载波自动抄表功能及原理

二、多功能电力载波自动抄表管理系统主要功能和工作原理 2007-2-71、主要功能检测电压、电流运行情况。自动抄表准确率达100%，速度快，每一万户抄表时间只需10分钟完成。抗干扰，50万组数据无差错。防漏电、窃电报警系统，准确测试到单元户。远程控制停电、送电功能。管理系统可区分居民用电、商业用电、农业用电、工业用电等及计费、收费功能。2、工作原理数据传送：充分利用220V自身电力线路作为数据载体传输通道，利用业余无线(ISM)电频道的频率进行远程数据传输到计算机终端，无需另架传送线路。工作原理：对各用户电表分别安装监控器，由监控器将用电户的运行情况和各项数据分别传输到采集器，再由采集器传输到计算机终端，计算机将各电表的所有数据进行记载，并通过网络管理系统将各电表的数据传输到收费部门进行收费。3、适时监控扫描、控制管理系统对各电表进行适时扫描、监控，每分钟扫描一次，如有漏电、窃电现象出现，自动监控系统自动报警，并显示出漏窃电的具体位置，为管理部门提供及时准确的排除问题的第一手资料。如用户电表出现故障该系统同样报警提示。4、远程控制该管理系统设有远程自动控制报警系统，如不按时缴费或超过逾期缴费期时，远程控制系统会自动断电，电费补缴后十分钟内计算机自动送电低压电力线远程自动抄表及管理系统第一章 概述 有计量表具开始至今，水、电、气、热行业管理部门对客户所使用的有关量值均为人工抄收，更有甚者采用客户自报方式；实践证明。无论是管理部门员工还是委托、雇佣他人抄表，只要是人工方式都存在不按时、不到位、估抄、错抄、漏抄等现象，对于关系户、人情户、权利户存在长期不抄或少抄现象。自抄自报的就更不好考证了。对于客户窃电及计量表计运行状态无法实时监控、及时查处，从而造成，重损失。在开票收费环节上还可能产生私吞部分款项或某些客户长期欠费等现象。 进入上世纪八十年代末，人们开始使用键盘式手抄机。但由于机、表没有接口，人工抄表的一切弊病仍然存在。为了解决收费难的属题，产生了各种IC卡式表。现就IC卡式电能表而言，除存在国家电力公司国电发【1999】465号关于装用IC卡式电能表有关问题的通知中所述问题外，还存在以下问题一、由于IC卡属于预购电量，无法计算当月线损。为了计算线损，仍需人工抄表。二、表计运行状态无法知道，还需派人定期巡查，而且人工巡查也无法断定表计好坏。总之，它存在客户易窃电，电力企业投资增加而不能减人增效，即不能改变原有的生产关系和解放生产力。因此，国家电力公司在通知中明确指示：由于国产IC卡式电能表的可用性差，在城乡居民“一户一表”改造工程中不宜选用。 特别值得注意的是：卡式水表、卡式气表，由于采用电池供电，在电池电量充足时，还能驱动阀门动作。但当电池电量低时，由于水压、气压的作用就再也驱动不了牛黄浯危捎谒饰侍猓谠诵兴父阶牛诺墓示捅匦爰哟螅饩褪强剿砣站煤蠖鞑涣榈脑蛩凇?/P 近年来，城镇居民住宅小区大量形成农业人口大量转移城镇。城电力企业从管理上讲，受人员编制的限制，面对居民用户的大量增加，只得把这些居民用电管理工作推给居民住宅小区物业，造成物业管理费用再次加价，增大居民的负担。城乡电网改造以后，国家要求一户一表、同网同价；要求电力企业在农村都必须抄表到户，显然包括所有的城镇企事业单位、研究院所、大专院校、部队、机关医院等高压自管户，即凡涉及用电地方均应由电力部门抄表到户，而不应该由上述单位承担抄收、维护应该服务社会化。供电企业更不应该只抄总表，线路损耗还由单位负担，这不但严重侵害了各企事业单位的经济利益，而且还严重束缚了各企、事业单位生产力的解放。北京供电局在二零零一年十二月三日“关于重申居民住宅小区供电设施建设的有关规定”中，就明确指示：“居民住宅实行一户一表的含义，是指以住宅楼内每户居民为直接供电对象.由供电部门负责供电到楼、抄表到户、收费到户、服务到户。居民按照国家规定电价直接向供电部门交费。”由于受人员编制的影响，目前很多供电企业仍然使用IC卡式电能表。就供水、供气、供热行业来看，也有与供电行业相似的地方。 总之，以上传统管理方式的弊端为：一、大大束缚了生产力的解放；二、工作质量差；三、抄表周期长；四、服务质量低；五、表计运行状态无法监测；六、线损统计波动大；七、日、月、年用电量统计不准确；八、扰民现象严重：九、运行成本高。