集器管理的RS485电表。

11.2.2电表的运行状态异常检查

主站根据抄读回的电表继电器状态，判断是否存在异常。

利用抄读数据对各电表的用电量进行异常检查：

表底电量异常、用电量波动异常（同前三个月的电量平均值比较）、长时间没有用电的情况检查。

11.2.3电费结算及查询功能

主站根据抄读回的电表月电量底度，计算用户的每月电费。

具有语音查询系统接口：

提供电费语音查询系统的接口。

具有IC卡售电系统的收费接口。

系统应当具备与银行联网的功能，以方便日后用户电费结算。

11.2.4复费率功能

系统可实现峰、平、谷分时计量统计功能。

可通过数据集中器进行峰、平、谷时段设置，系统通过升级管理控制中心可以实现远程峰、平、谷时段抄表。

11.2.5统计分析功能