居民電力線低壓載波抄表的應(yīng)用

北京昌平供電局在改造回龍觀龍華園居民小區(qū)的過程中，因為是舊樓，表箱不能滿足卡式表的安裝尺寸。經(jīng)過考察和技術(shù)論證，采用了一種用長壽命機(jī)械表加遠(yuǎn)方載波抄表的技術(shù)方案，較好的解決了改造難題，收到了良好的效果。

為了更好地為廣大居民客戶服務(wù)，降低電費支出，昌平供電局決定對此小區(qū)進(jìn)行"一戶一表"改造，由供電局提供合格的表計到各個居民客戶，并結(jié)算抄表到戶。經(jīng)過一系列的調(diào)研和分析，北京某公司的遠(yuǎn)方載波抄表系統(tǒng)，并于2002年1月份開始現(xiàn)場安裝和調(diào)試，至今達(dá)到了預(yù)期目的，收到了良好的效果。

2　低壓配電線路載波抄表系統(tǒng)介紹

2.1　系統(tǒng)簡介

　　該載波抄表系統(tǒng)是采用窄帶擴(kuò)頻技術(shù)，較好的解決了數(shù)據(jù)復(fù)雜的低壓線路上的傳輸難題，有較高的抗干擾性和系統(tǒng)可靠性。擴(kuò)頻通信是指用來傳輸信息的信號帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信息本身帶寬的一種通信方式。其解調(diào)過程是由接收信號和一個發(fā)端擴(kuò)頻碼同步的信號進(jìn)行相關(guān)處理來完成的。根據(jù)信息論（香農(nóng)公式），擴(kuò)頻通信的好處在于：可用較大的帶寬換取較小的信噪比，即較小的信號功率。這時，系統(tǒng)表現(xiàn)出較好的抗干擾性，從而使強(qiáng)噪聲環(huán)境下的通信質(zhì)量得以改善。這種"用帶寬換功率"的措施特別適合電力線載波通信。擴(kuò)頻系統(tǒng)還具有抗衰減能力強(qiáng)的特點，由于信號頻帶很寬，當(dāng)由于某種原因引起衰減時，只會使一小部分頻譜衰減，而不會使整個信號產(chǎn)生嚴(yán)重畸變。其核心器件載波（擴(kuò)頻）調(diào)制/解調(diào)芯片-PL2000解決了在強(qiáng)衰減、高背景噪聲、負(fù)荷特性連續(xù)變化的惡劣條件下，電表數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集和即時傳輸問題，是專門為適應(yīng)我國民用低壓配電網(wǎng)載波抄表而設(shè)計的，適合機(jī)械/電子全系列電表。

　　低壓載波抄表系統(tǒng)是通過電力線匯集配變下所有終端電表的數(shù)據(jù)，與每一終端電表進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，同時可以使用相應(yīng)通訊設(shè)備將所抄錄的數(shù)據(jù)發(fā)送到供用電管理部門的數(shù)據(jù)服務(wù)器中。中心控制軟件分析處理存儲在數(shù)據(jù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)將結(jié)果以各種統(tǒng)計報表、圖示報告給用電管理部門。并能自動計算電費，生成報表，如與銀行微機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)可方便實現(xiàn)電費銀行自動劃撥。低壓配電網(wǎng)載波抄表系統(tǒng)是集電表數(shù)據(jù)采集、載波傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理及斷電控制等功能于一體的自動化系統(tǒng)；低壓載波通信設(shè)備可以使供電部門及時掌握用戶用電情況，監(jiān)測有無竊電行為；根據(jù)需要進(jìn)行供電控制（如用戶長時間欠費后斷電）；通過遠(yuǎn)程抄表，節(jié)省抄表的人力物力。

　　低壓載波抄表系統(tǒng)由上位系統(tǒng)管理軟件、臺區(qū)載波集中器、電表端載波RU（包括單表RU、多路脈沖采集RU）、載波測試設(shè)備組成。

