低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)設計方案書

32規(guī)范性引用文件 33術語和定義 4 64.1集中器 64.2采集器 7 84.4通訊信道 84.5方案分類 94.5.1低壓電力線載波抄表(全載波) 94.5.2RS485總線和低壓電力線載波混合抄表(半載波) 94.5.3RS485總線抄表 5系統(tǒng)技術參數(shù) 5.1接口配置和性能 115.1.1接口配置 5.2集中器電氣性能 5.3計量表計技術特點 6系統(tǒng)特點 6.1級聯(lián)功能 6.2參數(shù)設置功能 6.3數(shù)據(jù)采集、處理 6.4儲存容量 6.6校時功能 6.7現(xiàn)場抄讀功能 6.9安全性 6.10遠程控制功能 6.10遠程控制功能 6.11遠程升級功能 186.12停電數(shù)據(jù)保持 6.14日線損計算功能 6.15電能讀數(shù)準確度 6.16數(shù)據(jù)傳輸可靠性 采集主站是指通過遠程信道對集中器中的信息采集，并進行處理和管理的設備。也接收手持抄表終端人工輸入現(xiàn)場數(shù)據(jù)?！竦蛪杭谐硐到y(tǒng)低壓集中抄表系統(tǒng)是指由主站通過傳輸媒體(無線、有線、電力線載波等信道或手持抄表終端等介質)通過低壓集中抄表終端將多個電能表的記錄值(窗口值)的信息集中抄讀的系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由采集用戶電能表電能量信息的采集器、集中器、信道和主站等設備組成。集中器數(shù)據(jù)可通過信道遠距離傳送到主站或手持抄表終端等介質集中抄收后輸入到主站計算機。●低壓集中抄表終端將用電現(xiàn)場一個物理區(qū)域內的低壓用戶電能表進行集中抄讀保存，并在主站召喚時能夠遠程傳送的一套裝置，不具備遠程信道時也可由手持抄表終端人工抄讀。通常是由一個集中器、多個采集器及其之間的通訊信道構成的成套設備。通常一個配變臺區(qū)由一套低壓集中抄表終端管理，某些情況下也可能由多套終端管理。具備收集各采集器或多功能電能表的數(shù)據(jù)及集中存儲與管理功能，并管理下級設備，可通過上行通道與主站或手持抄表終端進行數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)管理終端設備?！癫杉鞑杉魇侵赴凑粘x間隔或上層指令，采集一個較小區(qū)域內多個用戶電能表電能量信息，并進行處理存儲，在上層設備需要時通過本地信道將數(shù)據(jù)傳送到上一級設備(中繼器或集中器)的電能●計量表計計量表計指采集計算并存儲用戶用電電能信息的計量器具，通常是電能表，這里也包括配變監(jiān)●手持抄表終端用于抄表的掌上數(shù)據(jù)采集器。能夠抄讀和設置集中器、采集器、計量表計，帶有鍵盤、顯示屏、內存及多種通訊接口?？奢斎氩⒋尜A大量的數(shù)據(jù)，并可與主站設備進行數(shù)據(jù)交換?！裢ㄓ嵭诺劳ㄓ嵭诺朗侵感盘?數(shù)據(jù))傳輸?shù)拿襟w，如無線電波，電力線，電話線等。遠程通訊信道：是集中器和主站之間的遠距離通訊信道。遠程信道的具體實現(xiàn)根據(jù)用電現(xiàn)場的公共Internet寬帶網絡(有線電視、網通、電信等)、電力公司建設的內部專用數(shù)據(jù)傳送網絡(230M無線等)。信道的通訊距離通常以一個配變臺區(qū)范圍為界。具體實現(xiàn)可以有多種類別，比較常見的形式有低壓電力線載波、RS485總線和小區(qū)域無線通訊網絡等方式。直接通訊信道：是表計連接到采集器或者直接連接到集中器的直接數(shù)據(jù)交換信道。直接信道接口是表計數(shù)據(jù)交換的基本接口，通常是RS485接口，采用雙絞線電纜直接連接，實現(xiàn)近距離的數(shù)據(jù)通訊。也可是集中器、采集器、表計的調制型紅外、吸附式光通訊接口?！裢ㄓ嵰?guī)約通訊規(guī)約是兩個設備之間進行數(shù)據(jù)交換所必需遵循的預先約定好的規(guī)則?！