第八章(2版)電能計量遠程自動化抄表

1、第八章第八章 電能計量遠程自動化抄表電能計量遠程自動化抄表第一節(jié)第一節(jié) 智能式電能表智能式電能表第二節(jié)第二節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng)第三節(jié)第三節(jié) 電能計量網關及計量系統(tǒng)電能計量網關及計量系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié)智能式電能表智能式電能表1.1.智能電能表作用智能電能表作用 為了實現(xiàn)電能計量自動化，出現(xiàn)智能式電能表，目的為了實現(xiàn)電能計量自動化，出現(xiàn)智能式電能表，目的是為了電能表數(shù)據(jù)采集。是為了電能表數(shù)據(jù)采集。2.2.分類分類（1 1）脈沖電能表：）脈沖電能表：它是能輸出與轉盤轉數(shù)成正比的脈沖串它是能輸出與轉盤轉數(shù)成正比的脈沖串的電能表。按其輸出脈沖的實現(xiàn)方式可分為電壓型脈沖的電能表。按其輸出脈沖

2、的實現(xiàn)方式可分為電壓型脈沖電能表和電流環(huán)型脈沖電能表兩類。電能表和電流環(huán)型脈沖電能表兩類。（2 2）智能電能表：）智能電能表：它是通過串行口，以編碼方式進行遠方它是通過串行口，以編碼方式進行遠方通信的。因為它傳輸?shù)牟皇敲}沖信號，所以準確、可靠。通信的。因為它傳輸?shù)牟皇敲}沖信號，所以準確、可靠。按智能電能表的輸出接口通信方式的不同，可分為低壓按智能電能表的輸出接口通信方式的不同，可分為低壓配電線載波接口型和配電線載波接口型和RS485RS485接口型兩種類型。接口型兩種類型。第一節(jié)第一節(jié)智能式電能表智能式電能表 1. 1.智能電能表的系統(tǒng)結構及原理智能電能表的系統(tǒng)結構及原理 （1 1）結構）結構

3、 適應遠程自動抄表功能的智能電能表主要包括:電功率表計量模塊、數(shù)據(jù)通信模塊和中心控制單元CPU，外圍模塊包括穩(wěn)壓電路模塊、存儲器模塊、數(shù)碼顯示模塊和故障保護模塊。系統(tǒng)總結構簡圖如下圖所示。圖8-1 載波智能電能表系統(tǒng)總結構簡圖第一節(jié)第一節(jié)智能式電能表智能式電能表（2 2）原理）原理 電網進戶線通過穩(wěn)壓電源（7895,7810）產生+5V和+10V的兩種直流工作電源，以滿足系統(tǒng)中不同集成電路的需要。同時AD7751開始電功率計量，產生一個與實功率信息成正比的頻率，輸入到AT89C52進行脈沖計數(shù)，再通過專用modem芯片ST7537 將功率信息以電力載波方式送回電網來實現(xiàn)遠程抄表，并驅動數(shù)碼管顯

4、示功率讀數(shù)。其功率信息存放于外部存儲器M93C46中以防掉電后數(shù)據(jù)丟失。系統(tǒng)故障保護部分由光耦MOC3063和電磁繼電器組成，當AT89C52因故停止工作時，電磁繼電器自動切斷電源，保證電能表不會出現(xiàn)漏計電量現(xiàn)象。2.2.智能電能表的硬件設計智能電能表的硬件設計第一節(jié)第一節(jié)智能式電能表智能式電能表 智能電能表硬件設計電氣原理圖如圖8-2所示主要的結構包括：主要的結構包括： （1）中心控制單元CPU; （2）外圍電路，如存儲單元和系統(tǒng)故障保護部 分等； （3）功率計量（AD7751）； （4）數(shù)據(jù)通信（ST7537）。第一節(jié)第一節(jié)智能式電能表智能式電能表3.3.智能電能表軟件設計智能電能表軟件設

5、計 控制軟件的設計由主程序和中斷程序組成，軟件流程圖如圖8-3和圖8-4所示。圖8-3 主程序流程圖圖8-4 中斷服務程序流程圖第二節(jié)第二節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng) 1.1.手工抄表方式：手工抄表方式：抄表員攜帶紙和筆到現(xiàn)場根據(jù)用戶電能表的讀數(shù)抄表員攜帶紙和筆到現(xiàn)場根據(jù)用戶電能表的讀數(shù) 計算電費。計算電費。 2.2.本地自動抄表方式：本地自動抄表方式：采用攜帶方便、操作簡單可靠的抄表設備到采用攜帶方便、操作簡單可靠的抄表設備到 現(xiàn)場完成自動抄表功能?，F(xiàn)場完成自動抄表功能。 3.3.移動式自動抄表方式：移動式自動抄表方式：利用汽車裝載收發(fā)裝置和利用汽車裝載收發(fā)裝置和900MHz900M

