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    李東輝（1973－）
男，黑龍江哈爾濱人，工程師，（中國石油天然氣股份有限公司錦州石化分公司，遼寧 錦州  121001）1996年畢業于撫順石油學院自動化專業，現就職于中國石油天然氣股份有限公司錦州石化分公司機動設備處。

摘要：提出了電力載波遠程集中抄表系統的設計方案，分析了系統應用的意義。

關鍵詞：電力載波；遠程抄表

Abstract: This paper provides the design scheme for application of PLC in SCADA and analyses its signification of application.

Key words: PLC(Power Line Communication)；SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)

    目前，信息化數字化的浪潮席卷了全球的所有產業，隨著大規模的城鄉電網建設改造工程的啟動和一戶一表、抄表到戶政策的逐步實施，傳統的手工抄表方式暴露出日益嚴重的質量和效率問題。抄表環節已經成為電力營銷的嚴重瓶頸，解決這一環節的根本途徑是采用先進的抄表技術和抄表手段，即實現遠程集中自動抄表。電力載波遠程集中抄表系統以電力線載波通訊(PLC)技術作為下行通信信道，上行通信信道根據用戶情況可以靈活選擇。電力線載波通訊是指利用現有電力線，通過載波方式將模擬或數字信號進行高速傳輸的技術。由于使用堅固可靠的電力線作為載波信號的傳輸媒介，因此具有信息傳輸穩定可靠、路由合理等特點，是唯一不需要線路投資的有線通信方式。由于使用了許多先進技術，可保證系統在強噪聲、阻抗變化大、信號衰減大的電力線上實現可靠的數據通信。該系統的特點是：電量計量準確，通訊可靠性高，綜合成本低，靈活度高，施工量小，運行費用少，適應能力強。目前已經在全國多個城市中安裝使用，運行穩定。

1 電力載波遠程集中抄表系統應具備的功能

    電力載波遠程集中抄表系統應符合電力部《低壓電力用戶集中抄表系統技術條件》的要求。

    電力載波遠程集中抄表系統不能只局限于解決抄表問題。它還應充分的考慮自動抄表技術可能帶來的新問題。尤其是針對非現場抄表帶來的竊電、電表故障、電費通知、線損計算、非正常數據分析等問題，應設計配套后臺（上位機）管理軟件等方式給出解決方案和配套措施。

    ●   目前國內的一些產品采用的是純擴頻PLC技術，這種技術對電力線質量要求較高。我國的電力線在規范性、清潔度等指標上難以滿足其要求。先進的電力載波遠程集中抄表系統應采用模糊調擴頻混合PLC技術，利用軟件進行解調和調制。才能在通訊可靠性、傳輸質量上更好地適應了我國電力線目前的狀況。此外，系統可利用電力線做通訊介質，免去了架設專線的施工和投資或無線設備的昂貴價格。

    ●   為了確保數據的準確性（即電能計量物理指示值與電子存貯值的一致性），在產品設計上可采用電子式載波電能表解決方案，由于電能計量數據的（指示數據與抄收數據）同源特點，在源頭上不產生誤差，確保抄表數據的準確性和實時性，計數誤差等于零（相對于基表數字）。 

    ●   基于PLC技術的自動抄表產品都將受到傳輸距離的限制。電力載波遠程集中抄表系統的設計上應使載波表具備相互支持、相互中繼的能力，使得通訊距離得到提高。 

    ●   為適應現場各種情況，應提供多種上行信道供用戶選擇，如RS232接口通信、PSTN電話線通訊、GSM無線通信及GPRS無線通信。

    ●   編碼體系的設計  自動抄表技術都要求對電表設置地址碼，而大部分產品的電表地址編碼體系采用二到三級分層次結構。這種編碼體系難以維護，當大規模應用時，亂碼現象不可避免，并造成換表或定期更換表的工作量加大。電力載波遠程集中抄表系統的設計可利用已有的電表編號或用戶用電編號做為電表地址碼。不僅省去了繁重的編碼和維護工作，還降低了信息維護管理的難度。

2 電氣遠程自動集中抄表系統結構（如圖1所示）

圖1   電氣遠程自動集中抄表系統結構

    集中抄表系統由數據采集單元、集中數據采集處理單元、上行通訊通道、主站抄表管理軟件單元以及輔助單元組成。

3 上行通訊通道

    上行通訊通道可通過現有的成熟的通訊系統將后臺抄表管理軟件系統與集中器連接在一起，進行數據通訊。

    下面主要介紹三種上行通訊方式：PSTN電話線通訊，GSM/GPRS無線通訊、負控電臺方式。

    基于以上優點，GPRS作為遠程自動抄表系統的上行通道是非常經濟可行的。由于采用了GPRS和INTERNET網絡技術，對所有的集中器可進行多線程并發抄讀，極大地縮短了抄表時間，提高了抄表效率，增強了電費數據發行的及時性與準確性。集中器安裝簡單，可根據需要更換位置；容易維護，可提供高速、透明、穩定而且安全的數據連接；可以不限制主站的所在地，可異地操作，方便進行遠程分析與調試。