电量、水量损失严重势必引发水、电价格上涨形成恶性循环：激发社会的供需矛盾。 九十年代中期，全国许多高科技企业开始研发远程集中抄表，以适应日益庞大的用电（水、气、热）管理问题，提高其效率、效益和现代化、自动化、信息化、法规化水平，提高服务质量。经过几年来的研究、开发、试用、改进一些研发企业的产品已经基本成熟：并开始进入实用阶段。用低压电力线做信道来传输计量表的量值是目前国内外公认的最佳方法，利用低压电力线这一广泛、现存的传输媒介来实现远程自动抄表及自动化管理，显然有其无可比拟的优越性。它不但节省大量的人力、物力提高企业的工作效率，避免供需双方矛盾，而且能及时、准确地了解各用户的使用情况，对非正常用户及时做出判断，并加以解决。同时：还彻底解决了多年来一直存在的扰民问题（进楼抄表，国际上通常称居室为隐私场所及相应的社会治安隐患和各种不规范、不合理的抄表、收费方式及其存在的弊病。总之，彻底解决了传统抄表（含IC表）管理方面的一切弊端。第二章“系统”设计思想与原理2.1 居民远程抄表及管理系统构成示意图图2-12.1.1 三种下行信道（即采集器与集中器之间的通信信道）简述 (1)485专线传输图2-2 特点： 设备成本低 施工成本高，施工难度大日常信道维护量大，且无法维护 无技术难点 无推广价值 (2)无线(大气层俊信道)图2-3 特点：设备成本低属无阻挡通信，盲区无法解决，(因为频点只能选用公共频点即433MHz,功率(l OMW )无技术难点功率大，无委会会干预无推广价值(3)低压电力线做下行信道呈现的特征 采集器与集中器之间无需另铺线路，省时省工，线路简捷，相对经济， 低压电力线网架结构复杂、纵横交错，照明、各种家用电器、动力等负荷多样性，负荷重； 千扰严重，随机性强，且无规律可寻； 工作环境恶劣。 实际上，每个居民户可等效为一个干扰源和负载，这样就构成了低压电力线相对于传输信号的载波频率来讲近似短路，如果全部负载均呈现容性负载，则用其作为传输信道传输信息更为困难。 A（B、C）任一相相对N相等效电路图如下：图2-4特点： 干扰大，随机性强 负载重，无规律可循 网架结构复杂，如下图图2-5 技术难度最大 施工工程量小，具有推广价值 设备成本高212上行信道(即集中器与远端管理中心之间) (1)有线(电话线) (2)无线(GSM、GPRS)22 低压电力线做信道应解决的难点 (1)通信抗干扰； (2)适应负荷多样性、变化随机性，特别是负荷高峰； (3)传输信号相间耦合，即“系统”设备装于A、B、C相中任何一相均可； (4)满足高温、低温(一35+60)时正常运行；还应有防盐酸污染措施。 (5)体积小； (6)成本低； (7)功耗小；国标规定，采集器静态功耗03w户，采集器发射功率3w，集中器功耗10w。 (8)适应性强，电能表(机械式、电子式，单相、三相，有功、无功)、水表、燃气表、热量表均可； (9)表计相对集中，即多户电能表放置于同一表箱。其优点是，成本低，安装简便，维护成本低，线损小，抄收速度快，这样采集为外置且为最佳选择。内置式目前统称为“载波表”，这样成本高，维护成本也高。线损大抄收速度慢，抄到率低，很难做到抄到率为l 0 0； (10)功能完备并开放； (11)长寿命。23“系统”设计思想与原则 (1)采集器、集中器设计具有很强的抗干扰能力，采取多种抗干扰手段及防止强电冲击措施，即不仅经得住4KV脉冲群的冲击，还经得住1秒钟1KV方波交流电压的冲击以及具有抗电磁干扰、高频电磁场、浪涌及工频外磁场的能力。另外，还具有抗非常规操作时电网瞬间过渡过程产生的高电压的冲击能力。 (2)采集器、集中器电路各元部件的设计留有足够的余量。电子器件绝对不能选用商业级器件，而是选用工业级标准的器件，所以能在温度一35+60及相对湿度95的条件下长期运行。 (3)选用了特长寿命的电解电容器，保证在常温下连续工作12万小时不失效。在停电的情况，所采集的电量数据100年不丢失。 (4)采集器与集中器中的调制解调采用DPSK制式。(5)每个台区可组成52个组合序列，以解决台区配网复杂、纵横交叉给抄收传输带来的困难。 (6)采用自动实现的多级中继和序列模块组合。(7)多级CRC校验保证抄收数据淮确无误。 (8)在设计采集器、集中器时满足国家规定标准的情况下尽量减轻其中CPU的负担，从而即使在大用电量的情况下，也不会漏采电能表的读数。