6、Hz無線電技無線電技 術以及電表上的模件，不必到達用戶現(xiàn)場，在附近一定的距離內術以及電表上的模件，不必到達用戶現(xiàn)場，在附近一定的距離內 能自動抄回電能數(shù)據(jù)。能自動抄回電能數(shù)據(jù)。 4.4.預付費電能計量方式：預付費電能計量方式：通過磁卡或通過磁卡或ICIC卡和預付費電能表相結合卡和預付費電能表相結合, ,實實 現(xiàn)用戶先交錢現(xiàn)用戶先交錢, ,購回一定電量購回一定電量, ,當用完這部分電量后自動斷電的管當用完這部分電量后自動斷電的管 理方法。理方法。 5.5.遠程自動抄表方式：遠程自動抄表方式：采用低壓配電線、電話網、無線電、采用低壓配電線、電話網、無線電、RS485RS485或或 現(xiàn)場總線等多種通

7、信媒體現(xiàn)場總線等多種通信媒體, ,結合電能表上的軟件和局內計算機系統(tǒng)結合電能表上的軟件和局內計算機系統(tǒng). . 不必外出就可抄回用戶電能數(shù)據(jù)。不必外出就可抄回用戶電能數(shù)據(jù)。第二節(jié)第二節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng) 二、遠程自動化抄表系統(tǒng)及結構二、遠程自動化抄表系統(tǒng)及結構 1.1.遠程自動抄表系統(tǒng)組成遠程自動抄表系統(tǒng)組成 遠程自動抄表系統(tǒng)主要包括中央信息處理機、抄表集中器、抄表中繼器和采集器四部分功能。 2.2.系統(tǒng)結構圖系統(tǒng)結構圖圖8-5 遠程自動化抄表系統(tǒng)結構圖第二節(jié)第二節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng)三、電量遠程傳輸通信信道三、電量遠程傳輸通信信道 自動化抄表的關鍵技術是電量遠程傳

8、輸通信信道。按照通信方式的不同，遠程自動化抄表系統(tǒng)可以分成多種型。 遠程抄表技術遠程抄表技術 按通信介質分：按通信介質分：有線的遠程抄表和無線的遠程抄表。 按通信手段分：按通信手段分：載波式遠程抄表和總線式遠程抄表。 目前有線的遠程抄表廣泛使用的是公用電話自動化抄表和無線抄表通過各種通信形式實現(xiàn)自動化抄表。 第二節(jié)第二節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng) 1. 1.有線遠程自動化抄表有線遠程自動化抄表 該系統(tǒng)由兩部分組成，一部分是位于電力企業(yè)的數(shù)據(jù)讀取終端和電能數(shù)據(jù)管理微機。它們之間通過RS232接口相連；另一部分是位于用戶端以遠程終端為主機,以各電能表數(shù)據(jù)處理模塊為分機的主從總線型單片機網絡

9、。圖8-6 電話網遠程抄表系統(tǒng)結構框圖第二節(jié)第二節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng)2.2.無線遠程自動化抄表無線遠程自動化抄表 常用的無線遠程自動化抄表系統(tǒng)是通過無線電臺遠傳數(shù)據(jù)的，其結構如8-7圖所示。圖8-7 無線遠程自動化抄表系統(tǒng)結構框圖第二節(jié)第二節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng)四、電能采集與傳輸方式四、電能采集與傳輸方式 1.1.電能采集與傳輸方式：電能采集與傳輸方式：集中式脈沖系統(tǒng)方式和分布式直接傳輸系統(tǒng)方式。 2.2.電能的采集與傳輸?shù)脑O計方案：電能的采集與傳輸?shù)脑O計方案：根據(jù)我國目前的用電特點，設計方案主要針對大電力用戶、中小電力用戶、分散低壓用戶、集中低壓用戶和變電站關口

10、表。 這里只介紹大電力用戶和中小電力用戶的設計方案，其余參見課本。第二節(jié)第二節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng)（1 1）大電力用戶：）大電力用戶： 對大電力用戶，供電企業(yè)普遍建立了負荷管理系統(tǒng)。基本上都具有遠程抄表功能。實現(xiàn)方式為多功能電能表記錄有關數(shù)據(jù)，通過RS485總線將信息傳遞到負荷管理中心,再通過計算機網絡將數(shù)據(jù)傳至數(shù)據(jù)處理中心。 圖8-8 大電力用戶自動化抄表系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng)（2 2）中小電力用戶：）中小電力用戶： 對中小電力用戶，具有獨立變壓器而又不具備安裝負荷管理終端的用戶，可以裝設專用的帶有內置MODEM的集中器。安裝全電子式電能表,在每只表