    3.3   負控方式

    負控方式是建立在無線電通訊的基礎之上的，進行后臺主站與集中器之間的數據通信，連接方式見圖4。

    負控電臺方式具有非常明顯的優勢：

    ●   實時性強：由于負控電臺具有實時在線特性，系統沒有延時，無需等待就可以接收、處理數據采集點的數據?？珊芎玫臐M足系統對數據采集和傳輸實時性的要求。

    ●   建設成本少：由于負控電臺只需安裝好設備就可以，不需要為遠程抄表進行專門布線，前期投資少、見效快，后期升級、維護成本低；

    ●   通訊可靠：由于負控電臺采用的是無線電通訊的專用頻段，使用了安全、有效的編碼方式，保證了通訊的可靠性。

    ●   集抄范圍廣：負控電臺覆蓋范圍廣，可任意架設通訊設備，在覆蓋范圍之內，都可以完成對集抄的控制和管理。而且，擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區、鄉鎮和跨地區的接入需求。用戶根本不用擔心因為沒有信號而無法傳送數據

    ●   系統的傳輸容量大：配電數據中心要和每一個電表數據采集點保持實時連接。由于電表數據采集點數量眾多，系統要求能滿足突發性數據傳輸的需要，而負控電臺采用的無線電通訊技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要。

    ●   通信費用低：由于使用公共無線電頻段，所以用戶架設通訊設備后，數據的傳輸沒有什么費用，運營成本很低。

    基于以上優點，負控方式作為遠程自動抄表系統的上行通道是經濟可行的。解決了電力系統對智能抄表控制系統的通信需求，相比于傳統的專用網絡，其覆蓋性和成本更加適合于工業應用。集中器安裝簡單，可根據需要更換位置；容易維護，可提供高速、透明、穩定而且安全的數據連接；可以不限制主站的所在地，可異地操作，方便進行遠程分析與調試。

4 抄表管理軟件（簡稱后臺）

    主站抄表管理軟件是安裝在各個供電部門計算機上的應用軟件。其中包括數據庫管理模塊、網絡連接模塊、遠程設置模塊、遠程集抄模塊、實時監控模塊、無人值守模塊等。主站管理員可以通過主站計算機操作遠程集中器；也可以啟動無人值守抄讀方式，定時自動抄讀集中器。主站軟件能夠自動提取用戶用電特征并進行綜合分析，報出可疑現象。主站管理員可以啟動實時監控電能表功能，實時監控可疑用戶電能表的運行情況。
抄表軟件應具備以下功能：

    ●   業戶登記中電表新裝、更換、撤消的數據更改；

    ●   電表數據快速抄收；

    ●   無人值守，可以定時抄表或自動周期抄表

    ●   遠程實時監控電表運行情況；

    ●   臺區線損計算；

    ●   中壓線路損失計算；

    ●   可抄收包括單、三相載波表，單、三相預付費表，三相多功能表等多種表型；

    ●   抄表異常數據的統計和分析，打印報表便于現場維護人員的工作，通過抄到的數據發現用戶的部分竊電行為；

    ●   抄表數據的加工整理提供給YX2000作為發行時的抄表數據。
具體功能描述：

    ●   設置集中器運行參數

    ●   遠程集中抄讀用戶電能表用電量

    ●   實時監控指定用戶用電量情況

    ●   存儲、統計用戶電量數據生成報表并進行打印

    ●   分析配變臺區用戶電表數據

    ●   分析變壓器臺區線損

    ●   分析中壓線路損失

    ●   電力線遠程集中抄表管理系統安裝在用于抄表的計算機中，通過GPRS無線通訊網和INTERNET(因特網)與配變臺區的集中器相連接，實現對集中器的遠程抄讀和控制。

5 電力載波系統的應用帶來的社會和經濟效益

    ●   提高了工作效率

    人工抄表每人一天最多也只能抄上三五百戶，伴隨著城市住宅建設日益發展，居民數量和獨立電能表的數量迅速膨脹，多種電價制度開始推行，抄表計量日趨復雜。安裝遠程自動集中抄表系統后，不僅大大的提高了抄表速度，降低了抄收員的工作負擔，而且提高了工作質量，實際抄表率達到了100%，誤抄率降為“0”。從根本上杜絕了“人情電”、“關系電”等情況的發生。

    ●   線損的計算更加及時精確

    集中抄表系統應用后，可以做到每天抄表而且抄表數據均為同一時刻凍結的電能數據，也就可以做到每天對線損進行分析。消除了人為因素所造成的電量誤差，管理損失降至“0”，從而使臺區線損統計真正達到了及時、準確地反映線路損失情況，為進一步降低臺區損失率指明了方向。

    ●   解決了落后的數據采集及傳輸手段

    用戶電能計量、數據采集、遠程通訊及控制功能為一體載波閥控電子式電能表，取代了傳統的機械式電能表。電子表長時間不需調校而且精度高，啟動電流小。電子表的使用，避免了因計量不準確而帶來的巨大的電量損失。自動抄表系統應用后，以計算機遠方自動抄表替代了以前的人工走抄，不僅節省了大量的人力物力，而且加強了抄表的及時性和準確性，避免了由于抄表人員責任心不強所發生的抄表不到位和估抄的問題。

    ●   解決了落后的數據加工及處理的手段

    在以前的工作方式下，供電局每天都要對抄回的大量電能表記錄數據進行加工和處理，耗費大量的人力，而且速度慢，容易出差錯。據統計，每年因差錯造成的電費損失少則幾萬元多則幾百萬元。應用集中抄表系統后，數據采集與處理幾乎是同步的，而且各部門、各系統之間可以實現數據的共享，還可以對數據進行深加工，為領導的決策提供科學的依據。

    通過以上分析，集中抄表系統應用后，必將大大提高企業管理人員的工作效率，降低運營成本。這些無疑會給供電企業帶來十分可觀的直接和間接的社會效益和經濟效益。