某遠程集中抄表系統(tǒng)先進性報告與總體方案(正式版)

1、華儀電力線抄表系統(tǒng)簡介公司從 2001 年開始進行華儀電力線遠程集中抄表系統(tǒng) 的研 制開發(fā)，現(xiàn)在已經(jīng)形成產(chǎn)品系列。該系統(tǒng)的核心技術(shù)： 模糊調(diào)擴頻混合技術(shù)和電力線載波通訊。2001 年至 02 年進行系統(tǒng)論證、可行性分析及初期開發(fā)。02 年進入中期試驗階段。中期試驗階段主要對計數(shù)能力、通訊 能力、穩(wěn)定性、應用范圍、可靠度進行大面積測試和改進，在計算 誤差、傳輸距離、抗干擾方面取得了突破性進展，各項指標達到并 超過了部標。03 年中期推出二代產(chǎn)品。二代產(chǎn)品具備優(yōu)良的特點：計數(shù)、通訊可靠性高，綜合成本低， 高靈活度，小施工量，小運行費用，強適應能力。2005 年進行新系統(tǒng)的開發(fā)研制，年底推出新產(chǎn)品：

2、單相電子式 載波電能表、多路采集終端單元。單相電子式載波電能表實現(xiàn)單個用戶的電能計量、電量數(shù)據(jù)電 力線載波通訊的功能，可靠性高、性能穩(wěn)定、通信能力達到國際先 進水平。多路采集終端單元實現(xiàn)信號多路采集、電量數(shù)據(jù)電力線載波通 訊的功能。性能優(yōu)良，準確可靠。2005 年推出新產(chǎn)品：單相電子式遠程控制斷送電載波電能表和 單相電子式復費率載波電能表。這兩種新產(chǎn)品代表了市場發(fā)展的方 向，是新一代低壓電力線遠程集中抄表系統(tǒng)中的佼佼者。隨著電力系統(tǒng)一戶一表工作的推進，電力線抄表系統(tǒng)的社會需 求量將十分巨大。從全國來看，國家電力機關(guān)已將該項工作做為工 作重點，低壓線路改造和一戶一表工作在全國展開，整個大環(huán)境十

3、分理想。系統(tǒng)簡介1索引2華儀電力線遠程集中抄表系統(tǒng)先進性報告 3系統(tǒng)工程產(chǎn)品.3最先進的PLC技術(shù) 3準確的記數(shù)、傳輸能力3接力（中繼）功能3凍結(jié)功能3.最優(yōu)的編碼體系4投資最省4.安裝使用簡單方便4集中控制器高智能4華儀電力線遠程集中抄表系統(tǒng)總體方案5第一章系統(tǒng)組成與體系結(jié)構(gòu)設計規(guī)劃 5第二章抄表方式設計7.1、集中直接抄表7.2、現(xiàn)場自動抄表7.3、遠程自動抄表8.第三章基本原理及性能指標.9.基本系統(tǒng)和集中器9.1、抄表模塊9.2、抄控器103、集中器11第四章后臺管理系統(tǒng)14附錄：1、遠程集中抄表系統(tǒng)流程2、集中器技術(shù)指標華儀電力線遠程集中抄表系統(tǒng)先進性報告自動化抄表技術(shù)可分為三類，即

4、專線通訊技術(shù)，無線通訊技術(shù)和 電力線載 波通訊（PLC）技術(shù)。前二者是常規(guī)技術(shù)，由于成本及施工量等原因難以普遍推廣。 采用PLC技術(shù)，利用現(xiàn)有電力線作為通訊介質(zhì)，施工量小，成本低，是一種很 有發(fā)展前景的高新技術(shù)，華儀載波集中抄表系統(tǒng)就是在PLC技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新一代抄表產(chǎn)品。此系統(tǒng)與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，具有以下明顯優(yōu)勢： 系統(tǒng)工程產(chǎn)品國內(nèi)外的同類產(chǎn)品大都只局限于解決抄表問題。 而華儀遠抄系統(tǒng)充分考慮 了自動抄表技術(shù)可能的新問題?？傮w設計以系統(tǒng)工程觀點提出了對現(xiàn)存問題， 相關(guān)問題， 未來問題的一攬子解決方案和配套措施。 尤其是針對非現(xiàn)場抄表帶 來的竊電、電表故障、電費通知問題，設計了配套的后

