四表合一集抄系统简介.doc

四表合一集抄系统简介目录一、概述21.1电表管理的现状及存在的问题21.2创新内容31.3系统选择3二、系统结构及构成42.1系统结构图42.2系统构成4三、系统功能53.1系统基本功能53.2系统扩展功能7 33 设备功能71集中器72网络电能表83采集终端94手持设备95主站系统10四、系统指标114.1系统传输可靠性114.2电气性能114.3电力线载波信道上的信号传输特性124.4结构和机械性能134.5气候环境条件134.6安全性能134.7电磁安全性（EMC）144.8可靠性14五、前实际达到的状况错误！未定义书签。51 主站 .1452 集中器 .1453 网络电能表和手持抄表器 1454 资质 .1455 挂网情况 .1556 已获国家创新基金77.5万元15一、概述1.1、电表管理的现状及存在的问题众所周知，目前国内各地都在大力推广居民家庭用水、电、气、暖的一户一表，但由于这几个行业的管理都自成体系，四个系统各自为阵，各自按自己行业的管理模式开展工作，虽然在抄表问题上有许多相似之处，但由于行业管理的原因，无法形成资源共享，这样一来，抄表的工作量就很大。由于水表、电能表、气表和暖表各自的特殊性不同，每户的水表、暖表和气表一般都安装在室内，电能表安装在室外，抄表人员必须到每家每户抄写用量（水、电、气、暖会分别各自抄表，水表、气表、暖表抄表人员必须进入每家每户室内抄写用量）；既非常麻烦，又费事。这样抄表效率低，劳动强度大，还可能因人为失误抄错数据，引起一些矛盾；所抄数据由抄表人员带回单位或小区相关部门汇总处理，再通知用户到指定地点交费。由于每户人家的作息时间不同，上下班时间不一样，加上可能出差在外等原因，使抄表人员常常走空路，多次上门都无法完成抄表工作，影响整体抄表收费工作的正常进度；另外，随着人们生活习惯的不同，个性化要求越来越高，保护个人隐私和防盗意识的增强，也会增加抄表人员进入用户家抄表的困难，无形中给抄表人员增加了较大思想压力，直接影响了抄表收费的效率和服务质量。目前的抄表收费方式主要是以人工抄收为主，小范围逐步使用预付费方式和选点试用自动抄表系统。预付费方式的使用，从道理上讲可以减少抄表收费的压力，方便用户，但由于水、电、气、暖的不同特点和不同管理系统，加上各自管理部门和用户对这几种预付费方式的认识不同，使得水表、电能表、气表、暖表同时采用预付费方式的可能性大大降低，实际应用中很少出现，只要有一种表不采用预付费方式，抄表人员上门抄表就不可避免。目前试点的各个自动抄表系统也都是按各自行业各自进行的，除了系统本身的可靠性和实用性外，还存在一个致命缺陷，那就是：同一个单位或小区同时运行四套不同类型的自动抄表系统是不可想象的，这样既浪费资源，增加建设成本，又容易引起系统间干扰，产生系统混乱；水、气、暖要各自独立建网需解决信道问题，因而难度不小；同时，同样存在各自管理部门与用户对自动抄表系统的认识问题，因此，要在一个单位或小区内采用多套自动抄表系统是不可能的，而只使用一种自动抄表系统从本质上讲是不能真正解决单位或小区抄表问题的，从某种意义上讲对单位或小区而言是一种资源浪费。故要很好的解决单位或小区自动抄表问题只有突破四种行业管理模式的壁垒，将单位或小区水表、电能表、暖表和气表的四个抄表问题转化成一个抄表问题，这样就可以建立一套完整的自动抄表系统，统一对水、电、暖和气表进行自动抄表收费和管理；这样才能真正解决现行人工抄表存在的诸多问题，提高劳动生产率，提高服务质量，克服人为差错，使整个抄表工作上一个新的台阶，为抄表收费建立一套科学适用的管理新模式。12、 创新内容 自动抄表的概念提出已有多年，但一直进展不大，其中最关键的就是表计到集中器之间的这段信道问题没办法解决：一个是数据传输的可靠性、实时性，另一个就是建网。电表能利用电力线不需另外布线就能很好地解决这个问题。 为了使抄表收费更加方便、快捷，提高管理水平，服务用户，利用现阶段的有关新技术成果，我们经过认真分析、思考，提出了将水表、电表、暖表和气表四者溶为一体的自动抄表控制系统的设想，即：水表、电表、气表和暖表共同使用电表系统提供的通信信道，由集中器将采集到的水、电、气、暖表的数据分别上传到各自的管理部门；各管理部门也将各自的命令数据通过集中器下发到各自的计量表。它跨越了水、电、气、暖管理分离的障碍，突破了水、电、气、暖各自独立管理的壁垒，在相关技术的支持下，实现了资源共享，完成水表、电表、暖表和气表的自动抄表控制工作。