农电智能抄表系统的可行性研究

冯小海, 汪 鹏

(四川明珠集团有限责任公司 ,四川 射洪 629200)

1 概 述

抄表和收费工作质量的好坏直接影响到电力企业的效益,其地位的重要性由此可见一斑。明珠公司在取消原村电工代抄代收费后实行农电管理专业化分工,诸多问题遂凸显出来,尤其是农村用户电能计量表的查抄难度增大,主要体现在半智能人工抄表系统电能计量的准确率和反窃电能力差、欠费催缴提示功能弱,无法实现远程控制和适时在线监控,系统不利于扩充和升级等。

2 射洪县农电抄表现状

射洪县是中国西部县级经济综合竞争百强县和四川省丘陵地区经济发展示范县之一。有行政区划乡(镇)30个、村 629个,人口 104万,总户数29.39万户,农村用电户数近 20万户,占全县用电户数的68%。2008年全县农村用电量为5627.9万 kW·h,日均户用电量 0.77kW·h。

目前,明珠公司农村用户电量抄表任务由其下属 14个供电所的 258名营销人员承担,人均抄表 775户。以现行的半智能抄表方式,每月在 7天内全部完成农村用户的核抄非常困难。为解决这一问题,需要对现有的抄表系统进行技术升级改造,以提升电力企业营销管理水平。

3 传统抄表系统与智能抄表系统优缺点比较

传统抄表系统可分为三类:人工抄表系统、半智能人工抄表系统和智能抄表系统。

(1)人工抄表系统。人工抄表系统是抄表人员通过对一家一户的电能计量表计进行查抄,对电费进行计算并收取。

优点:从实际情况看,一次性投资费用小。

缺点:费时、费力,不能很好的统计电能使用数据,不能监督用户是否有窃电行为;不能实时监督电能和供电网络的使用情况;不能抑制用电客户拖欠电费。

(2)半智能人工抄表系统。半智能人工抄表系统是通过手工读表仪器完成抄表工作,电能使用费用通过计算机进行整理和计算。

优点:能较好的统计电能使用数据。

缺点:费时、费力,不能监督用户是否有窃电行为;不能实时监督电能和供电网络的使用情况;不能抑制用电客户拖欠电费。

(3)无人智能抄表系统。无人智能抄表系统是利用先进的网络技术与传统的电能计费技术相结合,通过这种抄表系统,供电部门能够实时地监控每一户用电客户使用电能的情况,还能实时了解供电网络的负载情况,以及供电线路网络出现故障的情况。

优点:自动记录客户使用电能的数据,无需进行人工抄表工作。自动统计电能使用数据,自动监控供电网络负载,自动监控供电网络故障,自动监控是否出现窃电行为。能通过系统对用电客户进行电能使用的供电和停电控制。

缺点:一次性资金投入较大,发现欠费客户需工作人员到现场进行处理。

4 现行抄表系统的发展方向和选择

首先,我们对传统的抄表系统与无人智能抄表系统分别从八大功能模块逐一进行比较(表 1)。

通过对以上抄表系统进行比较、分析后不难发现:无人智能抄表系统结合了先进的网络技术和传统抄表技术的优势,代表了抄表技术的发展方向。无人智能抄表系统解决了现在供电系统中许多希望得到解决而没有办法解决的问题,该系统很好地解决了抄表任务繁重与抄表人员不足的矛盾。

表1 各种抄表系统的功能比较表

5 无人智能抄表系统的原理

无人智能抄表系统是以现有的电力网络为载体,通过对传统的电能计费表计进行数字化改造而完成抄表工作。

工作时,通过其安装在各客户的采集模块、控制模块及智能终端,把表脉冲信号转换成数字信号存储、计数。

抄表时,集中器呼叫各个采集模块,将各采集模块的数据按照一定的顺序通过专线传至集中器进行用量的计算和存储。

智能终端起采集及通讯中转的作用,当主站(抄表中心)进行抄表操作时,各个集中器通过公用电话网、无线通信设备、以太网、电力通信网络和专线等信道把电量数据及其它信息发往主站。

当通信出现故障而进行当地抄表,发现异常客户而进行人工现场巡检,可使用掌上终端进行抄表、巡检和参数设置,然后把掌上终端的数据下载到主站计算机上。整个网络中的各种设备都有唯一的地址,且整个网络参数的配置可通过主站系统设备自动设置到各设备。

6 实现无人智能抄表系统技术需解决的问题

无人智能抄表系统是电力企业的优选方式,但要实现无人智能抄表系统需要解决两个技术问题:一是载波通信问题,二是对传统的电能计费表计进行数字化改造以完成网络通讯的需要问题。

