智能抄表系统在农村电网的应用

2011-07-30马林

中国新技术新产品 2011年22期

马林

（重庆市奉节县供电有限责任公司，重庆 404600）

1 前言

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。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 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。

2.1 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。

2.2 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。

2.3 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。

表1 各种抄表系统的功能比较表

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。

3 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。

4 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。

5 实现无人智能抄表系统需要解决的通信问题

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：一是网络通信问题，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。

5.1 无线网络通信

网络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。

ZIGBEE技术和蓝牙技术都不能够完全适无人智能抄表系统的远程自动抄表应用，GPRS／CDMA无线网络技术在远程自动抄表中有过应用，但由于存在通信费用和资源挤占问题，也不是一个理想的解决方案。

AD-HOC无线网络和网状网各有优点。且各有其适用的场合。但对于“最后一公里”这种应用又不是完全适合。显然，安装于千家万户的智能电表或者采集终端，需要有一定的移动可能，但又不会经常移动。专门的网络设备固然可以提高网络的可靠性，但因此增加的成本对“最后一公里”来说是不可接受的，且“最后一公里”对网络的可靠性也没有如此强烈的要求。为此设计了运行于470M频段的无线网络，这种无线网络脱胎于ADHOC组网理论和Mesh Network网络路由协议和网络管理协议。参考了ZIGBEE技术，针对网络化远程自动抄表这种复杂的应用环境，设计了独特的网络路由协议和网络管理策略。它具有技术起点高、环境适应性强、成本较低、稳定可靠、实时性好，高度智能化、易于安装维护等特点。

这种无线网络技术具有以下特点：

(1)组网过程自动完成，现场无需人工设置参数，具有冗余的数据传递路径，使得网络本身具有高可靠性，实现非视距传输，并有效降低传输功率，减少相互干扰，提高信道利用率。

(2)能自动修复那些处于突发环境干扰中的网络路径，采用智能化的无线频率自适应技术，从设计上保证了用无线网络能够长期稳定地工作于国家无线电管理委员会划定的短距小功率公用事业无线通信频段，且能避免与相邻其他短距、小功率无线通信系统之间的干扰。采用相同频段的无线网络各相邻子网，能够无互扰地独立工作。

(3)采用了64位DES加密，具有高度的保密性，且具有较高的数据传输速率，空中数据传输速率为19.2kb／s。快速可靠的信道支持多功能表的数据采集和表计特殊数据主动上传功能，如远程拉合闸.过负载报警等，不仅能解决长期存在的下行信道不可靠带来的中小动力表抄收难题，而且还使自动监控和远动等功能成为现实。

5.2 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无线通讯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。

6 升级为无人智能抄表系统的可行性

6.1 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。

6.2 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)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。