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[行业技术文章]自动抄表系统的原理及其应用

更新:2013-04-17


1、自动抄表系统的组成

自动抄表系统主要由电能表、收集器、集中器、数据传输通道、主站系统组成,经由过程网络还可以和供电局的营收费系统相连实现抄表收费一体化。如图1所示。



电能表-电能表有脉冲电能表和机械电能表两种,脉冲电能表可输出尺度脉冲旌旗灯号到收集器,而机械电能表需将用户的用电经由过程光或磁的方式转换为尺度脉冲旌旗灯号。

收集器(或称为收集模块)--收集器分为单表收集器和多表收集器两种,单表收集器只能收集、存储1块电表的数据,多表收集器可同时收集、存储8、12、16、24、32或64块电表的数据,收集器除完成电表的电数据收集工作之外,还要凭据系统的要求完成与集中器之间的数据通讯,将需要传送的电数据送到集中器中。

集中器-集中器的主要使命有两个,一是完成与收集器的数据通讯工作,向收集器下达电数据冻结饬令,按时轮回接收收集器的电数据,或凭据系统要求接收某个电表或某组电表的数据。另外的使命就是凭据系统要求完成与主站的通讯,将用户用电数据等主站需要的信息传送到主站数据库中。

通讯信道-上行通道:指的是集中器与主站之间的通讯线路,可以采用电话、无线、线等通讯介;下行通道:指的是集中器与收集器之间的通讯线路,主要有485总线、电力线载波两种通讯方式。

主站系统--按时或抄收居平易近或商户电表的电能数据,对集中器设置通讯参数及操作参数,与供电局用电营网联网后,可以进行电费计较、票据打印、统计报表、电费实收等功能。

2485总线方式自动抄表系统

485总线方式的抄表系统主要由电能表、收集器、集中器、数据信道机和主台计较机组成。其中收集器负责将若干个电表的用电数据集中进行处置、计较及打包向上发送。若干个收集器经由过程双绞线与集中器相连,组成一个485网络。集中/转发器负责与主台计较机和收集器进行通讯,它与主台计较机之间的通讯可选电话线、无线电、线电缆等多种方式。

(1)单485总线抄表系统:

系统由主站、信道、集中器、收集器和电能表组成。主信道(上行)一般采用公用电话网(PSTN),集中器与收集器之间(下行)采用屏障双绞线,通讯方式为485总线,收集器和电能表之间用一般导线毗连,用于脉冲收集。

该系统适用于城市居平易近小区和较密集的商住楼,且电能表已安装在集中式表箱中。每一个单元安装一台收集器,可收集集中表箱内的所有电能表脉冲。对于小区内部的小商用户和单元,可以敷设脉冲线到就近楼层单元的收集器,若距离跨越100m,应零丁安装一台收集器。年夜约30~50个收集器需设置装备摆设一个集中器,但485网线长度应不跨越1200m。

单485总线抄表系统点:

①技术简单、成熟,易于实现;对全电子式电能表,无需改造;总线传输速度高,靠得住性高。②经由过程采用响应的信道编码技术,网线的合理设置装备摆设,可以使抄收率和数据可用率到达两个100。

③由于采用多块表集中抄收的方式下降了每户成本,同时也下降了整个系统造价。

单485总线抄表系统错误谬误:

①施工布线工作年夜,网线易受工钱破坏。

②线路损坏后,故障点不容易查找。

③易受雷击和过电压的影响。

单485总线抄表系统的适用范围:

该系统适用城市居平易近小区和较密集的商住楼,且电能表已安装在集中式表箱中。

(2)双485总线抄表系统:

系统由主站、信道、集中器、收集器、485模块和电能表组成。主信道(上行)一般采用公用电话网(PSTN),集中器与收集器之间(下行)采用屏障双绞线(485总线),收集器和电能表之间也采用屏障双绞线(485总线),用于收集电能表数据。

该产物适用于城市较涣散的商用户和居平易近用户,每一个电能表需安装内置式485模块,该模块将电能表的脉冲转换为数据,然后经由过程485接口授送到收集器。电能表之间的485总线长度不能跨越1200m。

该系统由于采用了双485总线结构,故数据传输速度高,靠得住性高,又由于电能表采用内置式485转换模块,脉冲传输更为靠得住。错误谬误依然是施工布线工作年夜,网线易受工钱破坏。

3、载波抄表系统

(1)低压电力线的基本传输特征及通讯技术:

简单的说,影响电力线载波传输主要有两个身分:一个是电力网络的阻抗特征及其衰减,另外一个是噪声的干扰。个身分制约着旌旗灯号的传输距离,第二个身分决议着数据传输的。

低压电力网的噪声干扰主要由配电变压器和用户装配发生。噪声基原本源为:通用交、直流两用机电,带有可控硅的调光装配,电视接收机等。这些装备发生的布景噪声包括:随机噪声、平滑频谱噪声和工频谐波噪声等。