6.1 载波通信

载波通信是无人智能抄表系统(集中抄表系统)的一个至关重要的环节,其解决方案的优劣直接影响到系统的技术水平和实用性。

(1)工作频段。根据 BSEN50065标准和《低压电力客户集中抄表系统技术条件》,建议抄表系统所使用的载波频段应选择在 95kHz以下。

(2)传输速率。载波通信对于抄表系统而言,在性价比合适的前提下,通常速率应在 2400 bps以下。若太低,对于系统具备的较强管理功能如多费率数据、相位平衡数据、线损数据和频繁抄表等,太低的传输速率将无法满足;另一方面,速率太低,多数情况下需要设备(电表端和集中器)长时间地处于发送状态,整体功耗将会很大。

(3)双向通信。在抄表系统中,低压载波通信必须是双向的,这是因为:①通信中继的需要:低压电网上丰富的噪声是客观存在的,对载波信号所呈现出阻抗也是动态的,而且在用电负荷很大时阻抗是很小的。加之其他因素的影响,数据通信的成功率会受到较大的影响,这就要求从集中器到表端的载波通信必须是双向的,否则将会严重影响数据的完整性。②多费率和管理的需要:在校时、修改时段、断电等,要求通信必须是双向的。③系统的任何扩展都需要载波通信是双向的。

(4)调制解调方法。由于电力线信道中存在着大量的无规律干扰源,且电力线的阻抗随机变化,对载波信号的衰减很大。目前市场销售产品的调制/解调方法大致分为点频和扩频,而扩频又分为窄带扩频和宽带扩频。通常的点频方式需要较大的发送功率,载波信号幅度有可能超出规定标准。宽带扩频容易提高传输速率,但成本较高,而且占用较宽的频带也是资源的浪费。窄带扩频则是一种比较经济的方法。

(5)通信距离问题。对于抄表系统而言,农村线路距离长,但架空线路较多,干扰较小,负荷较小而且相对稳定;城区线路有效长度较短,但多为非架空线路,杂波干扰大,负荷重且不稳定;城乡结合部的线路情况比较复杂,线路有效长度较大于城区,杂波干扰大于农村。

6.2 传统电能计费表计数字化改造

传统电能计费表计数字化改造是另一问题。通过对传统的电能计费表计进行数字化改造,使其能够完成在供电线路网络的通讯和记录功能。

解决方法主要是为传统的电能计费表计安装一种能够在供电线路网络上传输数据的调制解调器和能记录电能使用的电能记录数据终端模块。

(1)通用调制解调器。通用电力线 Modem是一种利用低压电力线完成数据交换的专用设备,在同一台电力变压器的供电范围内,利用供电线路,多台通用电力线 Modem可把数据终端设备连接成一个网络,从而达到各个数据终端设备之间的通信目的。

(2)数据终端处理模块。电能记录数据终端的解决方法:①通过光学原理,把转换成为数字信号;②直接使用数字式的电能记录方式,对电能使用度数直接用数字信号记录。

7 升级为无人智能抄表系统的可行性

7.1 公司电力网络管理的优点

(1)具有极强的防窃功能。可自动判别异常情况并报警提示;(2)可准确判断电压窃电,反转窃电,异常超载使用及防磁等情况;(3)具有准确的智能化数据统计功能;(4)具有欠费催缴提示功能;(5)采用先进的滚动码加密技术,达到防止冒抄、误抄及恶意破坏的目的;(6)可方便地对客户进行远程控制;(7)可实时监控网络的运行情况,对异常情况报警提示;(8)易于扩充和升级。

7.2 公司经营管理的优点

(1)及时了解掌控线路各级电压等级的损耗。当然,农电无人智能抄表主要是对农村低压线路的运行情况进行掌控;(2)无人智能抄表系统的应用,可以大大降低营销人员的工作强度,特别是在系统升级为无人智能抄表系统,可以避免自然条件恶劣的天气外出查表,可以让营销人员抽出更多的时间进行营销管理;(3)由于减少了到现场查抄表计的工作任务,降低了人员外出的作业风险,如交通安全、带电作业安全等方面带来的风险,有效地控制了企业风险;(4)营销工作量减少后,营销人员的工作效率提高,企业可以实施减员增效,从而控制企业生产成本。

7.3 社会效益

(1)及时发现运行异常的电能表计,及时排除隐患,为农村用电户提供优质可靠的电能;(2)无人智能抄表系统减少了电度抄见量的人为因素,通过智能系统的数据管理产生的结果更具科学性和说服力,也有效的避免了供电企业和用电户之间的矛盾,为企业优质服务提供便利。

8 结 语

明珠公司正着力于无人智能抄表系统的软、硬件设施的建设,购置终端机和具备无人抄表系统要求的计量装置;加强营销人员的技术培训,使他们尽早地掌握无人智能抄表系统的功能。对现有通信系统进行升级改造;将机械电能计费表计进行数字化改造也在农网改造中逐步进行。通过电能计量的系统改造、技术升级,公司将解决窃电、农村供电线路网络线损管理等问题,由此而提高明珠公司员工的工作效率,所产生的社会价值不可估量。