5、臺軟件進行管理。最先進的 PLC 技術(shù)一般同類產(chǎn)品采用的是純擴頻 PLC技術(shù)，這種技術(shù)對電力線質(zhì)量要求較高。 我國的電力線在規(guī)范性，清潔度等指標上難以滿足其要求。華儀遠抄系統(tǒng)采用 的是模糊調(diào)擴混合PLC技術(shù)，在通訊可靠性、傳輸質(zhì)量上最適合我國電力線現(xiàn) 況。準確的記數(shù)能力計數(shù)誤差等于零（相對于基表數(shù)字） 。接力（中繼）功能基于PLC技術(shù)的自動抄表產(chǎn)品都將受到傳輸距離的限制。華儀遠抄系統(tǒng)的 抄表模塊具備相互支持、相互中繼的功能，使得通訊距離大大提高。凍結(jié)功能當后臺系統(tǒng)對用戶電表進行凍結(jié)設置后，華儀抄表模塊和集中器可以記錄 凍結(jié)時間的用電量， 后臺系統(tǒng)進行電費計量。 該功能將為調(diào)整用電高峰的分布、

6、提高電網(wǎng)整體效益做出革命性貢獻。最優(yōu)的編碼體系所有的自動抄表技術(shù)都要求對電表設置地址碼，而大部分產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要求電表地址分層次編為二到三級碼。這種編碼體系難以維護，當大規(guī)模應用時，舌L 碼現(xiàn)象不可避免，并造成換表或定期更換表的工作量加大。華儀遠抄系統(tǒng)利用 已有的電表編號或用戶用電編號做為電表地址碼。不僅省去了繁重的編碼和維 護工作，還減輕了信息管理的難度。獨有的網(wǎng)上漫游功能網(wǎng)上漫游是指后臺系統(tǒng)在人工干預情況下能夠搜索到用戶的準確位置，這 種定位能力不受電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)變化的影響。當某條線上用戶被線路部門遷移到 另一變壓器配電時，系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)并可更改相應臺帳。投資最省首先，華儀遠抄系統(tǒng)的設計原則之一

7、是將需求大的設備成本壓到最低，將 昂貴設備的數(shù)量壓到最少；其次，此系統(tǒng)利用電力線做通訊介質(zhì)，免去了建設 專線的施工和投資，避開了無線設備的昂貴；最后，華儀遠抄系統(tǒng)適用于各型 機械表和電子表，通用性好。安裝使用簡單方便接線少，無須安裝專門信號線，不必集中裝表。是目前施工量最小的產(chǎn)品。集中控制器高智能具備記憶與感知電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的智能，能夠?qū)Τx結(jié)果自動分析，自我總結(jié)各 個電表的相位及相對位置，隨著對電表的分布不斷感知，對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的認識將 不斷自我修正，一旦某只電表讀取不到，能夠依據(jù)自學的知識迅速選擇最佳的 中繼電表進行接力抄讀。集中器具有“越用越好用”的特征。華儀電力線遠程集中抄表系統(tǒng)總體方案第一章系

8、統(tǒng)組成與體系結(jié)構(gòu)設計規(guī)劃華儀電力線遠程集中抄表系統(tǒng) V2.0 項目以先進的電力線載波通訊（PLC） 技術(shù)為基礎(chǔ)，以系統(tǒng)工程的思想為指導，以模糊擴頻技術(shù)為核心，研制成功的 具有國際領(lǐng)先水平的新一代抄表產(chǎn)品。該產(chǎn)品達到：記數(shù)、通訊可靠性高，綜合成本低，高靈活度，小施工量，小運行費用，強適應能力的指標。華儀電力線遠程集中抄表系統(tǒng)V2.0由基本系統(tǒng)、華儀智能集中控制器、后 臺管理軟件系統(tǒng)三部分組成，如圖1-1、圖1-2所示。華儀電力線遠程集中抄表后臺管理軟件系統(tǒng)遠程自動抄讀數(shù)據(jù)分析實時監(jiān)控電表圖1-1電力線遠程集中抄表系統(tǒng)邏輯組成甘EE主盛M#電力営銷喬最口-rCXDE1r *1掃已喪區(qū)t*l*0&q