襁h程升級通過遠程信道實現(xiàn)對集中器數(shù)據(jù)管理終端運行程序的遠程下載，稱為遠程升級。數(shù)據(jù)庫服務器集集中器1集中器1信道打印服務器應用程序服務器打印服務器接口接口級采集器1聯(lián)485485總線485總線485表1載波表1485表n圖1、低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)組成圖低壓集中抄表采集器連接現(xiàn)場計量表計構成的一個本地抄表系統(tǒng)，通常一個本地抄表系統(tǒng)管理一個配變臺區(qū)，物理連接上一般分為三層結構。4.1集中器集中器層是構成一套低壓集中抄表本地系統(tǒng)的最上層。一套低壓集中抄表終端構成的本地抄表系統(tǒng)只有一臺集中器。集中器負責管理抄讀存貯本地所有表計或采集器信息，形成各類事件數(shù)據(jù)，并通過遠程信道接收主站指令，向主站提供數(shù)據(jù)服務。在沒有遠程信道時也可利用手持抄表終端通過紅外接口或RS232直接通訊口對集中器操作。集中器向下連接的接口有兩種：√通過本地信道接口連接到采集器或者直接連接到具有本地信道的表計；集中器向下連接表計分為兩種方式：√經過采集器，由采集器連接到電表的三層連接方式，此時計量表計不具備本地通道，如載波接口，集中器通過本地通道與采集器進行通訊，采集器與計量表計通過RS485接口進行通訊，集中器與計量表計之間不直接進行通訊；√沒有采集器，集中器直接和表計相連接的二層連接方式，要求計量表計具備本地通道，如載波接口，集中器與計量表計通過本地通道直接進行通訊。集中器接收主站下發(fā)的配置參數(shù)，管理本地表計，配置參數(shù)包括表局編號、表地址、表規(guī)約、表類型、通訊端口號、采集器地址等。集中器級聯(lián)接口用于和其它集中器共享遠程信道。級聯(lián)接口可設置選擇為主或從兩種工作模式之一。一臺主工作模式集中器能夠通過級聯(lián)485接口級聯(lián)最多4臺從工作模式集中器，并通過主工作模式集中器的遠程上行通信通道與主站通信，從而實現(xiàn)主工作模式集中器及其級聯(lián)的從工作模式集中器與主站之間的數(shù)據(jù)交換。參與級聯(lián)的所有集中器只有一臺可以設置為主工作模式，其余均為從工作模式。主集中器周期性巡查級聯(lián)的從集中器，當從工作模式集中器有數(shù)據(jù)主動上報需求時，將從集中器的數(shù)據(jù)轉發(fā)給主站。具備級聯(lián)接口的配變監(jiān)測計量終端可作為從模式設備級聯(lián)到集中器。當一個低壓臺區(qū)系統(tǒng)中出現(xiàn)多臺集中器時，認為是多個本地抄表系統(tǒng)，當出現(xiàn)本地信道沖突時由主站控制輪流工作或主站下發(fā)定時參數(shù)分時工作。由于集中器下表計數(shù)量大，本地信道網絡復雜，經常本地信道不能一次直接到達，故集中器內置了成熟的路由算法，保障數(shù)據(jù)在表計結點的傳輸。4.2采集器采集器作為一個中間層，通常向上通過本地信道連接集中器，向下通過直接信道連接表計。在小區(qū)域范圍內預先管理部分表計，從而減輕集中器的負載；或者預集中部分表計便于本地信道的傳輸。采集器預讀電表，并虛擬成電表集合。集中器可以直接按表地址讀取，采集器直接返回該地址對應的電表數(shù)據(jù)，也可以對采集器一次讀取全部表計的數(shù)據(jù)，來替代逐個表地址讀取。采集器支持透傳，對表計的設置和直接數(shù)據(jù)讀取可利用該功能實現(xiàn)。采集器的上行信道有多種類別，比較常見的形式有低壓電力線載波、RS485通訊和小區(qū)域無線通訊網絡等方式。在采用RS485方式的采集器中，增加了級聯(lián)接口，采集器之間通過級聯(lián)端口相連，以減輕RS485總線的負載。4.3計量表計第三層為計量表計：計量表計是計量器具，直接生成并存儲電能信息。通過直接通訊接口(RS485)實現(xiàn)和低壓集中抄表終端(集中器或采集器)通訊。表計還可能具有本地通訊信道和集中器通訊。