張星

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

文摘：目前，智能電能表在我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)中是一項(xiàng)重要設(shè)備，有利于全面采集電力信息。智能型電能表具有功能豐富、擴(kuò)展靈活、接口多樣等特點(diǎn)，對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行起到了重要作用。

關(guān)鍵字：智能電能表；遠(yuǎn)距離采集；系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

0引言

用智能電能表來實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集抄，其原理是：借助遠(yuǎn)程智能抄表工具，對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析，再利用數(shù)據(jù)通訊傳送功能，將采集到的數(shù)據(jù)傳送到管理平臺(tái)。獲取用戶數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)智能用電的基本信息，發(fā)展電能自動(dòng)抄表技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能用電管理的必要環(huán)節(jié)，也是電力系統(tǒng)和智能化數(shù)字化生活發(fā)展的必然產(chǎn)物。

1 智能型電能表的原理和特點(diǎn)

1.1原理

參考并綜合了與之有關(guān)的電子式電能表原理。近幾年來研究開發(fā)的高新技術(shù)產(chǎn)品，主要是電子元件。其基本原理是：采集不同時(shí)刻的電壓和電流數(shù)據(jù)，借助于集成電路收集電壓，對(duì)不同的電流信號(hào)進(jìn)行處理，把它們轉(zhuǎn)換成合適的脈沖輸出。采用單片機(jī)進(jìn)行集中處理，使脈沖轉(zhuǎn)化為電力消耗后再輸出。

1.2特點(diǎn)

(1)電力消耗。智能型電能表是由電子器件組成的，表功率基本為0.6w~0.7w。一些集中式電能表，它的到戶功率不太大。一臺(tái)低至1.7w的感應(yīng)式電能表。

(2)精確度在顯示誤差方面，2.0級(jí)電子型電能基本為5%~400%，誤差結(jié)果在±2%以內(nèi)。目前選用的都是1.0級(jí)，其誤差比較小。

(3)超載，工頻范圍。在超負(fù)荷倍數(shù)上，文中提到的智能電度表可達(dá)6~8倍，其范圍明顯足夠?qū)?。?dāng)一個(gè)表倍率達(dá)到8~10倍時(shí)，用戶也會(huì)更喜歡它，一些甚至是20倍。由于其工作頻率很高，可達(dá)40Hz~1000Hz。對(duì)于這些感應(yīng)式電能表，其過載倍數(shù)同樣接近4倍，頻率基本上僅為45~55Hz。

(4)職能。智能型電能表選用的是電子技術(shù)，能按照通信協(xié)議與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。采用程序設(shè)計(jì)的軟件控制應(yīng)用硬件。因此，智能電表的體積不會(huì)太大，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制(抄表也可以是斷電)，能夠識(shí)別出壞負(fù)荷，預(yù)付費(fèi)，還能防竊電。另外，用戶還可以根據(jù)控制的基本要求修改軟件參數(shù)。以前的電感式電能表，都是沒有辦法實(shí)現(xiàn)的。

2遠(yuǎn)程采集用電數(shù)據(jù)的主要方式及方法。

2.1寬帶電力線載波通訊模式

該技術(shù)基于以太網(wǎng)技術(shù)和正交頻分復(fù)用技術(shù)OFDM為基礎(chǔ)，采用了電力線寬帶載波法。其基本頻帶范圍為1~20MHz，而3~100MHz為3~100MHz。在以太網(wǎng)技術(shù)上采用的通信技術(shù)、OFDM正交頻分復(fù)用技術(shù)、離散多音頻調(diào)制DMT三種技術(shù)的綜合作用下，使數(shù)據(jù)的傳輸更加靈活可靠。原因在于一方面信號(hào)傳輸采用正交子信道，從而增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)撵`活性，另一方面又因此增強(qiáng)了信號(hào)與數(shù)據(jù)的抗多徑干擾能力，從而使信道的傳輸速度更快，數(shù)據(jù)更可靠。智能型電能表采集相關(guān)用電數(shù)據(jù)時(shí)，首先需要依靠RS-485接口連接居民電表和電力線抄表終端。這些數(shù)據(jù)需要用IP格式表示，而這種格式要求借助電力線的寬帶載波采集器。三是將IP格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為PLC電力線寬帶信號(hào)，再與輸出的電力線耦合，將其傳輸?shù)骄W(wǎng)橋中，從而達(dá)到總抄表集中器和交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)用戶用電數(shù)據(jù)上傳。

2.2微型無線通訊方式。

微電無線通信與目前所用的無線由出現(xiàn)時(shí)間較近。微電無線通信依賴于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN來傳輸信息。對(duì)于怎樣組網(wǎng)，這種通訊方式還是以采集為主。

裝置安裝。通過這種方式，采集器與微型電力電纜相結(jié)合就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸。自然地，全載波與集中器的組合也能實(shí)現(xiàn)信息或數(shù)據(jù)的傳輸。

