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居民電力線低壓載波抄表的應(yīng)用
北京昌平供電局在改造回龍觀龍華園居民小區(qū)的過(guò)程中，因?yàn)槭桥f樓，表箱不能滿足卡式表的安裝尺寸。經(jīng)過(guò)考察和技術(shù)論證，采用了一種用長(zhǎng)壽命機(jī)械表加遠(yuǎn)方載波抄表的技術(shù)方案，較好的解決了改造難題，收到了良好的效果。
為了更好地為廣大居民客戶服務(wù)，降低電費(fèi)支出，昌平供電局決定對(duì)此小區(qū)進(jìn)行"一戶一表"改造，由供電局提供合格的表計(jì)到各個(gè)居民客戶，并結(jié)算抄表到戶。經(jīng)過(guò)一系列的調(diào)研和分析，北京某公司的遠(yuǎn)方載波抄表系統(tǒng)，并于2002年1月份開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)安裝和調(diào)試，至今達(dá)到了預(yù)期目的，收到了良好的效果。
2 低壓配電線路載波抄表系統(tǒng)介紹
2.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介
該載波抄表系統(tǒng)是采用窄帶擴(kuò)頻技術(shù)，較好的解決了數(shù)據(jù)復(fù)雜的低壓線路上的傳輸難題，有較高的抗干擾性和系統(tǒng)可靠性。擴(kuò)頻通信是指用來(lái)傳輸信息的信號(hào)帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信息本身帶寬的一種通信方式。其解調(diào)過(guò)程是由接收信號(hào)和一個(gè)發(fā)端擴(kuò)頻碼同步的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理來(lái)完成的。根據(jù)信息論（香農(nóng)公式），擴(kuò)頻通信的好處在于：可用較大的帶寬換取較小的信噪比，即較小的信號(hào)功率。這時(shí)，系統(tǒng)表現(xiàn)出較好的抗干擾性，從而使強(qiáng)噪聲環(huán)境下的通信質(zhì)量得以改善。這種"用帶寬換功率"的措施特別適合電力線載波通信。擴(kuò)頻系統(tǒng)還具有抗衰減能力強(qiáng)的特點(diǎn)，由于信號(hào)頻帶很寬，當(dāng)由于某種原因引起衰減時(shí)，只會(huì)使一小部分頻譜衰減，而不會(huì)使整個(gè)信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重畸變。其核心器件載波（擴(kuò)頻）調(diào)制/解調(diào)芯片-PL2000解決了在強(qiáng)衰減、高背景噪聲、負(fù)荷特性連續(xù)變化的惡劣條件下，電表數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集和即時(shí)傳輸問(wèn)題，是專門(mén)為適應(yīng)我國(guó)民用低壓配電網(wǎng)載波抄表而設(shè)計(jì)的，適合機(jī)械/電子全系列電表。
低壓載波抄表系統(tǒng)是通過(guò)電力線匯集配變下所有終端電表的數(shù)據(jù)，與每一終端電表進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，同時(shí)可以使用相應(yīng)通訊設(shè)備將所抄錄的數(shù)據(jù)發(fā)送到供用電管理部門(mén)的數(shù)據(jù)服務(wù)器中。中心控制軟件分析處理存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)將結(jié)果以各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表、圖示報(bào)告給用電管理部門(mén)。并能自動(dòng)計(jì)算電費(fèi)，生成報(bào)表，如與銀行微機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)可方便實(shí)現(xiàn)電費(fèi)銀行自動(dòng)劃撥。低壓配電網(wǎng)載波抄表系統(tǒng)是集電表數(shù)據(jù)采集、載波傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理及斷電控制等功能于一體的自動(dòng)化系統(tǒng)；低壓載波通信設(shè)備可以使供電部門(mén)及時(shí)掌握用戶用電情況，監(jiān)測(cè)有無(wú)竊電行為；根據(jù)需要進(jìn)行供電控制（如用戶長(zhǎng)時(shí)間欠費(fèi)后斷電）；通過(guò)遠(yuǎn)程抄表，節(jié)省抄表的人力物力。
低壓載波抄表系統(tǒng)由上位系統(tǒng)管理軟件、臺(tái)區(qū)載波集中器、電表端載波RU（包括單表RU、多路脈沖采集RU）、載波測(cè)試設(shè)備組成。