9、uot;皿1：1| UUMlj|BS13MMJ電力線屣*屮掙 槻后占青訊坯堪電J"電牙強 S1r Sr hr圖1-2電力線遠程集中抄表系統(tǒng)示意圖1. 基本系統(tǒng)：硬件配置有華儀抄表模塊、掌上電腦、華儀抄控器三種設備， 軟件為掌上機管理程序。每只電度表裝配一塊抄表模塊，抄表模塊采集電 度表的各項數(shù)據(jù)。掌上電腦可以經(jīng)過抄控器通過電力線與抄表模塊交換數(shù)據(jù)。華儀抄表模塊相互之間可通過電力線進行雙向通訊，從而在抄讀電表 時實現(xiàn)相互中繼，延長通訊距離。2. 智能集中控制器：簡稱集中器。它是復雜化了的抄控器。每個配電臺區(qū) 一臺，固定位置安裝。集中器與抄表模塊之間通過電力線通訊，集中器與 后臺系統(tǒng)之間

10、通過MODE 及電話線通訊。集中器平時自動按后臺系統(tǒng)設置 的時間抄讀本臺區(qū)抄表模塊數(shù)據(jù)，具備自學習、自適應電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的智能， 沿電力線搜索和抄讀電表的能力優(yōu)于抄控器。3. 后臺管理軟件系統(tǒng)：簡稱后臺。它是安裝在各個供電部門計算機上的應 用軟件。其中包括數(shù)據(jù)庫管理模塊、連接網(wǎng)絡模塊、遠程設置模塊、遠程 集抄模塊、實時監(jiān)控模塊、無人值守模塊等。后臺管理員可以通過后臺操 作的交互命令，遠程抄讀集中器；也可以啟動無人值守抄讀方式，定時自 動抄讀集中器。后臺能夠自動提取用戶用電特征并進行綜合分析，報出可 疑現(xiàn)象。后臺管理員可以啟動實時監(jiān)控電表功能，實時抄讀可疑用戶電表 以彌補非現(xiàn)場抄表的不足。第二章抄表方

11、式設計華儀電力線遠程集中抄表系統(tǒng)依據(jù)配置的不同，可實現(xiàn)三個層次的抄表方 式，即：集中直接抄表、現(xiàn)場自動抄表和遠程自動抄表三種抄表方式。1、集中直接抄表基本應用，如圖2-1所示AUoma c MterRed rgAUomdi c Mte rReadngAUomai c MterRead ngAUoma c MierRedngAUoma c MterRed rgOCBA抄表集中器C oncent rat or35KVNO.168008*集中控制器1 1抄控器掌上電腦圖2-1集中直接抄讀2、現(xiàn)場自動抄表中級應用，如圖2-2所示AUoma cMderRed rgAitomdi cMeerReidngA

12、itoniti cMeerRed rgAutona cMeteRed ngAUoma cMeteRed rgAUonai cMeteRealrgAitomdic MterReadngAUomdicMdeReadng抄表集中器Concent rat orNO.168008集中控制器掌上電腦圖2-2集中間接抄表3、遠程自動抄表AUoma c Mier Red rgAUona cMeteRead rgI IAutoma cMete Red rgAUomdic MferReadngAUoma cMeteRea dngAUoma cMterRod ngAutamdti c MterResdn gOCBA

