胡正奎

集抄管理是當(dāng)前提高用電管理的一種新興技術(shù)，它不但可以節(jié)省電力企業(yè)人力物力和財(cái)力，提高勞動(dòng)效率，還可以提高工作質(zhì)量，更重要地是推進(jìn)了電能計(jì)量管理智能化的發(fā)展進(jìn)程，為電力需求側(cè)管理的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 根據(jù)通訊方式的不同，目前低壓電力集抄系統(tǒng)有多種方案可供選擇。根據(jù)智能電網(wǎng)發(fā)展方向和階梯電價(jià)即將推行的趨勢(shì)。本文認(rèn)為在中低壓電網(wǎng)中采用無(wú)線(xiàn)集抄和電力載波結(jié)合的方式更經(jīng)濟(jì)和實(shí)用。其外部運(yùn)行環(huán)境為：穩(wěn)定的GPRS、GSM或CDMA通訊源；電力用戶(hù)均實(shí)行“一戶(hù)一表”和集中裝表；環(huán)境溫度-25℃～+55℃；環(huán)境濕度小于85%。

一、系統(tǒng)構(gòu)成

集中抄表系統(tǒng)主要包括載波電能表、集中器、通訊網(wǎng)絡(luò)、管理計(jì)算機(jī)及管理軟件等構(gòu)成。集中器下行以電力載波方式與載波電能表進(jìn)行通訊，集中器定時(shí)讀取電能數(shù)據(jù)并自動(dòng)存儲(chǔ)。上行利用GPRS、GSM或CDMA網(wǎng)絡(luò)與上位管理計(jì)算機(jī)通訊。管理計(jì)算機(jī)與集中器通訊獲取各電表的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行綜合處理。

1.主要配置、功能及規(guī)格。①集中器。載波集中器是遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的重要組成部分，它作為抄表系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，連接上位中央管理系統(tǒng)和下位多個(gè)載波電表或采集終端，負(fù)責(zé)抄表過(guò)程的控制以及抄表數(shù)據(jù)的接收、存貯與傳送。載波型集中器通過(guò)GPRS、GSM或CDMA網(wǎng)絡(luò)與上位計(jì)算機(jī)通訊，接受來(lái)自上位計(jì)算機(jī)的指令，與載波管理軟件交換數(shù)據(jù)、接收指令，并上傳抄表數(shù)據(jù)。下行以220V電力載波通訊方式對(duì)所管理的電表進(jìn)行通訊，進(jìn)行實(shí)時(shí)抄表、凍結(jié)抄表以及繼電器操作。

集中器按照管理計(jì)算機(jī)的設(shè)置，定時(shí)啟動(dòng)抄表程序，讀取電表、與各采集終端連接的各個(gè)電表或附表的當(dāng)前累計(jì)數(shù)據(jù)并進(jìn)行保存。集中器為每塊電表保存基本數(shù)據(jù)。集中器支持點(diǎn)抄操作，即操作員可以在管理計(jì)算機(jī)一側(cè)通過(guò)管理軟件界面，直接選擇某塊電表，讀取其當(dāng)前表底數(shù)據(jù)，獲得人工臨時(shí)抄表數(shù)據(jù)，并可以此進(jìn)行故障檢查。一臺(tái)電表集中器可以管理同一臺(tái)變壓器下的單相、三相電表，每臺(tái)集中器最多可以管理1000臺(tái)電表。分管不同臺(tái)變的多個(gè)集中器可以同時(shí)連接到同一個(gè)節(jié)能管理系統(tǒng)中。在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，可以連接多臺(tái)集中器同時(shí)工作，構(gòu)成大型自動(dòng)化抄表網(wǎng)絡(luò)。集中器根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有關(guān)約束信息，如果在直接抄讀數(shù)據(jù)無(wú)正確響應(yīng)時(shí)，將自動(dòng)搜索中繼路徑，搜索成功后將保存路徑，并通過(guò)中繼路徑抄表；自動(dòng)中繼對(duì)表或終端的約束包括其相序、所在分支線(xiàn)路編號(hào)、是否在同一表箱內(nèi)、是否為同一個(gè)多表模塊。集中器時(shí)鐘芯片具有電池保護(hù)，可以根據(jù)設(shè)置的凍結(jié)日期自動(dòng)對(duì)所管理的電表進(jìn)行表底數(shù)據(jù)凍結(jié)保存，作為每月結(jié)算日的表底依據(jù)。

一個(gè)集中器管理的電表，通訊地址應(yīng)唯一；集中器月凍結(jié)表底數(shù)據(jù)的時(shí)間跨度為一次巡抄的時(shí)間。上位機(jī)通過(guò)管理軟件可直接與集中器進(jìn)行通訊，集中器在接收到上位機(jī)發(fā)送的合法命令后，數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收指示燈同時(shí)閃亮一次，表示接收命令正確并同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的操作。