既弥补了目前抄表工作中存在的诸多缺陷和使用不便，又很好的解决了多个管理系统的融合问题，很好的满足了各自行业管理的现实需要，真正实现抄表收费、管理的自动化，为自动抄表系统开辟一条科学有效的新途径。 1.3、系统选择为了使自动抄表控制系统更加科学有效、更加实用，经过我们对短距离无线电（RF）技术、电力线载波（PLC）技术的现状和使用情况的分析和调查研究，提出了将短距离无线电（RF）技术与电力线载波（PLC）技术相结合的总体设想，将这些技术有机的融合在一起，构建一套实时双向、通讯速度和效率高、安全可靠、安装使用方便的自动抄表控制系统。特别是系统中电表的设计要求远远超出了普通电表的概念，它不仅具备普通电表的计量功能，还担负着水表、气表、暖表数据的上传下达和通讯中继任务。另外，气表、水表和暖表中都须包含有RF单元。二、系统结构及构成2.1、系统结构图手持设备主站系统USB、蓝牙、红外、RS232 专用无线电、GPRS、公用电话、 光纤、宽带网等集中器一集中器N集中器三集中器二 电力线、RF、RS485、蓝牙、红外、等 蓝牙、RF、红外采集终端电表1A电表12电表11 电力线、RF各种表计、下一级采集终端端电表2B电表21电表22 电力线、RF 电表pM电表p2电表p1 RF水、气、暖表C水、气、暖表2水、气、暖表1 22、系统构成该集抄系统主要由主站系统、集中器、手持设备（PDA/手持抄表器）、基本计量仪表单元（网络电能表、智能水表、智能气表和智能暖表）等构成。远方主站系统与集中器之间的通信信道可以根据具体情况选择不同的通信信道：如专用无线电、GPRS、公用电话线、光纤或宽带网络等；主站系统与手持设备之间的通信信道可以根据具体情况选择不同的通信信道：USB、蓝牙、红外、RS-232等；集中器和网络电表、采集终端之间采用PLC（电力载波）和RF（短距离无线）双信道互补冗余方式通讯，与多功能表间采用RS485通信；手持设备与集中器之间采用蓝牙、红外、RF等多信道（任选其一）方式通讯；手持设备与载波表之间采用RF（短距无线）方式通讯；网络电表与水、气、暖表之间采用RF通讯。集中器作为抄表系统中的网络节点，手持设备既可作为集中抄表系统的一种辅助设备，也可作为独立集中器抄表系统的主要设备。一个主站系统可以管理多个集中器，一个集中器下辖多个电力载波电能表。主站: 主站是指通过远程信道或手持设备对集中器中的信息采集，并进行处理和管理的设备。通常采用远方计算机设备作为主站，该站采取主动方式对数据流进行控制，主站在一定范围内可以和不同地区的多个集中器进行数据交换。集中器: 集中器是指能主动收集各网络电能表和（或）多功能电能表或采集终端的数据，并进行处理储存，同时能和主站或手持设备进行数据交换的设备。PDA/手持抄表器: 指能够近距离直接与主站系统、集中器、单台网络电能表、采集终端进行数据交换的手持设备。采集终端: 采集终端是指用于采集单个或多个用户表（水、电、气、暖表）的量信息，并将它处理后通过信道将数据传送到上一级设备（采集终端或集中器）或将上一级设备的命令转发到下一级设备的专用模块。网络电能表:网络电能表是指具有计量、数据记录、存储、通信中继以及通过信道与系统上一级（采集终端或集中器）的设备进行数据交换能力的仪表。三、 系统功能3 1系统基本功能1、 抄收功能（1） 冻结抄收：系统可以通过定时或广播冻结对四（水、电、气、暖）表进行计量数据采集；（2） 实时抄收：系统可以直接对四表进行实时数据（工作参数、计量数据）采集；（3） 多方式抄收：系统既支持由主站系统通过远程信道对管辖范围内的集中器、四表进行数据采集，也支持由手持设备在现场通过集中器对四表进行数据采集；同时支持手持设备在现场通过RF直接对四表进行数据采集。2、 参数设置功能（1） 表号（地址）设置：可以通过通信信道对采集终端或四表进行初始化，从而设置、修改采集终端或四表的表号（地址）；（2） 基本计量单元参数设置：可以通过通信信道设置、修改基本计量单元的各类参数。如设置、修改电能表脉冲常数等。