表計允許通訊口持久通訊而不影響計量準確度。低壓集中抄表系統(tǒng)中的電能計量表計通訊規(guī)約通常要求使用DL/T645-1997。對非DL/T645規(guī)約的電能表計應直接連接到集中器下；對其它如電壓監(jiān)測儀，配變表和非標電能表計等采用透傳方式由主站解釋規(guī)約的表計，可直接連接到集中器的直接接口下；接入采集器后的表計必須完全遵循DL/T645規(guī)約。4.4通訊信道通訊信道用來實現(xiàn)低壓集中抄表系統(tǒng)中設備間的數(shù)據(jù)傳送。和主站之間的通訊，實現(xiàn)主站命令的下發(fā)以及集中器中信息的上傳。遠程通道采以獨立的通訊模塊與集中器之間采用接插件連接，可根據(jù)主站系統(tǒng)的要求靈活配置通訊模塊，保證遠程信道鏈路暢通，滿足主站系統(tǒng)和集中器通訊的需要；本地信道是集中器的下行信道，用于集中器和采集器或直接和表計通訊，實現(xiàn)集中器對表計信息的采集。本地通道采用模塊化設計，以獨立的本地信道模塊與集中器之間采用接插件連接，可更具主戰(zhàn)系統(tǒng)的要求靈活配置本地信道模塊，保證本地通道的可靠通訊。本地信道的通訊距離通常以一個居民小區(qū)為界，具體實現(xiàn)可以有多種類別，比較常見的形式有低壓電力線載直接信道是表計連接到采集器或者直接連接到集中器的直接數(shù)據(jù)交換信道。直接信道接口是表計數(shù)據(jù)交換的基本接口，通常是RS485接口，采用雙絞線電纜直接連接到采集器下行信道接口或集中器的下行直接信道接口，實現(xiàn)近距離的數(shù)據(jù)通訊。手持抄表器通過紅外接口或RS232/RS485接口管理集中器、采集器或表計，抄收并存儲電能信息，然后上傳至后臺主站系統(tǒng)，也被認為是遠程信道的一個后備或補充手段。4.5方案分類依據(jù)本地通信信道的不同，推薦采用如下三種技術方案。方案一：低壓電力線載波抄表(全載波)。適用范圍：對實時性要求不高、電表分散、工程施工方案二：RS485總線和低壓電力線載波混合抄表(半載波)。適應范圍：電表分布較集中、容易鋪設通訊線路、集中器分布有一定距離的居民區(qū)。4.5.1低壓電力線載波抄表(全載波)電力用戶安裝載波電能表，載波電能表和集中器之間通過低壓電力線載波進行通信。如圖1所4.5.2RS485總線和低壓電力線載波混合抄表(半載波)電力用戶安裝帶有RS485通信口的電能表，采集器使用485雙絞線與電能表通信，采集器和集中器之間通過低壓電力線載波進行通信。如圖2所示。公用信道集中器集中器低壓電力線信道圖2RS485總線和低壓電力線載波混合抄表系統(tǒng)的物理結構框圖(半載波)4.5.3RS485總線抄表電力用戶安裝帶有RS485通信口的電能表。采集器使用485雙絞線與多個電能表通信；臺區(qū)集中器和數(shù)個采集器之間采用485總線方式進行通信。如圖3所示。主站主站公用信道集中器集中器配電1區(qū)RS485總線圖3RS485總線抄表系統(tǒng)的物理結構框圖5.1接口配置和性能√集中器配置接口：>吸附式光通訊兼調制型紅外并同時可配置成RS232接口：實現(xiàn)本地數(shù)據(jù)抄收、參數(shù)設置、維護、調試等功能。>遠程信道接口：集中器上行信道，實現(xiàn)到遠程主站的通訊。信道接口部件模塊化設計，采用獨立CPU管理方式處理鏈路層通訊，不配置該模塊時集中器能正常工作。>級連RS485接口：集中器上行信道組網使用，傳輸速率≥9600bps,可被配置成主或從兩種工作模式，或者向下連接無遠程信道的集中器或其它主站直接管理的終端。一個級連接口最大可向下連接4臺設備。>本地信道接口：集中器下行信道，實現(xiàn)到采集器或者直接到表計的通訊。信道接口部件模塊化設計，采用獨立CPU管理方式處理鏈路層通訊，不配置該模塊時集中器能正常工作。>直接RS485接口：集中器的直接接口，實現(xiàn)到表計的近距離直接連接通信，傳輸速率可選用600,1200,2400bps或以上?！滩杉髋渲媒涌冢?gt;調制型紅外通訊接口：實現(xiàn)本地數(shù)據(jù)抄收、參數(shù)設置、維護、調試等功能。