集中器是載波通信的中央設(shè)備，安裝在低壓配電變壓器的低壓側(cè)（附近或任何方便的地方），通過(guò)電力線匯集該配變下所有終端電表的數(shù)據(jù)。集中器負(fù)責(zé)主動(dòng)與每一終端電表進(jìn)行數(shù)據(jù)通信（抄表）并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。這些定時(shí)或?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)可通過(guò)線（工業(yè)Modem）、中壓載波（RS232）485總線或紅外手持抄表器（PDA）直接傳回到供用電管理部門(mén)的數(shù)據(jù)服務(wù)器中，并對(duì)這些數(shù)據(jù)分析處理。將結(jié)果以各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表、圖示等形式報(bào)告給用電管理部門(mén)。能自動(dòng)計(jì)算電費(fèi)，生成報(bào)表，如與銀行微機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)電費(fèi)銀行自動(dòng)劃撥。
斷電控制器與多路脈沖采集載波終端配合使用，可接收多路主控模塊的繼電器控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶斷電、送電控制。
載波電能表是低壓電網(wǎng)載波集中抄表系統(tǒng)的智能終端，它具有計(jì)量、記錄、控制和載波通信功能，與載波集中器、上位機(jī)軟件構(gòu)成集抄系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)"一戶一表、集中抄表、銀行聯(lián)網(wǎng)"。
2.2 載波抄表系統(tǒng)功能特點(diǎn)
（1） 核心器件采用PL2000系列電力線載波擴(kuò)頻通信芯片。
（2） 電力線載波表與集中器及管理中心計(jì)算機(jī)管理軟件構(gòu)成自動(dòng)抄表系統(tǒng)。
（3） 載波通信模塊安裝在表內(nèi)，全部通信通過(guò)電力線完成，不改變外接線，安裝方便。
（4） 可靠性高，體積小，抄表準(zhǔn)確。
（5） 每個(gè)模塊具有獨(dú)立的CPU，能自動(dòng)按設(shè)置對(duì)電量進(jìn)行計(jì)數(shù)、處理、記錄保存；
（6） 配合上位管理軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶用電情況，方便用電管理、竊電稽查；
（7） 隨時(shí)可對(duì)欠費(fèi)用戶斷電；
（8） 斷電后數(shù)據(jù)可保存9年；
（9） 載波抄表率；
（10） 具有優(yōu)良的電磁兼容特性，符合IEEC 61000-4-4 Level 4標(biāo)準(zhǔn)。
芯片系列采用了DPSK窄帶直序擴(kuò)頻技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理、直接數(shù)字頻率合成等新技術(shù)，并采用數(shù)字/模擬混合0.5靘CMOS工藝制作的電力線載波通信的調(diào)制/解調(diào)集成電路。
2.3 軟件功能
（1） 實(shí)時(shí)監(jiān)控電表狀態(tài)。
（2） 定時(shí)抄表：集中器每隔1、2、…小時(shí)抄一個(gè)輪回。
（3） 凍結(jié)抄表（每月抄表日）。
（4） 零點(diǎn)抄表和實(shí)時(shí)點(diǎn)抄。
（5） 電表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，如計(jì)算線損，報(bào)表生成。
（6） 設(shè)置集中器的自動(dòng)抄表周期和系統(tǒng)校時(shí)。
（7） 用戶負(fù)荷監(jiān)控和電量異常報(bào)警。
（8） 可提供公共數(shù)據(jù)庫(kù)接口，供電費(fèi)核算、用電管理等信息系統(tǒng)取用（ODBC或其它）。
2.4 方案說(shuō)明
（1） 全電子表或改造后的機(jī)械載波表分散安裝。
（2） 數(shù)據(jù)集中器：按照配變的不同，同一變臺(tái)下每1024塊單表配置1臺(tái)型數(shù)據(jù)集中器。
下行與本臺(tái)區(qū)內(nèi)的單表通訊并進(jìn)行控制，上行通過(guò)公共網(wǎng)與集中抄表中心通訊。
（3） 采集終端：如用戶的電表分散安裝，則采用單表集抄終端方式，即每一塊單表單獨(dú)與相應(yīng)的集中器通訊。該方案的優(yōu)勢(shì)在于結(jié)構(gòu)先進(jìn)，擴(kuò)充方便，可靠性高。單表利用表中的載波通訊芯片通過(guò)電力線與數(shù)據(jù)集中器通訊。
