大学电能计量基础及新技术(第二版)-吴安岚-PPT文稿资料课件PPT
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大学电能计量基础及新技术(第二版)-吴安岚-PPT文稿资料课件PPT,大学,电能,计量,基础,新技术,第二,吴安岚,ppt,文稿,资料,课件
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第5章 特殊电子式电能表和自动抄表系统 第一讲 机电式脉冲表光电转换器,区别正转与反转,第二讲 抄 表 技 术,一、 本地抄表技术 抄表技术分为:本地抄表技术、远程抄表技术。同时存在、互为补充,各有侧重。 本地抄表-计量仪表的抄表数据是在表计运行现场或本地一定范围内通过人工或自动方式获得的。 方式简单、抄表人员使用抄表器定期到辖区内,根据抄表器内部存储的表号将电量信息填人抄表器中,然后将抄表数据返回电力营销部门由上位机处理。,抄表器硬件构成,要求: 工作可靠,存储容量大、功耗低、轻便耐用、便于携带、抗摔打、耐低温 。外壳和液晶显示都采用特殊材料。,1中央处理器CPU 2存贮器 3显示器 4键盘 5串行通信接口 6电源监测与失电数据保持,二、抄表器主要功能,1、抄表功能-接受上位机数据,携带现场。固定顺序自由顺序抄表。完成任务交计算机房,数据传给上位机。 2计算功能-上位机进行多种电价、电费计算。 3估抄功能-键盘设置估抄键,按估抄键后,看到上月示数,估抄数据打上标志,算实抄率。 4纠错功能-设变化允许值,超出,报警,确认无误后,输入抄表器;有错误,重新输入。 5、统计功能-随时统计抄录户数、估抄户数、漏抄数。 6检索功能-按用户号码和表号码进行检索和查询。 7报警功能-误操作、输入错误、电源电压过低、掉电。 8通信功能-同时多台抄表器与上位机通信。 9设置密码功能-开机密码、编程密码。,三、上位机的处理功能,数据的分离、组合、类型转换,管理上位机与抄表器间的数据通信,表故障分析、统计、打印、数据恢复,下传数据。 1下传数据到抄表器-表号、用户姓名、地址、表类型、抄表时间、上月费率数据、上月表状况 、费率、本月表状况。超户,报警。 选已发行收据的,报警。 2回传数据到上位机-按用户编码,重复回传,报警。 3电能表故障统计-按街道,表丢失、表位变动、玻璃损坏、停转、铅封丢失、倒转、无人、更名。打印实抄、估抄户数。 4修改下传数据参数-电量上下限、平电价、管理费、附加费、日期-按地区、用户修改。 5数据恢复-回传时,故障或掉电,正常后可恢复数据。,二、 自动抄表技术 不需到达现场,用特定的通信方式将电能表所记录的各种数据传送到远程主控站的计算机网络中,并由软件对数据进行统计、分析和计算(AMRS)。,按通信介质分: 有线自动抄表、无线自动抄表。 按通信方法分: 载波自动抄表、总线式自动抄表。,一、系统基本组成,1自动抄表功能的表-最基本最末端的设备。 2采集器-连接十几台或几十台表,将表传来的数据接收、累计、存储,在需要时以某种方式向上一级发送。-充电电池后备,电源停电时向表供电。硬件看门狗和软件看门狗技术不死机;红外通信功能,联系中断时,半自动抄表。 3通信网络-信道,数据传输的通道。从集中器到主控站间为上行信道:电话网、电力网、无线通信网;从集中器到采集器间为下行信道。电力网、RS485总线网、有线电视网。每段可以相同或不一样。,4、集中器(系统核心)-接收主控站命令,依次抄收并储存采集器数据,传至主控站。RS485和电话线接口。 (1)数据采集和储存。据设定的抄读间隔自动采集各用户的数据,并储存两个抄表周期。 (2)设置功能。当地或远方设置抄读间隔及自动抄表日,防非授权人操作。 (3)远程监控功能。监控电能表运行并进行分析。 (4)校时功能。被后台系统校时,日计时误差士3s天。 (5)通信功能。与采集器和主控站远方通信。 (6)自诊断和异常信息记录功能。系统自检,通信中断时,记录中断时间,5调制解调器-Modem(modulatordemodulator的缩写)-“猫”-数字信号和模拟信息间的“翻译”。实现了基于数字信号的计算机与基于模拟信号的专线系统之间的连接。-有三个接口:与PC机的接口,与电话机的接口,与普通电话交换网的接口。,6主控站计算机数据处理系统-由工作站和相应软件构成 (1)远程设置集中器运行参数。 (2)抄收整个系统中所有电能表的数据。 (3)主控站可远程对用户电能表进行送、断电控制。 (4)运行数据库,生成电量日报、月报,进行电费结算。 (5)对异常用户警告。,二、载波自动抄表技术(上行信道:电话网),1媒介-低压电力线、双绞线、同轴电缆。