>本地信道接口：采集器上行信道，實現(xiàn)到集中器的通訊。信道接口部件模塊化設計，采用獨立CPU管理方式處理鏈路層通訊，模塊故障時采集器能正常工作。>RS485接口：采集器的下行接口，實現(xiàn)到表計的近距離直接連接通信，傳輸速率可選用600,紅外接口應滿足和手持抄表終端的技術要求。RS-485接口應與內部電路電氣隔離，具備能承受8KV直接接觸靜電放電和4KV絕緣耐壓能力，RS485的A、B兩端應能承受380VAC歷時5分鐘不損壞，各項試驗后485接口應能正常通信。遠程信道接口部件模塊化設計，采用獨立CPU管理方式處理鏈路層通訊，不配置該模塊時集中器能正常工作，更換通信模塊時應不需要更換終端其它部件。本地信道接口部件模塊化設計，采用獨立CPU管理方式處理鏈路層通訊，不配置該模塊時集中5.2集中器電氣性能集中器(包括通信模塊)使用三相四線制供電，在斷一相或兩相電壓的條件下，交流電源能維持集中器正常工作和通信。在額定電壓(220/380V)±20%內能正常工作。集中器消耗的視在功率應不大于30VA,有功功率消耗應不大于10W(靜態(tài)功耗)。溫度在10-30℃、相對濕度小于80%的條件下，絕緣電阻可符合表1要求：表1絕緣電阻要求要求備注弱電部分端子對強電部分端子500V搖表弱電部分端子各組之間250V搖表所有參比電壓超過40V的電源等線路端均相互連接在一起為一點，另一點為地，試驗電壓施加于線路與地兩點之間。試驗電壓：2kV,施加時間：1min。試驗過程中不出現(xiàn)電弧放電或擊穿，試驗后集中器不出現(xiàn)損壞或存儲信息的改變，并能正常地電壓線路加參比電壓，中斷電壓：△U=100%,中斷時間：1s,中斷次數(shù)：3次，中斷之間的恢電壓暫降和短時中斷試驗結束、電壓恢復后，集中器不出現(xiàn)損壞或存儲信息的改變，并能正常高溫試驗：按GB2423.2-89規(guī)定，集中器在不工作狀態(tài)下加溫至70℃±2℃,保持72h后恢復至交變溫熱試驗：按GB2423.4-93規(guī)定，集中器電壓線路加參比電壓，變化型式為1,上限溫度為55℃±2℃,在不采取特殊措施排除表面潮氣條件下，試驗6個周期。試驗后集中器不出現(xiàn)損壞電壓線路加參比電壓，嚴酷等級：3,試驗電壓以耦合到485通信線路上?？梢杂|及的部位(包括485通信口)。浪涌影響電壓線路加參比電壓，嚴酷等級：4,試驗電壓：4kV,試驗次數(shù)：正負極性各5次，重復率：電壓線路加參比電壓，頻率范圍：150kHz-80MHz,嚴酷等級：3,試驗電壓：10V。3,試驗電壓：共模2.5kV,差模1.0kV。額定電流：5(30)A;10(60)A;20(80)A等級：2級起動電流：0.002L?;防潛電流：0.0004I。電量為10kWh以下時只允許清零5次?！田@示電表顯示窗口常顯當前總電量，顯示數(shù)據(jù)為6個整數(shù)位，1個小數(shù)位。電表能在每月1日零點(可設置)自動凍結當時電量成為上月末電量，凍結后的上月末電量保零點電量可保持7日，每小時整點電量可保持2日。若在每月1日零點、每日零點或每小時整點電量凍結前發(fā)生出廠電量√通斷電功能(可選)觸電阻應<1mQ,繼電器應能在220V、Imax(功率因數(shù)=1)條件下斷、合100次以上。繼電器選用國內外知名品牌產品。電表上電后繼電器保持停電前的狀態(tài)。繼電器用硬連接牢固地固定在底殼上，以免長期使用后脫落。電表收到斷電命令后，為保護繼電器，在電流≤0.5Ib的情況下才執(zhí)行斷電操作。通斷電的狀態(tài)檢測是對繼電器輸出端的電壓狀態(tài)進行檢測，以便檢測出斷電后人為短路的行為。當用電現(xiàn)場安裝有多個集中器或同時安裝有配變監(jiān)測計量終端(以下簡稱配變終端)時，可以多級聯(lián)4臺從設備。>集中器與主站通信有關的參數(shù)(通信通道類型、主站通訊地址等);抄表方案(抄表時間、抄讀間隔、自動抄表日、抄讀數(shù)據(jù)項等);并向主站報告。集中器對每塊三相多功能載波電能表單獨保存最近10條事件記錄(累計失壓次數(shù)、6.4儲存容量每臺