3、 系统安全控制功能（1）密码控制功能：主站/手持设备与集中器的通信以及集中器/手持设备与四表/采集终端的通讯具有用户可以修改的密码控制功能；（2）网络电能表参数设置的硬件控制功能：电能表参数设置功能具有可以铅封的硬件闭锁装置；在解锁状态下，才可以进行参数设置；4、 通信管理功能（1） 系统初始化功能：在系统初次上电时，系统具有自动初始化功能（给每只表及采集终端分配地址）、进行低压配网的网络拓扑分析，为中继路径自适应准备条件；（2） 通信中继功能：在距离较远时，系统能通过多级中继的方式进行较远距离的通信；（3） 中继路径自适应功能：在系统不能实现规定的信道最终指标条件下，系统自动启动中继路径自适应功能，实现规定的信道最终指标；（4） 系统路由动态修改功能：由于低压载波信道具有很强的时变属性，所以抄表系统的通信管理也应该具有动态修改功能。动态修改功能通过集中器自动进行路由维护优化，即学习功能。也可由人工干预进行路由维护。（5） 双信道自适应功能：集中器和采集单元（网络电表及采集终端）以及采集单元与采集单元之间的通讯采用PLC和RF双信道互补冗余方式。在通讯过程中，它们能根据当前的通讯情况自动选择最适当的信道。5、 时钟校对功能系统可以通过信道进行全网统一的定时或实时校时；6、 系统监测诊断功能系统具有一定程度的异常、故障监测与诊断能力，提供报警或提示；7、 控制功能为了适应多样化的营业管理政策，系统可以通过信道，远程控制网络电能表的跳合闸及其它表计开/关（要求对应表计有该功能）；8、 事件记录对每次的操作（参数设置、密码设置/修改、跳合闸或开关控制等）进行记录，以备查询。3 2系统扩展功能1. 系统对象的扩充：系统主要数据采集对象是居民用单相网络电能表及其它三表；但考虑现场实际需要，可以扩充采集对象，包括具有其他数据采集信道的单、三相电能表等；2. 采集数据类别的扩充：系统主要数据采集类别是四表数据；但考虑现场实际需要，可以扩充数据采集类别，包括其他数据，如工作状态、工作参数、定值等。；3. 能量平衡统计功能：在同时具备供、用电电能计量数据采集的前提下，系统应该具有能量平衡统计功能；为电网优化管理提供数据支持；4. 预付费功能：系统可以通过远程信道实现无卡预付费功能；5. 表号自动搜索功能：在系统初始化过程中，可以实现网络电能表表号自动搜索功能；6. 防窃电功能：系统能通过采集单元收集窃电信息，提供报警和提示3 3设备功能1集中器抄收功能：通过主站系统或手持设备对四能表进行实时抄收和冻结抄收。控制功能：通过主站系统或手持设备对网络电能表进行跳合闸等、对其它三表进行开关控制操作。设置功能：通过主站系统或手持设备对集中器进行密码、抄收间隔、定时策略、校时等参数的设置。通讯功能：支持与主站系统通过GPRS、PSTN、光纤和ETHERNET的远程通讯；支持与手持设备的蓝牙、RF和红外通讯；支持与网络电能表、采集终端的PLC和RF通讯。数据处理功能：支持对四表和采集终端的数据进行存储、分析、转发等处理。路由管理功能：提供自动路由建立、路由自适应（学习功能）维护、人工路由设定、路由数据存储及上传等功能。安全管理功能：与主站系统、手持设备、四表、采集终端之间采用可维护的密码通讯；对关键数据可进行加密传送；对每次作进行记录。校时功能：支持通过主站系统或手持设备进行全网校时。审计功能：记录关键的事件和操作以便于事后审计和跟踪。如记录对四表的每一次控制类操作、参数设置、每一次系统校时等。自检功能：提供系统上电自检功能。报警功能：对系统故障、窃电、工作异常等事件以多种方式进行报警。如采取指示灯警示、事件上传等方式。2 网络电能表计量精确：满足相应标准规定。多规格：根据不同用户，电能表可以是单相、三相、多时段、多费率、多功能等表。多通道：支持短距离无线电（RF多频点，自动跳频）或/和低压电力线载波（PLC多址）与集中器、抄表器、表计之间进行通讯。以PLC为主。安全管理：设置多级访问密码和合法台区、集中器标识，防止非法访问。定值修改：可由远程进行定值修改、参数设置。远程控制：可由远程控制开关进行跳合闸操作。超负荷断电跳闸。通讯中继：具有多级通讯中继功能。操作记录：对表计的每次操作都有记录。 事件记录：表计的每次事件都有记录。 收集邻居信息：记录本台区、本集中器控制的本单元能接收到数据的最新10个单元。防止窃电：电表具备防窃电功能。防止掉电：数据和时钟具备防掉电功能。3采集终端采集：能根据预先设置的任务进行定时采集所辖表计的数据； 数据通讯：能根集中器、表记、别的采集终端间进行数据通讯。双信道备份：RF、PLC双通道通信。以PLC为主。接力中继：能进行多级中继接力通讯。 安全管理：设置多级访问密码和合法台区、集中器标识，数据加密编码,防止非法访问。