13、220V10KV35KV抄表集中器C oncent r at orNO.168008集中控制器ModemModemIS移動遠程抄表|自動抄表系統(tǒng)高級應用，如圖2-3所示。圖2-3遠程自動抄表這三種方式所需配置及特點對比，如表所示抄表 方式所需設備抄表過程簡介可抄讀內(nèi)容缺點優(yōu)點集 中 直接抄表模塊：1 塊/戶。掌上電腦、抄 控器：1個/抄表員。抄控器連接掌上 機，通過電力線直 接與同一臺區(qū)內(nèi) 的各個電表通信。整指示數(shù)， 電表里程， 脈沖常數(shù)。需要抄表人員， 抄錄速度平均3-7秒/表，不能分時計量， 易受瞬時干擾。簡單、實用， 不固定抄表，靈活， 不必安裝電話， 實時性好。集 中 間 接抄表模塊：

14、1 塊/戶。掌上電腦、抄 控器：1個/抄表員。集中器平時通過 電力線抄表，掌上 機讀取集中器最 近抄表數(shù)據(jù)。同上需要抄表人員， 數(shù)據(jù)是當前的， 集中器固定安裝 不能分時計費。相對簡單、實用， 抄錄速度最快、可 達數(shù)十只表/秒， 不必安裝電話， 不受電力線瞬時干 擾的影響。遠 程 自 動抄表模塊：1 塊/戶。華儀集中器： 1臺/臺區(qū)。電話：1臺。集中器平時通過 電力線抄表，后臺 系統(tǒng)通過電話網(wǎng) 與集中器交換數(shù) 據(jù)同上數(shù)據(jù)是當前的， 集中器固定安 裝，投資相對較多。不需設專門抄表 員，真正實現(xiàn)遠程 全自動抄表，不受 電力線上瞬時干擾 因素影響，可以實 時監(jiān)控，分時計費。第三章基本原理及性能指標基本

15、系統(tǒng)和集中器的關(guān)鍵技術(shù)是：電力線載波通訊、電表數(shù)據(jù) 讀取處理、集中器的智能處理算法。下面依次介紹抄表模塊、抄控器和集中器1. 抄表模塊抄表模塊是集中抄表系統(tǒng)安裝在現(xiàn)場的低端設備（與載波電能表作用相 同），用來采集基表數(shù)據(jù)和沿電力線傳輸數(shù)據(jù)。 基本工作原理是以電力線作為電 源和收發(fā)信號信道 , 采用模糊調(diào)擴技術(shù)一方面接收集中器的命令； 另一方面沿電 力線傳輸基表的量程、常數(shù)、表底數(shù)等參數(shù)編碼。分類： 根據(jù)供電電源分為單相和三相，根據(jù)安裝方式分為內(nèi)置式和外置式。根據(jù)所配基表分為CCU18（機械表抄表模塊）和CCU16（電子表抄表模塊）DDSI16（單相電子式載波表），ATU20（四路采集終端），A

16、TU16（十六路采 集終端），DDSIF16（多費率載波表），DDSI16P（單相電子式遠程可控載波 表）都屬于系統(tǒng)的低端設備，具有和抄表模塊同樣的作用。功能：脈沖采集：抄表模塊采集數(shù)據(jù)脈沖，計量用戶電量。 雙向通訊：抄表模塊與集中器、抄表模塊與抄表模塊之間雙向載波通訊。 中繼功能：當距離較遠或環(huán)境惡劣時，抄表模塊能起中繼接力作用。 凍結(jié)功能 ：可以根據(jù)要求凍結(jié)用戶用電量，實現(xiàn)凍結(jié)抄表功能。 擴充設計：線路及軟件的設計為其它功能預留接口。性能指標：電力線載波信道：載波頻率270kHz峰峰值800mv電源電壓允許偏差： 176V 264V。靜電放電抗擾性： >8KV 。電快速脈沖群抗擾性：