(9)数据分散组合传输及集中器自动间隔时间抄收，易于避开干扰的影响同时降低传输误码率。(10)集中器可将其管辖的所有用户的日用电量抄录存储，传送到管理中自供其分析，这样，如果表计发生问题，就可很方便的查到是哪天发生的问题。(11)所有设计都着眼于体积小、成本低、功耗小、适应性强、安装方便、功能开放，设备稳定可靠的原则。第三章 系统基本原理31 采集器 一个采集器可采集八个(或十六个)电能表的电量，与断电器连接后，可分别控制这八个(或十六个)电能表所对应用户的停电和送电。它不仅具有采集电表数据功能，而且具有存储所采电能量数据和接受远端指令(执行指令)及向远端发送数据的功能。采集器还可以做到分时段采集电能表的电能量，并且把分时段所采集的数据进行存储，进行分时段计量收费管理。最多可分七个时段，依实际情况设定时段具体划分。图31 采集水、气、热量值的采集器需外接具有自动充电且防过充过放保护功能的无记忆的锂电池，为防止220V电网停电之用。 电源的作用是将220V交流电压转换成12V电压，传送给调制解调器的输入和输出回路，并且阻止强干扰进入（浪涌、脉冲群等干扰)。稳压电路将整流后的12V电压变成直流5V给CPU、FRAM、时钟及调制解调器IC芯片和相应的电子电路供电。调制解调器通过耦合回路与220V连接，接收远端经过集中器通过220V李毛轰专丢的各种指令信号。经调解后传送给CPU执行。CPU执行后，将执行结果经调制解调器调制后经耦合回路耦合到220V输电线传送到集中器，然后由集中器传送到营业中心的计算机进行处理。CPU还不断采集电能表通过采集头传来的电能量，并存储于FRAM芯片中：如按“峰、平、谷”规则抄收电量，则另有时钟电路给cPu时钟信号，则CPU将按主站要求时段分别采集电能表的电能量，并能接收主站校时。3.2 断电器 根据远端（营业中心计算机）下达的命令通过采集器中控制断电器对指定用户实施停电或送电。每个采集器可分别控制被采集的8个或16个电能表所对应的用户。图3-2对不按规定交纳费用(法规规定一个月不交纳电费)的用户，均可通过远端实施断电，且用户无法恢复。待用户交纳费用后，远端自动下达指令，恢复送电。33 集中器 它一方面通过220V输电线与该台区的所有采集器连接，一方面通过有线(电话)或无线与远端(营业中心)计算机连接。它的主要作用为：第一：中间桥梁作用，它将远端(营业中心)计算机下达的指令，通过220V输电线传送到指定的采集器，然后再将采集器执行后的结果信息转发到远端(营业中心)的计算机中进行处理，从而完成用户用电量或其它种计量表量值的实时抄收和断电控制；第二：根据远端(营业中心)计算机预先设置的指令，按规定要求抄收所需抄收的采集器采集的用户电能表的电能量或其它种计量表的量值，并存储、等待远端(各营业中心)计算机分别索取(称之为预抄收)。图3-334 主站系统 341系统组成：主站系统由计算机、系统软件、打印机及Modem组成，通过人机对话界面，实施远端电量抄收、停电、送电、给远端采集器、集中器校时、设置各种参数等功能，还有与抄表、计量配套的其他管理功能。 342 系统软件环境Windows98Windows2000windows XPWindows NT 343 系统硬环境：基本硬件配置要求：Inter 奔腾、主频266MHZ、64MB内存，10G可用硬盘空间以上的Pc兼容机。此配置计算机可管理12万户，并保存十年的数据。35 系统主要功能 此系统不仅能够迪值脱沟缌咴冻坛淼墓埽钩鲂矶嗥渌斯蚩砦薹娴墓芾砉埽佣嬲迪至硕杂玫纭盟闷南执畔墓芾怼?/P 图3-4第四章 “系统”结构41居民小区低压电力线远程自动抄表系统组成 采集器、断电器、集中器、远端计算机及220V电力线组成的实际远抄、控制系统原理方框图如下所示：图4-1 居民区远程抄表系统组成原理图注明 (1)虚线方框I适于农村，只抄电能表；方框II适于居民楼，电、水、气、热混合抄表，即所谓三表合一直至七表合一。 (2)根据现场任意组合，但每个采集器最多可采集16块电表，最少采集5块表的计量值较为合理。与断电器配合可分别给16块电能的用户实施停电、供电。(3)型号较早的机械表可加装采集头用来将表盘旋转转化成脉冲信号采集。