不論集中器正處于何種狀態(tài)，都會(huì)優(yōu)先響應(yīng)上位機(jī)的通訊和執(zhí)行上位機(jī)發(fā)送的命令。當(dāng)集中器與上位機(jī)通訊結(jié)束并執(zhí)行完上位機(jī)發(fā)送的命令后，重新返回與上位機(jī)通訊前的狀態(tài)，集中器只有在進(jìn)行了正確的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置下載和電表下載后，才能保證抄表工作的正確。因此下載數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，要保證電表數(shù)據(jù)設(shè)置正確。如果發(fā)生數(shù)據(jù)庫(kù)修改，應(yīng)及時(shí)更新集中器數(shù)據(jù)庫(kù)，保證上位管理數(shù)據(jù)庫(kù)與集中器數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性。集中器具有點(diǎn)抄功能，根據(jù)上位機(jī)指令點(diǎn)抄電表數(shù)據(jù)、控制繼電器狀態(tài)；如在通訊過(guò)程中掉線(xiàn)時(shí)，管理軟件將自動(dòng)進(jìn)行重新?lián)芴?hào)操作。

②單相電子式載波電能表。電能計(jì)量由專(zhuān)用計(jì)量芯片的計(jì)量單元完成。由載波微處理器構(gòu)成電能計(jì)量、載波通訊接口、顯示驅(qū)動(dòng)、繼電器控制的主控部分。其工作原理見(jiàn)圖1所示。

主要功能：a.電能計(jì)量功能。計(jì)量芯片精確計(jì)量正、反向有功電能功能，反向電能按正向電能累計(jì)，有效杜絕反向接線(xiàn)竊電。電能計(jì)量線(xiàn)性好、動(dòng)態(tài)工作范圍寬。斷電后，所有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)不丟失，能保持10年以上。

b.電力載波通訊功能。用于電能表參數(shù)設(shè)置及電表底碼的設(shè)置、抄讀；可進(jìn)行電能表繼電器的操作；通信速率：同步通訊，500bps；通信距離：500m（每?jī)蓚€(gè)接點(diǎn)之間）；具有4級(jí)載波中繼功能、擴(kuò)展通訊距離。

c.電能脈沖輸出功能。有功電能量脈沖輸出，用于校表、采集電能量；無(wú)源隔離型輸出端口。

d.斷電控制功能。具有載波遠(yuǎn)程斷電、送電功能。

③三相電子式載波電能表

主要功能：a.計(jì)量功能。計(jì)量芯片精確計(jì)量正、反向有功電能功能，反向電能按正向電能累計(jì)，有效杜絕反向接線(xiàn)竊電。反向指示，反向LED點(diǎn)亮?xí)r為電能反向狀態(tài)。電能計(jì)量線(xiàn)性好、動(dòng)態(tài)工作范圍寬。斷電后，所有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)不丟失，能保持10年以上。

b.電力載波通訊功能。通信速率：同步通訊，500bps；編程內(nèi)容包括電能表地址、標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)數(shù)及電表底碼；可進(jìn)行電能表繼電器的通、斷操作；自動(dòng)抄表系統(tǒng)可以抄讀當(dāng)前底碼、標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)數(shù)；通信距離：500m（每?jī)蓚€(gè)接點(diǎn)之間）；具有4級(jí)載波中繼功能、擴(kuò)展通訊距離。

c.電能脈沖輸出功能。有功電能量脈沖輸出，用于校表、采集電能量；無(wú)源隔離型輸出端口。

二、通過(guò)集抄實(shí)現(xiàn)功能

系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)匯總和功能實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)中心處理系統(tǒng)主要由中心處理工作站以及相應(yīng)機(jī)構(gòu)來(lái)完成。中心處理系統(tǒng)作為整個(gè)系統(tǒng)的最終組成部分，根據(jù)采集回來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，為電力管理提供多項(xiàng)服務(wù)。主要功能為：

1.遠(yuǎn)程抄表。集抄管理中心實(shí)現(xiàn)定時(shí)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程抄表，保證結(jié)算電能表的及時(shí)和準(zhǔn)確，與電力營(yíng)銷(xiāo)網(wǎng)相連后可隨時(shí)進(jìn)行電費(fèi)收取、票據(jù)打印、報(bào)表統(tǒng)計(jì)等操作。