11、加裝具有通信接口的數(shù)據(jù)采集記錄模塊,電能表與集中器之間可以通過接口進行數(shù)據(jù)傳輸,集中器通過內置的MODEM再將數(shù)據(jù)通過市話網以有線的方式傳至數(shù)據(jù)處理中心。圖8-9 中小電力用戶自動化抄表系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng)五、遠程自動化抄表系統(tǒng)的典型方案五、遠程自動化抄表系統(tǒng)的典型方案1.1.低壓配電線載波實現(xiàn)遠程抄表低壓配電線載波實現(xiàn)遠程抄表 以低壓配電網為通信信道的電力載波集中抄表系統(tǒng)在結構上是以配電變壓器為單元，在一個配電變壓器范圍內，連接每個用戶的配電線實際上也組成了一個網絡。這個網絡不但可以傳輸電能，同樣也可以傳輸信息，這就是低壓電力載波數(shù)據(jù)傳輸方式。用在轉換過程中的設

12、備稱之為配電線調制解調器，它一般直接與集中抄表設備制成一體，采用移頻鍵控方式。第二節(jié)第二節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng)2.2.低壓遠程抄表的原理和功能低壓遠程抄表的原理和功能 （1 1）結構：）結構：低壓遠程抄表的原理框圖如圖8-12所示，主要由三大部分組成，即用戶端、主站端和用電處計算網絡。圖8-11 低壓遠程抄表的原理框圖第二節(jié)第二節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng)（2 2）原理）原理 工作原理是遠程電能表通過接口適配器將電能表的數(shù)據(jù)傳向主站雙向終端機。 主站與用電處連接可采用Novell網絡,裝載通信軟件，各自設置一臺網絡計算機工作站。 主站后置機將電能數(shù)據(jù)與用電處的前置機通過市

13、話程控網絡定點發(fā)送，實現(xiàn)服務器間的通信。前置計算機記錄數(shù)據(jù)并備份存儲歷史數(shù)據(jù)，以便進行決策分析。第二節(jié)第二節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng)（1） 遠程電能表的主要功能遠程電能表的主要功能 1）記錄有功電量和無功電量，數(shù)值與機械記錄完全一致； 2）有接收遙測指令進行“凍結” 功能，“凍結” 后存貯當前電 能表指示數(shù)； 3）可在顯示器上顯示總、峰、平、谷電量； 4）記錄本月的最大需量，月底自動保留三個月的最大需 量； 5）能顯示年、月、日、星期、時，也能人工設置； 6）能在當?shù)鼐帉懕碛嫷母鞣N參數(shù)，能設置總峰、谷、平時 段，能設置電能表盤轉數(shù)，脈沖輸出個數(shù) ； 7）失電存貯數(shù)據(jù)累計時間5年。第二

14、節(jié)第二節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng)（2 2）主站端采集軟件功能）主站端采集軟件功能 1）正點和隨機抄表； 2）所有電能表可同時在月末零點凍結數(shù)據(jù)，即做到月 末零點抄表； 3）抄收總電量、分時電量、最大需量、無功電量； 4）定點和隨機查詢； 5）遙測的電量數(shù)據(jù)以文件方式存放在負控系統(tǒng)的網絡 服務器上。第二節(jié)第二節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng)（3 3）終端程序的主要功能）終端程序的主要功能 1）接受數(shù)據(jù)； 2）查詢：隨機查詢當月遠方抄表的基礎數(shù)據(jù)及用戶用 電資料； 3）分析：以用戶為單位，將本年度遠方抄表的有功電 量（總、峰、平、谷）按月份以圖形方式直觀顯 示?？娠@示為直方圖、折線圖

15、、餅圓圖等； 4）核算：利用系統(tǒng)抄回的數(shù)據(jù)，進行自動核算。第二節(jié)第二節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng)（4 4）通信程序設計）通信程序設計 通信程序框圖如圖8-13所示。按照通信規(guī)約，每個通信項目都有各自的命令字，各通信子程序盡管處理各異，但基本流程相似。圖8-13 通信軟件設計流程圖第三節(jié)第三節(jié) 電能計量網關及計量系統(tǒng)電能計量網關及計量系統(tǒng)一、確定電量關口的原則一、確定電量關口的原則電量關口劃分原則是：電量關口劃分原則是： （1）以產權分界點為界限，建立網級電力市場界面，以 達到統(tǒng)計電量，結算電費的目的，為商業(yè)化運營奠 定基礎。 （2）以電量關口為基礎，規(guī)范管理線損，公平分配網級 電力市場