避免重新架线,投资和维护少成本低。数据调制到高频信号上,放大耦合到电力线上。接收方耦合分离高频滤去干扰、放大解调还原数字信号。 影响因素:电力网络的阻抗特性及其衰减,制约传输距离;噪声,决定传输质量。 (1)配电网的特性及衰减。导体本身阻抗小,对不同频率略有变化。但配电网中负荷接人切除,电器开与关,使信道复杂时变,使信号衰减。 (2)噪声-脉冲噪声:雷电、大负荷投切-交直两用电机、可控硅调压、电视接收机及电脑。白噪声(热噪声)始终存在,与温度成正比。串音-两根线相互干扰。,2扩频载波通信技术基本原理,香农信道容量公式: C = Wlog2(1+PN) C-信道容量; P-信号功率; W-频带宽度; N-白噪声功率。 原理-频带宽度W和信噪比PN是可以互换的,增加W ,就可以在较低的信噪比下,用相同的C以很小的差错概率来传输信息。 扩频通信-传输信息的信号带宽远远大于信息本身带宽。某种原因引起信号衰减时,只会使一小部分频谱衰减。,三、无线远程自动抄表系统,四、GSM远程自动抄表系统,上行信道-用全球移动通信系统GSM和短消息服务业务SMS作为无线传输网络,资源省,建网快,投资少。-由用户端、主控站、GSM通信系统三大部分组成。 主控站用无线调制解调器,通过GSM无线网络,分别向各个电能表抄表模块发送“抄表短消息”,电能表抄表模块收到“抄表短消息”后,向集中器发送“抄表指令”,集中器抄读各采集器采集的表数据,将数据组织成“电能表读数短消息”,通过抄表模块把信息回传给主控站。 特点:运行可靠-抗干扰性、稳定性、可维护性、功能扩展性均具优势,只要电信部门GSM网能正常工作,系统就能正常工作。覆盖GSM网能覆盖到的所有范围。,五、RS485总线方式的自动抄表系统,第3讲,远方自动抄表技术,自动抄表系统(AMR: Automatic Meter Reading): 指采用计算机网络、通讯、电子技术,通过专用设备对表计数据自动读取和处理的全过程。 自动抄表系统从实现方式划分,可分为本地抄表方式和远程抄表方式。 现场抄表方式有红外抄表、无线抄表等,远程抄表方式有RS-485总线抄表、电力线载波抄表、LonWorks网络抄表、以太网抄表等 。,主站PC机,掌上抄表器,抄表集中器,电表2,电表3,电表4,电表n,RS485+,.,本地抄表技术,本地抄表技术是指在表计运行的现场或本地一定范围内通过人工或自动方式获得电能表数据。,微处理器CPU,存储器,显示器,输入输出设备,键盘,串行通讯接口,抄表微机,存贮器RAM,程序存贮器EPROM,电源监测与失电数据保持,单片机,点阵式图形液晶显示器,远程自动抄表,6、电源监测与失电数据保持 抄表器由抄表人员随身携带,外出抄表,工作流动性大,条件艰苦。因此,要求抄表器必须能够防止失电情况,在强烈振动和落地的情况下不丢失数据。抄表器供电电压为2.73.6V,工作电流在15mA左右。,远程自动抄表系统结构,四级 网络,主站系统,集中器,采集终端,电能表,终端设备,核心单元,通讯终端,后台系统,通讯,实例运行情况 一,西安供电局临潼供电分局土产公司家属院2004年3月投入试运行。,供电局集抄实例,安装70户预付费户表,其中5户为多费率形式。系统采用IC卡预付费方式进行售电,采用低压电力载波远程抄表方式进行用电管理及现场监控,临潼供电分局IC卡预付费集抄系统组成,“该装置运行成功实现了“营业管理规范化、科技进步实用化、效益最大化” 。该系统彻底解决了收费难、交费难(问题)、提高了营业管理水平”。,西安供电局户县供电分局户县武装部安装39户预付费户表,到目前已安全运行7个月。电表“实际表读数与集抄数据完全一致,抄到率100%”,克服了单一预付费电表管理部门不能监控用电情况的弊端,解决了单一集抄表不能预付费问题,台区设置总表可实时进行线损分析 ”。,供电局集抄实例,实例运行情况 二,实例运行情况 三,陕西省潼关电力局2005年6月开始在全县范围内实施集中抄表及营配自动化管理系统工程,截止2006年12月,历时一年半, 建成了覆盖全县的集中抄表及营配自动化管理系统工程。共安装10千伏馈路计量装置18套,高压客户计量装置423套,配变台区线损考核计量装置364套,在客户端安装单相载波电能表3.4万块,安装三相动力载波电能表3540块;完成投资2010万元。 系统由电表(无线网络表、485总表及载波电度表)、集中器、计算机和后台软件及等部分组成。载波电能表的抄收是由内置采集模块采集电量,通过低压电力线载波将数据传送至台区集中器,集抄核算中心通过电话线召抄集中器,完成数据传输。无线网络表则是通过GPRS无线网络自动上传到后台管理中心。,实例运行情况三,在经济效益上,节省了人力成本又增加了电费收入。 