以上可以看出,载波传输系统所处的情况是很恶劣的,所以应接纳某些措施消除噪声,非凡是脉冲噪声对数据传输的影响。

到今朝为止,国内厂家生产的载波收集模块年夜部门是基于FSK调制技术的,部门厂家使用的是扩频技术。

相对采用扩频技术的模块而言,基于FSK调制的收集模块的点是成本较低,实现比力轻易,但其错误谬误也比力较着,即抗噪声干扰和抗谐波能力相对较差。

对于采用扩频技术的收集模块,由于采用具有宽带传输特征的扩频通讯技术,使得系统在抗干扰能力方面有了较年夜幅度的改良,使得抄表系统的靠得住性获得了一定水平的提高。

实践证实,为顺应分歧电网结构、分歧居平易近区、和分歧时间剧烈变化的负荷的现实要求,非论是FSK调制,仍是扩频调制的电力线载波系统,都必需针对具体情况,经由过程接力或加年夜功率(在答理的范围内)等措施延长传布距离和提高传输靠得住性,以实现全天候靠得住的电表数据抄收。

(2)单表载波模块的载波抄表系统:

单表载波模块的载波抄表系统指每块表内均安装一块载波收集模块,每一个收集模块完成电的数据收集计较,并经由过程低压电力线与设在变压器副边侧的集中/转发器进行通讯。

系统由主站、信道、载波集中器、载波电能表组成。

主信道(上行)一般采用公用电话网(PSTN),集中器与载波电能表之间(下行)采用低压电力线载波。该载波电能表是由电能表加载波模块组成。其主要点:充实哄骗电力线资本,无需重新布线,技术进步前辈,是抄表技术的成长标的目的。

主要错误谬误:

①高频载波旌旗灯号只能在一个台区内传输,没法跨台区传送旌旗灯号,必需借助其它通讯手段将电表数据从集中器送到电表抄收中心或营中心。

②由于低压电力线自己的介、结构和负荷的影响,载波旌旗灯号易受干扰,全天候的电能表靠得住抄收比力坚苦,必需经由过程中继或其它技术手段加以解决。

③由于单表模块尺寸和成本的限制,使得在软件和硬件上,很难进一步提高模块的靠得住性和稳定性,这也在一定水平上,影响了系统的性能。

(3)"多表一个收集器"的载波抄表方式:

"多表一个收集器"的载波抄表方式类似于485总线的抄表方式,多块电能表共用1个收集器。分歧的是收集终端(模块)与集中器之间的通讯不是采用485双绞线,而是经由过程低压电力线实现载波通讯。

4、其它非凡自动抄表系统

(1)超窄带(UNB)载波抄表系统(跨台区单表载波):

该系统适合于城乡涣散的居平易近用户和工用户抄表,非凡适用于对农村配变电能表的跨台区的抄收。

该系统的技术特点:超窄带技术的传输带宽只有0.001Hz,传输功率只需0.3mW,载波单元可直接安装在电能表内,每一个载波单元经由过程编程分配一个分歧的频率,多个载波单元(今朝可接2880个)与位于变电所的接收器同时进行通讯,通讯传输距离长,可达200km。由于使用极低的频率(5~9.5Hz)进行旌旗灯号传输,是以旌旗灯号穿透力强,可经由过程变压器、线路和电容器,不需附加任何增益装备,不受其他装备的干扰,也不干扰其他装备的正常运行。但由于采用超窄带调制技术,数据传输速度较低,传输一个数据位需要33min,传送一个完整的电数据需要16h,实时性差。对于抄表系统而言,假设我们能够忍受系统的延迟性(一个完整的数据包传送需要十几个小时以上),那末出于超窄带传输系统的极高传输靠得住性和极强的穿透力,完全可以认为此系统是一可以使用的实用抄表系统,对此应当引发我们的重视。

(2)红外抄表系统:

系统由主站、红外掌上机、收集器和电能表组成,收集器完成对革一表箱中的所有电表的电收集,不设集中器,也不需要通讯线路,抄表时由工作人员到现场,用掌上机抄收收集器中存储的电能表数据,然后返回主站,将掌上机中已抄的电能表数据经由过程RS232口,传送到主站计较机。该系统由于省往了集中器和485布线,故工程造价年夜年夜下降,错误谬误是需人到现场,自动化水平有所下降。

适合于城市或农村的电能表已集中的居平易近抄表。

(3)配变抄表系统:

系统由主站、信道、抄表终端和配变总表组成。该系统主要实现对配电变压器总表电能的抄收。抄表终端可以直接收集电能表的脉冲旌旗灯号,也可抄收多功能电能表的数据,并经由过程通讯线路和装备将所抄数据传送到主站中。信道一般采用公用电话网(PSTN),也可采用其他通讯信道,如无线电、光纤、载波等。

(4)工频抄表系统

工频抄表系统类似于超窄带抄表系统,不外它使用的是经由过程工频过零点进行调制的载波通讯技术,相比超窄带抄表系统而言,易受谐波于干扰的影响,且需要较年夜的注进功率,但传输速度比超窄带抄表系统高。