淺談智能電能表的遠程預付費集抄系統設計
發布時間：2022-01-26瀏覽次數：1169返回列表
易允恒
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：目前，我國電網建設中智能電能表是重要的設備之一，有利于實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、接口多樣等諸多優點，在電網的穩定、安全運行中發揮著重要作用。
關鍵詞: 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現遠程集抄，其原則是借助遠程智能抄表工具，對用戶數據收集和分析，再利用數據通信傳輸功能，將在用戶收集的數據傳輸至管理平臺。采集到用戶數據是實現智能用電的基礎信息，發展電能自動抄表技術是實現智能用電和用電管理的必經之路，也是電力系統和智能數字化生活發展的必然產物。
1 智能電能表的原理及特點
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原理。作為近年研發的高科技產品，其核心部件為電子元器件。基本原理：采集電壓以及電流在不同時段的數據，借助集成電路來搜集電壓，并對不同電流信號進行處理，將它們改為合適的脈沖輸出。利用單片機進行集中處理，將脈沖轉變成用電量后再予以輸出。
1.2 特點
（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。一個感應式電能表，它的功耗已經低到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±2%。現行選擇的均為1.0級，其誤差相對小。
（3）過載、工頻范圍。過載倍數上，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，用戶也會為喜歡，有些還將接近20倍。考慮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，根據通信協議能夠和計算機之間完成聯網。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)、對惡性負載進行辨識、預先付費，也可以反竊電。同時，用戶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有辦法實現。
2用電數據遠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是建立在以太網技術和正交頻分復用技術OFDM基礎之上的。該技術的基本頻帶范圍是1～20MHz，而擴展頻帶的范圍具體是3～100MHz。該通信技術在以太網技術、正交頻分復用技術OFDM、離散多音頻調制技術DMT這三種技術的綜合作用下，讓數據的傳輸敏捷、可靠。這是因為一方面信號的傳輸是采用正交子信道，進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，進而讓信道傳輸快、數據可靠。智能電能表采集相關用電數據，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電力線寬帶信號，然后再將這些信號與出戶電力線進行耦合，并將之傳輸到網橋當中，這樣就到達了總抄表集中器和交換機上，用戶的用電數據實現了上傳。
2.2 微功率無線通信方式
微功率無線通信和當前使用的無線路由出現的時間比較接近。微功率無線通信方式傳輸信息，是依靠無線傳感器網絡WSN實現的。至于如何組網，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合就可以實現信息或數據的傳輸。當然，利用全載波和集中器進行結合也可以進行信息或數據的傳輸。
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、操作便捷，另一方面我國國網營銷部在市場上主推這種方式的相關產品，所以在安裝利用時大多會選擇這一方式。這種通信所使用的頻率范圍是3~500kHz，但實際上當頻率處于9~95kHz時數據傳遞性好。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、價格便宜、安裝簡單、不需要后期維護等。所以，有些電力部門選擇這種通信方式，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數據，而且還能對電力等情況進行檢測，者能有效防止竊電等違法行為的發生，能適用于廣大用戶家中。
3智能電能表的遠程集抄系統的實現
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方面，其一負責設置系統、命令發送、監測及顯示系統狀態，其二與數據集中器保持雙向通信。數據集中器是整個系統的通信樞紐，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，主要負責用戶實時用電的數據采集和記錄。不僅如此，還能對電表相關參數進行設置，并實現數據的轉發。因此數據集中器需要同時與中心站和智能電表進行通信，本系統利用集中器工具，以GPRS形式與中心站進行通信數據的傳輸，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站和后臺集抄服務，配合公司的預付費電表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用戶計量箱ADF300L系列，實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，剩余水量用完自動關閥。
4.2 系統功能
AcrelCloud-3200預付費水電云平臺由云平臺-網關-預付費電能表組成，通過通信網絡完成系統到表的充值、查詢、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，往往需要將多個物業環境、分散于各地的物業集中式收費和管理，面臨著數據公網傳輸，財務操作分散，在線支付，總部財務扎口等復雜的需求。
遠程集中抄表：抄表信息通過網關實時上傳到云平臺，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時狀態信息，并可以進行單表或批量設置水價控閥等操作。
遠程售電:財務集中管理，電量實時下發，并比對充值次數，方便快捷。
能耗分析:用戶和管理員都可查詢預付費表或管控表每天的用能狀況；可提供能耗分析+財務軌跡一體式綜合管理報表，包含用戶表的能耗、財務數據、能耗和財務的期初期末值等數據。
在線支付:商戶可以通過小程序或者微信公眾號實現在線自助充值水電費，也可以實時關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，都可及時短信通知商戶。
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 產品選型
5結束語
作為智能電網系統中的基本構成，智能電能表除了能夠直接記錄終端用電信息外，同時還可作為電網調度運行不可缺少的信息采集媒介，在智能電網系統構建中，擔任極為關鍵的角色。企業應將智能電能表的運行維護和科學管理工作視為眼前的工作要點，突出智能電能表本身的優越性，推廣和普及智能電能表，推動電力行業的和諧運轉。
【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].科技情報開發與經濟,2012,22(06):153-155．
【3】安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06
作者簡介：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
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