收集邻居信息：记录本台区、本集中器控制的本单元能接收到数据的最新10个单元。4手持设备5主站系统四、系统指标4 1系统传输可靠性1、 抄收成功率抄收成功率= 抄收成功表数 / 应抄读总表数在国标698（低压电力用户集中抄表系统技术条件）6.5.1试验条件下（不低于30个载波表）：l一次抄收成功率 97%在国标698（低压电力用户集中抄表系统技术条件）附录B现场验收条件下（不低于250个载波表，运行时间3个月以上）：l一次抄收成功率 85%l时段抄收成功率（24h） 97% 实际收成功率： 99%2、 残留差错率残留差错率是规定时间内被错误接收且未被检出的数据块（帧、信息包、报文等）的数量和发送的数据块的数量的比值。参考IEC 60870-5-1，在比特差错率为10-4时，数据完整度可分级如下：I1级：残留差错率10-6，如采集用电量，采用CRC16校验。（注：如该用电量用于经济目的，例如用于付款，应提高残留差错率要求）I2级：残留差错率10-10，例如发送设置参数、低压配电网中的遥控命令。可采用CRC32校验。实际为：CRC16，要改为CRC32很容易。3、 电能数据抄读总差错率对所有用户电能表的累计电能数据抄读的总差错率，在国标698（低压电力用户集中抄表系统技术条件）6.5.1的试验条件下和在国标698（低压电力用户集中抄表系统技术条件）附录B的现场验收条件下都应等于零。实际为：042 电气性能1、 电源电压参比值与允许偏差频率：50Hz，允许偏差：5%+5%；电压：220V/380V，允许偏差：20%+15%。2、 电压降落和短时中断电压降落和短时中断不应使系统及组成系统的各设备损坏或死机，试验后，内存数据及程序不改变，并能正常工作(包括时钟)。3、 功率消耗：电能表：消耗的视在功率不大于5VA，有功功率不大于W；传输状态下功耗的增量不大于5VA、3W。采集终端：消耗的视在功率在非传输状态下不大于0.5VA/户，有功功率不大于0.3W/户；传输状态下功耗的增量不大于5VA、3W。集中器：功耗不大于15VA、10W。4、 停电数据保持：电源瞬时及长时间断电时，设备不出现误读数并应有数据保持措施，数据保持时间，至少保持四个月以上；电源恢复时，保存数据不丢失，内部时钟正常运行。5、 系统时钟精度：在没有进行系统校时状态下，时钟误差不超过5s/day；系统连续停电一周，后备电池保持时钟正常运行，时钟误差不超过30秒；43 电力线载波信道上的信号传输特性1、信号频带：采用低压电力线载波通信时，其载波信号频率范围为3kHz500kHz，优先选择120kHz。2、最大输出电平：（）3kHz9kHz频带的最大输出信号电平为134dBV；（）9kHz95kHz频带的最大输出信号电平：（）小于5kHz带宽的窄带载波的最大输出信号电平： 9kHz 时为134dBV， 95kHz 时为120dBV，9kHz95kHz时随频率的对数呈线性下降；（）不小于5kHz带宽的宽带载波的最大输出信号电平为134dBV；（）用200Hz带宽的峰值检测器测出的最大输出信号电平为120dBV。（）95kHz500kHz频带的最大输出信号电平：一般为116dBV，工业区应用时不超过134dBV。、使用频带外的乱真发射：（）9kHz150kHz频带的最大干扰电平不大于60dBV；（）150kHz500kHz频带的最大干扰电平不大于50dBV；（）大于500kHz频带的最大干扰电平不大于46dBV。44结构和机械性能1、结构：安装于现场的设备，其外壳应密封，其防护等级户内设备符合GB/T4208规定的IP51级要求；户外设备符合IP54级要求。设备能加封，以防止非授权人员操作。2、机械性能：能承受正常运行中的机械振动及常规运输条件下的冲击，设备不发生损坏和零部件松动脱落现象试验后，系统能正常运行。45 气候环境条件根据安装场所，温度和湿度条件分为以下三级：机房（A）：温度为 +5+40, 相对湿度75；户内（B）：温度为 -10+50, 相对湿度90；户外（C）：温度为 -25+70, 相对湿度95；括弧内的符号为三级气候环境条件的标志代号。对于特殊用途，可规定其它温度值。46 安全性能1、绝缘电阻：设备电气回路对地之间施加直流500V电压，在正常条件下，绝缘电阻不低于5M；在湿熱试验条件下绝缘电阻不低于2M。2、工频耐压：设备电气回路对地之间施加有效值为2kV的50Hz正弦波电压1min，不出现电弧、放电、