（4） 控制功能：①加裝在電子表尾的載波模塊采用一體化設(shè)計(jì)，模塊可包含控制繼電器，可通過(guò)集抄中心或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試儀器實(shí)現(xiàn)控制功能；②機(jī)械表改裝模塊中可包含控制繼電器，可通過(guò)集抄中心或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試議器實(shí)現(xiàn)控制功能。
3 前景設(shè)想
通過(guò)對(duì)實(shí)現(xiàn)龍華園小區(qū)1524塊用戶電表的遠(yuǎn)方自動(dòng)抄收和控制的實(shí)踐，為用電管理提供了一個(gè)新的模式，為電力市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)提供了一個(gè)新的手段，使我們供電企業(yè)的自動(dòng)化水平又上了一個(gè)新臺(tái)階。系統(tǒng)不僅在對(duì)居民實(shí)施"一戶一表"中的機(jī)械表減少每月的現(xiàn)場(chǎng)抄表的人力浪費(fèi)，為提高工作效率而找到一個(gè)可靠的途徑，而且系統(tǒng)本身還具備實(shí)時(shí)監(jiān)控居民客戶是否有竊電嫌疑，并在此小區(qū)準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)并得以制止。
遠(yuǎn)方載波抄表系統(tǒng)是居民用電營(yíng)業(yè)系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)，和供電企業(yè)的管理人員的管理手段和素質(zhì)以及居民客戶的文化素質(zhì)和接受新事物的程度有關(guān)，同時(shí)也和居民所用的電能表計(jì)的型式有關(guān)。采用預(yù)付費(fèi)卡式表可以大限度地減少欠費(fèi)，減少抄表人員的勞動(dòng)。但也存在著許多問(wèn)題，比如到銀行購(gòu)電不方便，在所購(gòu)的電量快要用完表計(jì)提醒時(shí)，但居民客戶大多不大注意，而會(huì)造成突然斷電，如果是晚上還無(wú)法去銀行購(gòu)電，造成很大的不便；還容易遭到黑客的攻擊，使供電企業(yè)造成很大的損失；對(duì)每個(gè)線路的分路線損統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性造成一定的困難；故障率高，使供電企業(yè)的運(yùn)行成本加大；采用普通的機(jī)械表，存在著抄表和收費(fèi)工作量大的問(wèn)題，也許會(huì)造成欠費(fèi)。
在新的居民小區(qū)中大力推廣長(zhǎng)壽命機(jī)械表具備遠(yuǎn)方斷電功能的遠(yuǎn)方載波抄表系統(tǒng)，或是采用加繼電功能的全電子載波表，把表箱用供電部門(mén)特制的鋼封鎖好，這樣會(huì)從根本上避免了以上卡式表的不足之處。系統(tǒng)自動(dòng)把所要抄錄的居民小區(qū)的電量信息的數(shù)據(jù)傳到購(gòu)電營(yíng)業(yè)部門(mén)，計(jì)算完畢后和當(dāng)?shù)氐你y行部門(mén)做好數(shù)據(jù)交換工作，居民可以在銀行預(yù)先存入資金，定期劃撥，也可以定期到的儲(chǔ)蓄網(wǎng)點(diǎn)繳費(fèi)。如晚于事先約定的符合電力法規(guī)定的日期，就從遠(yuǎn)方斷開(kāi)所欠費(fèi)的居民客戶表計(jì)內(nèi)的開(kāi)關(guān)，補(bǔ)繳后閉合開(kāi)關(guān)，使之繼續(xù)用電。
對(duì)所采用的全電子載波表，也可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上售電功能。即居民客戶可以通過(guò)委托、互聯(lián)網(wǎng)，或是到銀行的柜臺(tái)繳費(fèi)的方式，用電子系統(tǒng)和銀行的數(shù)據(jù)中心交換數(shù)據(jù)后，把對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)入對(duì)應(yīng)的居民客戶的表計(jì)中，在客戶所用電將要完畢時(shí)，做一提醒，提醒可以在一個(gè)比較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)有效，避免了不是惡意欠費(fèi)而停電造成的不便。同時(shí)對(duì)全電子的載波表，從主站的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘定期和各個(gè)表計(jì)對(duì)時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)居民用電復(fù)費(fèi)率的功能，避免了以后居民推廣復(fù)費(fèi)率時(shí)而要更換現(xiàn)有的卡式表而造成資金的浪費(fèi)。