2.電費(fèi)回收。集抄管理系統(tǒng)可利用采集終端的信息發(fā)布功能，向用戶(hù)發(fā)送相應(yīng)催費(fèi)信息，增加電費(fèi)催收的途徑；可利用負(fù)荷控制功能，對(duì)違反電力法和不按時(shí)履行繳納電費(fèi)義務(wù)的，限制用戶(hù)繼續(xù)用電。集抄管理系統(tǒng)還可通過(guò)預(yù)付費(fèi)電能表提供預(yù)售電控制功能，從而增加了電費(fèi)回收的力度。

3.電能計(jì)量及用電秩序管理功能。集抄管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)端電能計(jì)量裝置運(yùn)行狀況的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，為電能計(jì)量及用電秩序管理提供了技術(shù)平臺(tái)。集抄終端通過(guò)數(shù)據(jù)接口，連續(xù)（循環(huán)）將電能表數(shù)據(jù)傳送至中心處理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)電能計(jì)量裝置的運(yùn)行狀況，對(duì)掉電、斷相、失流、逆相序、編程計(jì)數(shù)、時(shí)鐘偏差等異常工況自動(dòng)報(bào)警，同時(shí)記錄事件和相關(guān)數(shù)據(jù)；為用電異常分析提供依據(jù)，開(kāi)展負(fù)荷跟蹤對(duì)比等綜合數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分析功能。

三、系統(tǒng)優(yōu)越性

1.安全性。本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分為兩大部分：即下行載波通訊網(wǎng)絡(luò)、上行通訊網(wǎng)絡(luò)。載波網(wǎng)絡(luò)由低壓電力線(xiàn)承載，通過(guò)低壓電力線(xiàn)以載波方式在電表和集中器之間傳送數(shù)據(jù)。電力線(xiàn)載波現(xiàn)在采用了工頻傳輸方式，即50Hz工頻信號(hào)經(jīng)過(guò)零點(diǎn)技術(shù)，再加上采用獨(dú)特的電壓變化跟蹤技術(shù)，以及獨(dú)特的算法，可以消除各種強(qiáng)干擾電器對(duì)電力線(xiàn)產(chǎn)生的干擾，具有抗干擾強(qiáng)，糾錯(cuò)能力更強(qiáng)，性能穩(wěn)定，誤碼率低等特點(diǎn)。同時(shí)，由于采集器本身帶有中繼功能，通過(guò)中繼抄表距離可以達(dá)到2000～3000m。通過(guò)這些技術(shù)的應(yīng)用可以保證100的抄表成功率。

2.經(jīng)濟(jì)性高，實(shí)用性強(qiáng)。上行通訊網(wǎng)絡(luò)用于集中器與管理計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通訊，采用GPRS、GSM或CDMA網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)通過(guò)交換機(jī)接入管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。從集中器傳回供電部門(mén)利用了現(xiàn)在比較成熟的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)GPRS/GSM方式把數(shù)據(jù)上傳。對(duì)移動(dòng)信號(hào)較弱的地方，不同網(wǎng)絡(luò)之間可任意切換，保證信號(hào)穩(wěn)定性和快速性。不影響載波的使用，并且借鑒了負(fù)控的做法建立了集抄的主站。有了主站以后可以更方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)的維護(hù)和管理，并且可以通過(guò)主站對(duì)系統(tǒng)遠(yuǎn)程召喚和表計(jì)設(shè)置。這樣除了設(shè)備故障，一般的維護(hù)都可以在遠(yuǎn)端進(jìn)行。 每月通過(guò)主站與營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)的接口把數(shù)據(jù)導(dǎo)入營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)進(jìn)行電費(fèi)結(jié)算。為了保證營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)安全性，數(shù)據(jù)不是直接寫(xiě)入營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)，而是先放到一個(gè)中間表。集抄用戶(hù)只能訪(fǎng)問(wèn)中間表，數(shù)據(jù)確認(rèn)后由營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)負(fù)責(zé)從中間表取數(shù)據(jù)。

3.可擴(kuò)展性。系統(tǒng)中集中器與表計(jì)通訊采用先進(jìn)的載波通訊技術(shù)，穩(wěn)定可靠。當(dāng)計(jì)量點(diǎn)增加時(shí)，相應(yīng)地增加表計(jì)的數(shù)量即可完成自動(dòng)抄表系統(tǒng)的擴(kuò)展，不涉及重新布線(xiàn)，擴(kuò)展成本低。

4.經(jīng)濟(jì)性。通訊網(wǎng)絡(luò)的建立，應(yīng)按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行配置，也可充分利用現(xiàn)有通訊網(wǎng)絡(luò)，節(jié)省投資。第1環(huán)節(jié)，從電表到采集器采用表計(jì)485口通訊，由于可以從表計(jì)485口直接把表計(jì)讀數(shù)取出，可以保證采集的數(shù)據(jù)與表計(jì)絕對(duì)一致。而數(shù)據(jù)采集直接尋找表地址，使得換表后可以自動(dòng)檢索到新表進(jìn)行資料更新，各表數(shù)據(jù)線(xiàn)可采用串聯(lián)的方式，布線(xiàn)更加簡(jiǎn)便。