　　集中器是載波通信的中央設(shè)備，安裝在低壓配電變壓器的低壓側(cè)（附近或任何方便的地方），通過電力線匯集該配變下所有終端電表的數(shù)據(jù)。集中器負(fù)責(zé)主動與每一終端電表進(jìn)行數(shù)據(jù)通信（抄表）并存儲數(shù)據(jù)。這些定時或?qū)崟r數(shù)據(jù)可通過線（工業(yè)Modem）、中壓載波（RS232）485總線或紅外手持抄表器（PDA）直接傳回到供用電管理部門的數(shù)據(jù)服務(wù)器中，并對這些數(shù)據(jù)分析處理。將結(jié)果以各種統(tǒng)計報表、圖示等形式報告給用電管理部門。能自動計算電費，生成報表，如與銀行微機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，可實現(xiàn)電費銀行自動劃撥。

　　斷電控制器與多路脈沖采集載波終端配合使用，可接收多路主控模塊的繼電器控制指令，實現(xiàn)對用戶斷電、送電控制。

　　載波電能表是低壓電網(wǎng)載波集中抄表系統(tǒng)的智能終端，它具有計量、記錄、控制和載波通信功能，與載波集中器、上位機(jī)軟件構(gòu)成集抄系統(tǒng)，可實現(xiàn)"一戶一表、集中抄表、銀行聯(lián)網(wǎng)"。

2.2　載波抄表系統(tǒng)功能特點

（1）　核心器件采用PL2000系列電力線載波擴(kuò)頻通信芯片。

（2）　電力線載波表與集中器及管理中心計算機(jī)管理軟件構(gòu)成自動抄表系統(tǒng)。

（3）　載波通信模塊安裝在表內(nèi)，全部通信通過電力線完成，不改變外接線，安裝方便。

（4）　可靠性高，體積小，抄表準(zhǔn)確。

（5）　每個模塊具有獨立的CPU，能自動按設(shè)置對電量進(jìn)行計數(shù)、處理、記錄保存；

（6）　配合上位管理軟件，實時監(jiān)測用戶用電情況，方便用電管理、竊電稽查；

（7）　隨時可對欠費用戶斷電；

（8）　斷電后數(shù)據(jù)可保存9年；

（9）　載波抄表率；

（10）　具有優(yōu)良的電磁兼容特性，符合IEEC 61000-4-4 Level 4標(biāo)準(zhǔn)。

芯片系列采用了DPSK窄帶直序擴(kuò)頻技術(shù)、數(shù)字信號處理、直接數(shù)字頻率合成等新技術(shù)，并采用數(shù)字/模擬混合0.5靘CMOS工藝制作的電力線載波通信的調(diào)制/解調(diào)集成電路。

2.3　軟件功能

（1）　實時監(jiān)控電表狀態(tài)。

（2）　定時抄表：集中器每隔1、2、…小時抄一個輪回。

（3）　凍結(jié)抄表（每月抄表日）。

（4）　零點抄表和實時點抄。

（5）　電表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，如計算線損，報表生成。

（6）　設(shè)置集中器的自動抄表周期和系統(tǒng)校時。

（7）　用戶負(fù)荷監(jiān)控和電量異常報警。

（8）　可提供公共數(shù)據(jù)庫接口，供電費核算、用電管理等信息系統(tǒng)取用（ODBC或其它）。

2.4　方案說明

（1）　全電子表或改造后的機(jī)械載波表分散安裝。

（2）　數(shù)據(jù)集中器：按照配變的不同，同一變臺下每1024塊單表配置1臺型數(shù)據(jù)集中器。

下行與本臺區(qū)內(nèi)的單表通訊并進(jìn)行控制，上行通過公共網(wǎng)與集中抄表中心通訊。

（3）　采集終端：如用戶的電表分散安裝，則采用單表集抄終端方式，即每一塊單表單獨與相應(yīng)的集中器通訊。該方案的優(yōu)勢在于結(jié)構(gòu)先進(jìn)，擴(kuò)充方便，可靠性高。單表利用表中的載波通訊芯片通過電力線與數(shù)據(jù)集中器通訊。