17、 4.8KV 準確計數(shù)，正常通信。 浪涌抗擾性： >5KV 。輻射電磁場抗擾性：50MH Z-1000MHz,場強10V/m功耗：待機時<=0.6W，發(fā)送數(shù)據(jù)時刻<=1.0W。接受信號靈敏度： 0.6mv。計數(shù)誤差：0（相對于基表）。工作溫度：信號傳輸范圍:-35°C+65°C。整個變壓器臺區(qū)掉電保護:安裝使用：數(shù)據(jù)停電保存期為30年抄表模塊由于具備體積小、重量輕、適應性強等特點，因此能夠與各 種機械表和電子表配合使用。機械表需要添加固定孔，電子表需要添加安 裝槽。可以內(nèi)置式安裝也可外置安裝，但由于外置式安裝不利于固定和脈 沖采集，因此不提倡外置式安裝。C

18、CU18模塊正面示意圖:固定孔脈沖線四針接口2、抄控器在遠程集中抄表系統(tǒng)中，抄控器是一種在生產(chǎn)安裝、維護時使用的通路連 接設備。 它與掌上電腦配合在一起用于抄控抄表模塊（載波電能表） 。一方面抄 控器將掌上電腦的抄控指令發(fā)送到電力線上，另一方面從電力線上接收抄表模 塊（載波電能表）返回的數(shù)據(jù)信息并傳給掌上電腦。分類：抄控器根據(jù)通信方式分為紅外線通信抄控器和電纜口通信抄控器兩種。功能：設置參數(shù)： 掌上電腦經(jīng)抄控器轉(zhuǎn)發(fā)控制指令， 通過電力線設置和修改抄 表模塊參數(shù)。抄讀參數(shù)： 具有指定抄讀一只電表數(shù)據(jù)和批量連續(xù)抄讀電表的表號、 表 底數(shù)、量程、脈沖常數(shù)、當前脈沖數(shù)以及凍結(jié)數(shù)據(jù)的能力。監(jiān)控單表：可以

19、對單表進行實時監(jiān)控。中繼功能：具備中繼設置和中繼抄讀功能。 凍結(jié)功能：具備凍結(jié)設置和抄讀凍結(jié)量功能。性能指標：各項抗干擾參數(shù)包括靜電放電、 電快速脈沖群、 浪涌、 輻射電磁場與抄 表模塊相同。通信速率：電纜口通信為 9600bps,紅外通信1200bps。功率消耗：待機時=0.6W 發(fā)送數(shù)據(jù)時刻=1.0W。接受信號靈敏度： 0.6mv。工作溫度：-35 C+65C。通過RS232接口與掌上電腦電纜口通信，通過紅外接口紅外通信。信號傳輸范圍：整個變壓器臺區(qū)。使用：抄控器作為一個單獨的設備，需要與掌上電腦或后臺計算機配合使用。配 合使用時應注意是紅外通信還是電纜口通信。它與電力線直接連接，傳送和接

20、 收數(shù)據(jù)。抄控器具有體積小、重量輕、便于攜帶的特點。3、集中器集中器是遠程集中抄表系統(tǒng)中實現(xiàn)遠程集中抄表的必備設備。具備自我學 習，自我感知電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的能力，自動按后臺系統(tǒng)設置的時間集中抄讀本臺 區(qū)電表數(shù)據(jù)，并且保存相關(guān)數(shù)據(jù)?；竟ぷ髟恚?集中器通過電話線與后臺系統(tǒng)通信， 接受后臺系統(tǒng)的指令， 向后臺傳送數(shù)據(jù)；集中器根據(jù)后臺指令通過與抄表模塊雙向通信，向抄表模塊 發(fā)送指令，設置和抄讀抄表模塊的相關(guān)參數(shù)。組成：集中控制電路、 MODEM 、MODEM 保護電路功能：設置參數(shù)：可由后臺系統(tǒng)或掌上電腦進行設置。包括數(shù)據(jù)庫表號、時 鐘、時段、中繼參數(shù)以及啟動抄讀、停止抄讀等一系列相關(guān)參數(shù)。 抄讀數(shù)