16、公司的利益。 （3）以適合于商業(yè)化運營的、規(guī)范化的經濟方式核算。第三節(jié)第三節(jié) 電能計量網關及計量系統(tǒng)電能計量網關及計量系統(tǒng)網級電力市場電量關口示意如圖網級電力市場電量關口示意如圖8-148-14所示：所示：圖8-14 網級電力市場的電量關口第三節(jié)第三節(jié) 電能計量網關及計量系統(tǒng)電能計量網關及計量系統(tǒng)二、電量關口對電能計量裝置的要求二、電量關口對電能計量裝置的要求電能計量設備應滿足下列要求： （1 1）對電能表的要求）對電能表的要求 1）有功功率表準確度不低于0.5級（含0.5級）無功 功率表準確度不低于2.0級（含2.0級）。 2）復費率、復時段、多功能。 3）為隨時反映系統(tǒng)的邊際供電成本，應具

17、有實時計 價功能。 4）寬量程。 5）有送受雙面潮流的關口，應具備雙向計量功能。 6）具備數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。第三?jié)第三節(jié) 電能計量網關及計量系統(tǒng)電能計量網關及計量系統(tǒng)（2 2）電壓互感器和電流互感器的二次繞組必須專用，不得 與保護、測量和遠動設備共用。（3 3）電壓互感器二次回路的電壓降應不大于額定二次電壓 的0.25%。（4 4）電量關口的電能計量系統(tǒng)應由全網統(tǒng)一配置電能計量 柜；在以雙母線方式運行的發(fā)電廠和變電站，為確保 二次回路切換，應配置統(tǒng)一的繼電器屏。其中需含有 電壓互感器二次回路失壓報警功能。第三節(jié)第三節(jié) 電能計量網關及計量系統(tǒng)電能計量網關及計量系統(tǒng)三、關口遠程電能計量及計費系統(tǒng)三、

18、關口遠程電能計量及計費系統(tǒng) 1.1.遠程電能計量及計費系統(tǒng)結構遠程電能計量及計費系統(tǒng)結構 第三節(jié)第三節(jié) 電能計量網關及計量系統(tǒng)電能計量網關及計量系統(tǒng)2.2.遠程電能計量及計費系統(tǒng)的特點遠程電能計量及計費系統(tǒng)的特點 （1）該系統(tǒng)必須是一種開放式的、網絡分布型結構，系統(tǒng) 的中心站可高效率地、并行地采集處理數(shù)據(jù)； （2）系統(tǒng)具有良好的擴展性和兼容性； （3）系統(tǒng)中心站設在網級電力市場的交易中心，以適應電 力市場運作。 （4）遠程電量計費系統(tǒng)具備的基本功能：采集電能量數(shù) 據(jù)、遠程傳送數(shù)據(jù)、參數(shù)定義、數(shù)據(jù)合理性校驗、數(shù) 據(jù)編輯與運算、電量統(tǒng)計功能。本章小結本章小結 本章闡述了三個問題：智能式電能表、遠程

19、自動化抄表技本章闡述了三個問題：智能式電能表、遠程自動化抄表技術和電能計量網關及計量系統(tǒng)。術和電能計量網關及計量系統(tǒng)。 智能式電能表：智能式電能表是實現(xiàn)遠程自動化抄表的基智能式電能表：智能式電能表是實現(xiàn)遠程自動化抄表的基礎，在建立智能表基本概念的基礎上，了解分類，重點掌礎，在建立智能表基本概念的基礎上，了解分類，重點掌握智能表的結構和原理。握智能表的結構和原理。 遠程自動化抄表：其主要通過智能電能表將用戶電能傳輸遠程自動化抄表：其主要通過智能電能表將用戶電能傳輸?shù)接嬃坑嬞M中心，采用有線的遠程抄表和無線的遠程抄表到計量計費中心，采用有線的遠程抄表和無線的遠程抄表或載波式遠程抄表和總線式遠程抄表通信方式是實現(xiàn)數(shù)據(jù)或載波式遠程抄表和總線式遠程抄表通信方式是實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖侄巍鬏數(shù)氖侄巍?網關：建立網關的基本概念，它對電能計量技術起著重要網關：建立網關的基本概念，它對電能計量技術起著重要的影響。的影響。 本章闡述了三個問題：智能式電能表、遠程自動化抄表技本章闡述了三個問題：智能式電能表、遠程自動化抄表技術和電能計量網關及計量系統(tǒng)。術和電能計量網關及計量系統(tǒng)。 智能式電能表：智能式電能表是實現(xiàn)遠程自動化抄表的基智能式電能表：智能式電能表是實現(xiàn)遠程自動