四、經(jīng)濟(jì)效益分析

1.提高企業(yè)線(xiàn)損分析能力。集抄系統(tǒng)提供了即時(shí)抄表、定時(shí)抄表和凍結(jié)抄表等功能，凍結(jié)抄表就是專(zhuān)門(mén)為線(xiàn)損分析設(shè)計(jì)的，可以保證抄表時(shí)間的一致性。這樣低壓臺(tái)區(qū)的線(xiàn)損分析就十分精確的，而且系統(tǒng)還提供了異常報(bào)警功能。因此集抄系統(tǒng)應(yīng)用在“高線(xiàn)損臺(tái)區(qū)”分析和反竊電工作中會(huì)十分有效。

2.降低成本，提高工作效率。進(jìn)行自動(dòng)抄表系統(tǒng)的建設(shè)，可以有效減少員工的抄表收費(fèi)時(shí)間，達(dá)到減人增效效果。同時(shí)可減少車(chē)輛及其他費(fèi)用的支出；對(duì)用電設(shè)備的不明損壞或者誤差問(wèn)題；或者漏抄、錯(cuò)抄、估抄等。而電力稽查人員又不是時(shí)時(shí)刻刻的去現(xiàn)場(chǎng)，不能早發(fā)現(xiàn)這些直接會(huì)導(dǎo)致電能量減少的事件；而自動(dòng)抄表系統(tǒng)可以有效實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)行為，可以有效減少這類(lèi)問(wèn)題；提高了用電稽查的效率，提高了經(jīng)濟(jì)效益。運(yùn)行自動(dòng)抄表系統(tǒng)可以有效減少抄表的距離，可以有效提高抄表人員的工作效率，降低工作量。同時(shí)對(duì)減少了抄、核、收各個(gè)環(huán)節(jié)人為因素，對(duì)于杜絕人情電、關(guān)系電、權(quán)利電及規(guī)范電工行為方面意義重大。

3.減少違規(guī)行為，規(guī)范客戶(hù)的用電行為。日常用電過(guò)程中，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)偷電或收電費(fèi)難的問(wèn)題，出現(xiàn)這類(lèi)問(wèn)題時(shí)，用電稽查人員常常很難處理。如果運(yùn)行自動(dòng)抄表系統(tǒng)，可以實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶(hù)的用電行為，如果有異常用電行為或用電事故，主站會(huì)自動(dòng)以短信的形式發(fā)送給責(zé)任人，這樣責(zé)任人第一時(shí)間可以知道用戶(hù)的用電情況；可以有效防止用戶(hù)違章用電行為，達(dá)到一種威懾的效果。

4.提高電能數(shù)據(jù)的抄收及時(shí)性和準(zhǔn)確性。自動(dòng)抄表可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)備時(shí)間自動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)的功能，而電費(fèi)結(jié)算和線(xiàn)損分析對(duì)抄表的結(jié)算日電量又很重視。自動(dòng)抄表可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)這些功能。有效的提高了抄表的時(shí)效性、準(zhǔn)確性。

5.提高了用電管理的管理先進(jìn)性能力。運(yùn)行自動(dòng)抄表系統(tǒng)是將電能計(jì)量數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、傳輸和處理的系統(tǒng)。它克服了傳統(tǒng)人工抄表模式的低效率和不確定性，能夠體現(xiàn)管理的效率和經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況；過(guò)去都是人工抄表，人工計(jì)算、人工稽查，信息采集管理系統(tǒng)可以有效提高管理的技術(shù)手段，可以降低員工的日常勞動(dòng)強(qiáng)度，可以為員工提升系統(tǒng)抄表方面的知識(shí)技能；提高了員工的自身競(jìng)爭(zhēng)能力；從而提高了電業(yè)局整體人員的素質(zhì)。提高用電管理的先進(jìn)性，推動(dòng)了電能管理現(xiàn)代化進(jìn)程。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)集中抄表技術(shù)水平、集中抄表的投資成本、抄表的效率、可靠性和準(zhǔn)確度、管理體制提出了更高的要求。電能計(jì)量集中抄表技術(shù)發(fā)展較快，在選用產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)選用較為成熟的產(chǎn)品，避免重復(fù)投資，從而使電能計(jì)量集抄技術(shù)真正成為企業(yè)降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益和管理水平的有效手段。

（作者單位：陜西漢陰縣供電分公司）