21、據(jù)：集中器在抄表時段內(nèi)集中抄讀臺區(qū)電表數(shù)據(jù)。 存儲數(shù)據(jù)：集中器將抄讀的數(shù)據(jù)存儲起來，最多可以存儲31 次數(shù)據(jù)中繼功能：集中器能夠依據(jù)學習結(jié)果，自動啟用中繼，實現(xiàn)中繼抄表。 凍結(jié)功能：集中器能夠依據(jù)后臺設置，對臺區(qū)電表進行凍結(jié)抄表。 遠程監(jiān)控：支持后臺系統(tǒng)遠程實時監(jiān)控電表，對電表情況進行分析。 校時功能：可實現(xiàn)系統(tǒng)校時。 自診斷功能：可自動進行系統(tǒng)檢測，發(fā)現(xiàn)異常有記錄和報警。 交互命令：支持后臺系統(tǒng)進行命令級交互命令操作。自我學習：具有高智能，能夠自我學習，通過對抄讀數(shù)據(jù)分析，感知 電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，自動建立中繼路徑。隨著學習過程的進行，具有“越 用越好用”的特點。性能指標：通訊速率： 9600bp

22、s?？垢蓴_能力強：集中器在軟件和硬件兩方面進行抗干擾處理，有強大 的抗干擾能力。掉電保護：數(shù)據(jù)停電保存期為 30 年，復電后程序從斷點處開始運行。 抗雷擊 ：集中器采用多種抗雷擊措施。MODE保護：具備 MODE保護電路，對 MODE進行保護。 系統(tǒng)實時讀數(shù)準確度：累計差值 < 0.1kWh。通訊方式：集中器與抄表模塊之間通過電力線雙向通訊，集中器與后臺系統(tǒng)之間通過MODE進行電話線通訊。帶抄表模塊數(shù)量：理論上無限制，標準配置 1000只。多種接口：設 RS232 RS485接口和RJ11接口。RS232接口與計算機 連接，RJ11接口與電話網(wǎng)連接。RS485接 口與其它電力設備交換數(shù)據(jù)

23、安裝使用：集中器固定安裝，使用簡單方便，不需要安裝專門信號線。供電電源采用三相四線制，有電話線連接。集中器盡量安裝在臺區(qū)中心位置，周圍沒有其它干擾集中器外觀示意圖:1A相 o o電源B相 O 0發(fā)送C相0 0接收紅外接口系統(tǒng)狀態(tài)指示集中控制器預 留 接 口QR2N 接口PSTN第四章后臺管理系統(tǒng)華儀遠程集中抄表后臺管理系統(tǒng)安裝在供電部門用于抄表的計算機中，利 用調(diào)制解調(diào)器（ Modem ）經(jīng)電話網(wǎng)與用電臺區(qū)的集中器連接，實現(xiàn)對集中器的 遠程抄讀和集中控制。遠程集中抄表后臺管理系統(tǒng)主要完成如下功能：集中器的參數(shù)設置、抄收 電表數(shù)據(jù)、監(jiān)控電表運行情況、以及對抄收的電表數(shù)據(jù)進行相關(guān)處理和管理、 數(shù)據(jù)打印、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。表1-后臺管理系統(tǒng)主菜單及其功能文件菜單命令功能一、數(shù)據(jù)管理編輯臺區(qū)添加、修改、刪除當前配變臺區(qū)信息編輯用戶添加、修改、刪除當前配變臺區(qū)的用戶數(shù)據(jù)打印機設置設置打印機的各項參數(shù)以及打印格式等1數(shù)據(jù)導入導入數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)導出導出數(shù)據(jù)振中接口連接掌上電腦，灌輸振中管理程序安全管理口令保護退出系統(tǒng)退出自動抄表系統(tǒng)二、遠程抄表設置參數(shù)設置集中器的初始化參數(shù)1抄讀數(shù)據(jù)讀取當前連接集中器的數(shù)據(jù)1監(jiān)控電表實時監(jiān)控當前集中器的現(xiàn)場電表數(shù)據(jù)1啟動周期抄表1依據(jù)自動周期抄表時間啟動系統(tǒng)定期自動抄表功能停止周期抄表停止自動周期抄表三、數(shù)據(jù)分