（4）　控制功能：①加裝在電子表尾的載波模塊采用一體化設(shè)計，模塊可包含控制繼電器，可通過集抄中心或現(xiàn)場測試儀器實現(xiàn)控制功能；②機(jī)械表改裝模塊中可包含控制繼電器，可通過集抄中心或現(xiàn)場測試議器實現(xiàn)控制功能。

3　前景設(shè)想

　　通過對實現(xiàn)龍華園小區(qū)1524塊用戶電表的遠(yuǎn)方自動抄收和控制的實踐，為用電管理提供了一個新的模式，為電力市場化運營提供了一個新的手段，使我們供電企業(yè)的自動化水平又上了一個新臺階。系統(tǒng)不僅在對居民實施"一戶一表"中的機(jī)械表減少每月的現(xiàn)場抄表的人力浪費，為提高工作效率而找到一個可靠的途徑，而且系統(tǒng)本身還具備實時監(jiān)控居民客戶是否有竊電嫌疑，并在此小區(qū)準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)并得以制止。

　　遠(yuǎn)方載波抄表系統(tǒng)是居民用電營業(yè)系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)，和供電企業(yè)的管理人員的管理手段和素質(zhì)以及居民客戶的文化素質(zhì)和接受新事物的程度有關(guān)，同時也和居民所用的電能表計的型式有關(guān)。采用預(yù)付費卡式表可以大限度地減少欠費，減少抄表人員的勞動。但也存在著許多問題，比如到銀行購電不方便，在所購的電量快要用完表計提醒時，但居民客戶大多不大注意，而會造成突然斷電，如果是晚上還無法去銀行購電，造成很大的不便；還容易遭到黑客的攻擊，使供電企業(yè)造成很大的損失；對每個線路的分路線損統(tǒng)計的準(zhǔn)確性造成一定的困難；故障率高，使供電企業(yè)的運行成本加大；采用普通的機(jī)械表，存在著抄表和收費工作量大的問題，也許會造成欠費。

　　在新的居民小區(qū)中大力推廣長壽命機(jī)械表具備遠(yuǎn)方斷電功能的遠(yuǎn)方載波抄表系統(tǒng)，或是采用加繼電功能的全電子載波表，把表箱用供電部門特制的鋼封鎖好，這樣會從根本上避免了以上卡式表的不足之處。系統(tǒng)自動把所要抄錄的居民小區(qū)的電量信息的數(shù)據(jù)傳到購電營業(yè)部門，計算完畢后和當(dāng)?shù)氐你y行部門做好數(shù)據(jù)交換工作，居民可以在銀行預(yù)先存入資金，定期劃撥，也可以定期到的儲蓄網(wǎng)點繳費。如晚于事先約定的符合電力法規(guī)定的日期，就從遠(yuǎn)方斷開所欠費的居民客戶表計內(nèi)的開關(guān)，補(bǔ)繳后閉合開關(guān)，使之繼續(xù)用電。

　　對所采用的全電子載波表，也可以實現(xiàn)網(wǎng)上售電功能。即居民客戶可以通過委托、互聯(lián)網(wǎng)，或是到銀行的柜臺繳費的方式，用電子系統(tǒng)和銀行的數(shù)據(jù)中心交換數(shù)據(jù)后，把對應(yīng)的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)寫入對應(yīng)的居民客戶的表計中，在客戶所用電將要完畢時，做一提醒，提醒可以在一個比較長的時間內(nèi)有效，避免了不是惡意欠費而停電造成的不便。同時對全電子的載波表，從主站的標(biāo)準(zhǔn)時鐘定期和各個表計對時，還可以實現(xiàn)居民用電復(fù)費率的功能，避免了以后居民推廣復(fù)費率時而要更換現(xiàn)有的卡式表而造成資金的浪費。