以全县4万用电客户为例,每个员工管理400户,需要100人,每年人力成本150万元,实施集抄可节约三分之一的人力成本,约50万元。 集抄系统最显著的效益体现在降损上,该系统提供的表计异常报警和防窃电功能 ,从管理上杜塞了漏洞。实施集抄前,综合线损率在10左右,实施集抄后,综合线损率基本在7,降损幅度在3左右,一年减少电量损失500万千瓦时,增加电费收入225万元,供电局集抄实例,自动抄表系统的现状与发展,自动抄表系统大致可分为4个系统:关口系统、大用户系统、配变监测系统和低压集抄系统。 低压集抄系统恰好可以为供电企业规范台区管理提供很好的技术手段,对于降低台区线损、减少台区管理人员的数量、为用户提供更优质服务等方面都有非常重要的作用,这些因素正激励着低压集抄系统的需求。,低压载波自动抄表系统的应用存在的问题:,一、系统适应能力差。体现在:好的台区,比如城市小区,全部是新的楼房,布线比较规范,一般300只表左右的台区,1-2个小时能达到100的实抄率,这样的台区占13左右;普通台区,比如旧城区改造后的台区,300只表要十几个小时、甚至更长的时间才能达到100的抄收,这样的台区占1/3左右;比较差的台区,比如城乡结合部,或者农网,存在大量的平房与楼房混装的台区,或者线路过长的台区(线路在500米以上),一个集中器无法达到100的抄收,有些表难以抄回,甚至增加多个集中器后仍然无法达到一天100的抄收,这样的台区占1/3左右。,低压载波自动抄表系统的应用存在的问题:,二、即使实现了一天100的抄收,但抄收时间太长,比如几个小时,甚至十几个小时以上,抄收不实时。这样,无法做到对欠费用户的实时控制功能,该停电的停不下来,该送电的送不上去。没有实时性的抄收,线损的计算就不准确,也无法对窃电用户进行监测。,低压载波自动抄表系统的应用存在的问题:,三、相邻台区串扰严重。虽然已解决了串扰抄错数据的问题,但无法解决串扰带来的抄收效率降低的问题。目前解决的办法是相邻台区错开抄表时段,但却给台区维护、安装调试等带来很多麻烦,尤为严重的是因为分配给每个台区的有效抄表时间大大减少,从而影响了电能表的实抄率。,低压载波自动抄表系统的应用存在的问题:,四、 电能表质量水平有待提高。体现在故障表增多,通讯的成功率受晶振精度影响相当大。由于温度等原因造成频偏后,电能数据无法抄回,大大增加了服务成本。挽救的办法是用大量的人工服务来弥补技术上的缺欠,从而维持自动抄表系统的正常运行。,低压载波自动抄表系统的应用存在的问题:,五、一个好的系统应该是开放的、可扩充的,技术上应有前瞻性。一套新系统的运行,因为投入了大量人力物力,电力部门作为投资方当然希望尽可能延长它的使用周期,其目的也是为日后的营业体制改革储备技术装备,寄希望它能够随着管理需求的发展产生更多的功能,比如,开盖纪录、故障信息的主动上传、新装表的自动识别等等。目前使用中的系统,还不能实现这些要求。,要实现低压集抄系统的实用化,必须解决集中器到电能表之问的通信问题,其中无线通信技术近年来发展迅速,若在规模试点中妥善解决应用、工程等问题,有可能实现低压集抄系统的实用化;在电力线载波通信方面,改善载波通信的效果,可以从三个方面着手: 一是改善电力线通信信道特性,使低压电力线网络更加适合载波信号的传输; 二是提高载波点对点通信能力,提高点对点通信可靠性; 三是进一步研究自动路由技术,提高中继转发能力。 其中第一条牵涉到低压电网的改造,低压电力网络特性非常复杂,对其进行研究、规范和改善将是一个长期的过程,不能求得速战速决,而应稳步慎重推进;第二和第三条则正是当前所有计量表计研发制造企业关注的技术重点。,低压集抄系统在未来的发展中可能呈现的特点,一、多种通信技术共存。这种局面一方面使各种技术都有机会展示各自的优势,有利于技术之间的竞争与发展,但另一方面,过多的技术无序竞争,且不能实现互联互通,将给实际应用带来诸多选型、实施、维护方面的困难,不利于系统的顺利发展。,低压集抄系统在未来的发展中可能呈现的特点,二、系统功能需求明确。不再提出超出实际需要且又难以实现的功能需求(如任意时刻对于任意电能表的实时数据抄读),而是根据技术发展状况和实际管理需要,偏重于冻结数据抄读、月度线损计算等实际且比较容易实现的功能。 功能的第一个层次是:数据抄读,这类需求主要注重冻结数据的可靠抄读,以代替人工抄表;第二个层次是:用电监测管理,这类需求在第一类需求的基础上,增加预付费、电能表通断电控制等功能,系统在数据抄读的基础上,具有对用户用电情况进行分析、收费管理、负荷控制等各种功能;第三
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