4.2 多台区共用一条上行信道远程自动抄表系统框图多台去共用一条上行信道抄表示意图多台区共用一条GSM信道或GPRS信道上行信道抄表示意图*特别主意：当n个台区(n20)两端距离不超过1.2公里，需将这n个集中器用通信电缆串联接起来。第五章 “系统”技术指标1采集器脉冲电平 高电平3V低电平1V 2采集器抄表精度 小数点后两位3采集器断电保护数据 100年4采集器容量企业户或关口表8只计量表n倍或16只计量表n倍 居民户 8只或1 6只计量表n倍，可外加断电装置5采集器功耗 静态 O.27W户动态3W6集中器容量预抄收每台区集中器容量80%即合格，我方产品装在小台区(住户为500户以内的情况下)一次抄读成功率=100%,大台区(住户为500户以上)一次抄读成功率98%，一股经二次补抄抄到率可达100%。(2)高可靠性：已经安装产品并经长期运行均无故障发生。(3)高准确度：经验证，误差十万分之五。(4)高稳定性，长寿命：由于我方使用工业级标准器件和长寿命电解电容器，能耐恶劣环境，可在一35+60环境中正常工作，大大提高了使用寿命。(5)体积小：一个采集器能抄收8户或16户电能表电能，加装断电器可分别给这8户或16户实施断电、送电功能，只需占表箱中一至两块电能表的空间。(6)功耗低：按照国家规定，一个采集器静态可耗电03w户，而我方产品静态耗电量027W，动态耗电量3W。(7)功能完备，且具有很强的扩展性：我方产品不仅具有抄表、对欠费户远端控制切电及送电、表计管理、收费管理等功能，还可以根据用户实际需要进行扩展，所有功能均能达到行业标准的要求。(8)适应性强，安装方便。第七章 系统安装、使用说明71 概述 低压电力线远程自动抄表及管理系统是由营业中心计算机(用户自备)、上行信道为有线(电话网)或无线(GsM、GPRs网)、集中器、下行信道(低压电力线)、采集器构成，根据用户要求还可加装断电器。整套系统具备实时、定时抄表、分时段抄表、异常情况自我诊断、异常报警、线损计算、电费计算等功能，并可实现与银行联网收费。72 工作条件 环境温度：一35+60 相对湿度：95 海拔不超过：2000米 安装环境：室内、外配电箱内；污染等级：3级；安装类别： 额定频率：50Hz5 工作电压ACl76V264V73 产品外型安装尺寸及板面接线位置： (1)集中器图5-11安装孔：5 2电源接线端子：主站一零一火；分站由左至右依次A、B、C、N 3电话线插孔 4AC9V电源线接口 5震铃检测接口 6采集信号插座 7RS485接口，通信电缆插座。(2)采集器图5-274 技术参数 (1)载波中心频率：120KHz (2)抄收范围：台区供电半径1000米 (3)功率消耗： (4)静态：采集器027w户 集中器3W(5)动态：采集器3w 集中器8w (6)集中器容量4000户 (7)中继抄表深度：10级 (8)日计时误差：3Sd (9)抄读成功率：100%。75 安装、调试 (1)采集器 在电能表箱中找合适位置将采集器固定好 表箱先安一个螺钉，不要打到底，需距表箱壳体最少需留3mm。 将采集器挂上 在盒座下部用两个螺钉固定 采集端子从左向右数为1到8户 将采集线插入对应端子(采集信号插座)，另一端接入电能表的脉冲信号端 将采集器电源线裸露端分别与零线火线连接牢固，有两芯插座一端插与采集器的2的位置(如图) 用手抄器给采集器设地址，表常数、最大表码、表底，并在本上记录下相关数值，便于核对。 (2)集中器 在变台计量箱中选择适合位置，固定好集中器，固定方法与采集器相同 集中器电源需接三相，电源端子中靠近变压器的接零线 如遇多台区用一条上行信道时，则将所有集中器串接起来，建议使上海电缆厂的防水、防油通信电缆，此线连接时有方向要求，插在Rs485接口上时，左侧线缆连接下一个集中器时仍然在左侧，即左对左，右对右 给集中器设定地址。 (3)系统调试 创建台区，初始化用户管理表 给对应的集中器进行组态下载 设定预抄时间 组态好集中器的预抄收参数 抄收 (4)系统软件安装首次安装抄表系统由本公司派专人安装并负责软件培训，也可详见系统软件安装及操作手册。7.6 故障分析故障 分类故障现象故障现象 采集器通讯失败采集器的地址和目前需要通讯地址是否相同，手抄器通讯速率或者软件波特率设置是否正确 数据采集不准确确定电表常数无误的情况下：检查采集线接触是否良好；电表