2.3窄帶電力線載波通信

除相鍵控模式外，窄帶電力線的載波通信還包括移相鍵控。前一種方法用“0”和“1”分別表示0°相和180°相，后者也分別用“0”和“1”來表示兩個(gè)有差異的頻率。這樣的通訊方式一方面成本不高，操作更加方便，另一方面是我國(guó)國(guó)網(wǎng)營(yíng)銷部在市場(chǎng)上主推此方式的相關(guān)產(chǎn)品，所以在安裝使用時(shí)多會(huì)選擇這一方式。這類通訊使用的頻率范圍為3~500kHz，但當(dāng)頻率為9~95kHz時(shí)，實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸性能良好。與RS-485相比，窄帶電力線載波通信方式具有許多不同的特點(diǎn)，例如可以直接使用、成本低廉、安裝簡(jiǎn)單、無需后期維護(hù)等。因此，一些電力部門采用這種通信方式，既能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸，又能有效降低投入成本。尤其當(dāng)用戶電壓很低時(shí)，用這種方式連接后，不但可以同樣高效地采集相關(guān)數(shù)據(jù)，而且可以對(duì)電力等情況進(jìn)行檢測(cè)，更能有效地防止竊電等違法行為的發(fā)生，能夠有效地防止竊電等違法行為的發(fā)生。

3智能電能表遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

遠(yuǎn)距離抄錄系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)組成，上位機(jī)包括中央管理站，數(shù)據(jù)集中器，采集終端。主機(jī)的功能有兩個(gè)方面，一是設(shè)置系統(tǒng)、命令發(fā)送、監(jiān)控和顯示。

第二，保持與數(shù)據(jù)集中器的雙向通訊。在整個(gè)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)集中器是通信的中樞，位置十分重要，它不僅接收指令，進(jìn)行集中統(tǒng)計(jì)，還連接了智能電表和中央站。智能電表與采集終端連接，主要負(fù)責(zé)用戶實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)采集與記錄。除此之外，還可以對(duì)儀表相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。這樣，數(shù)據(jù)集中器就必須同時(shí)與中央站和智能表通訊，本系統(tǒng)使用了集中器工具，采用GPRS格式的通信數(shù)據(jù)傳輸，再到智能電表間的短程通信則是采用無線方式進(jìn)行通信通信，顯然，集中式本身需要具有無線方式的模塊。

4安科瑞AcrelCloud-3200預(yù)付費(fèi)水電云平臺(tái)。

4.1系統(tǒng)方案。

該系統(tǒng)采用B/S體系結(jié)構(gòu)，主要包括前端管理網(wǎng)站和后臺(tái)收集服務(wù)，配合公司的預(yù)付費(fèi)電表DDSY1352、DTSY1352系列及DTSY1352系列，實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量、電費(fèi)管理等功能。另可選用遠(yuǎn)傳閥控式水表組成水電一體預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)，以達(dá)到先付費(fèi)后付費(fèi)、自動(dòng)關(guān)閉剩余水量的目的。
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4.2系統(tǒng)功能

預(yù)付費(fèi)水電云平臺(tái)由云平臺(tái)-網(wǎng)關(guān)-預(yù)付電電量表組成，通過通信網(wǎng)絡(luò)完成對(duì)系統(tǒng)的充值、查詢、監(jiān)控、控制、報(bào)警等功能。

該系統(tǒng)適用于一些大型集團(tuán)和大型物業(yè)，往往需要將多個(gè)物業(yè)環(huán)境分散在各處進(jìn)行集中收費(fèi)和管理，面臨著數(shù)據(jù)公網(wǎng)傳輸、財(cái)務(wù)運(yùn)作分散、網(wǎng)上支付、總部資金密集等復(fù)雜需求。

遠(yuǎn)程集中抄表：抄表信息通過網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)上傳到云平臺(tái)，快速便捷，免去人工抄表 。

水表預(yù)付費(fèi):可是查看某區(qū)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(shè)置水價(jià)控閥等操作。

遠(yuǎn)程售電:財(cái)務(wù)集中管理，電量實(shí)時(shí)下發(fā)，并比對(duì)充值次數(shù)，方便快捷。

能耗分析:用戶和管理員都可查詢預(yù)付費(fèi)表或管控表每天的用能狀況；可提供能耗分析+財(cái)務(wù)軌跡一體式綜合管理報(bào)表，包含用戶表的能耗、財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)、能耗和財(cái)務(wù)的期初期末值等數(shù)據(jù)。

在線支付:商戶可以通過小程序或者微信公眾號(hào)實(shí)現(xiàn)在線自助充值水電費(fèi)，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(fèi)提醒、電表充值到賬提醒，都可及時(shí)短信通知商戶。

遠(yuǎn)程控制:可對(duì)任意一塊電表執(zhí)行遠(yuǎn)程拉閘或保電等一系列遠(yuǎn)程控制操作，方便管理。

4.3 產(chǎn)品選型

5結(jié)束語

智能型電能表是智能電網(wǎng)系統(tǒng)的基本組成部分，它不僅能直接記錄終端的用電信息，而且也是電網(wǎng)調(diào)度操作必不可少的信息采集媒介，在智能電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)中起著至關(guān)重要的作用。把智能電度表的運(yùn)行維護(hù)、科學(xué)管理等工作作為當(dāng)前工作重點(diǎn)，突出了智能電度表自身的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)和普及智能電度表，促進(jìn)電力行業(yè)和諧運(yùn)轉(zhuǎn)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】徐雪剛.試論智能電能表的遠(yuǎn)程集抄系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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

【3】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06

作者簡(jiǎn)介：張星，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事宿舍安全用電研究發(fā)展。手機(jī)：15021601437（同微信） QQ：3008021209? ?郵箱：3008021209?@qq.com
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