第八章电能计量远程自动化抄表

第八章电能计量远程自动化抄表第一节智能式电能表第二节远程自动抄表系统第三节电能计量网关及计量系统第一节智能式电能表1.智能电能表作用为了实现电能计量自动化，出现智能式电能表，目的是为了电能表数据采集。2.分类（1）脉冲电能表：它是能输出与转盘转数成正比的脉冲串的电能表。按其输出脉冲的实现方式可分为电压型脉冲电能表和电流环型脉冲电能表两类。（2）智能电能表：它是通过串行口，以编码方式进行远方通信的。因为它传输的不是脉冲信号，所以准确、可靠。按智能电能表的输出接口通信方式的不同，可分为低压配电线载波接口型和RS485接口型两种类型。第一节智能式电能表1.智能电能表的系统结构及原理（1）结构适应远程自动抄表功能的智能电能表主要包括:电功率表计量模块、数据通信模块和中心控制单元CPU，外围模块包括稳压电路模块、存储器模块、数码显示模块和故障保护模块。系统总结构简图如下图所示。图8-1载波智能电能表系统总结构简图第一节智能式电能表（2）原理电网进户线通过稳压电源（7895,7810）产生+5V和+10V的两种直流工作电源，以满足系统中不同集成电路的需要。同时AD7751开始电功率计量，产生一个与实功率信息成正比的频率，输入到AT89C52进行脉冲计数，再通过专用modem芯片ST7537将功率信息以电力载波方式送回电网来实现远程抄表，并驱动数码管显示功率读数。其功率信息存放于外部存储器M93C46中以防掉电后数据丢失。系统故障保护部分由光耦MOC3063和电磁继电器组成，当AT89C52因故停止工作时，电磁继电器自动切断电源，保证电能表不会出现漏计电量现象。2.智能电能表的硬件设计第一节智能式电能表智能电能表硬件设计电气原理图如图8-2所示主要的结构包括：（1）中心控制单元CPU;（2）外围电路，如存储单元和系统故障保护部分等；（3）功率计量（AD7751）；（4）数据通信（ST7537）。第一节智能式电能表3.智能电能表软件设计控制软件的设计由主程序和中断程序组成，软件流程图如图8-3和图8-4所示。图8-3主程序流程图图8-4中断服务程序流程图第二节远程自动抄表系统一、电能计量抄表的几种形式1.手工抄表方式：抄表员携带纸和笔到现场根据用户电能表的读数计算电费。2.本地自动抄表方式：采用携带方便、操作简单可靠的抄表设备到现场完成自动抄表功能。3.移动式自动抄表方式：利用汽车装载收发装置和900MHz无线电技术以及电表上的模件，不必到达用户现场，在附近一定的距离内能自动抄回电能数据。4.预付费电能计量方式：通过磁卡或IC卡和预付费电能表相结合,实现用户先交钱,购回一定电量,当用完这部分电量后自动断电的管理方法。5.远程自动抄表方式：采用低压配电线、电话网、无线电、RS485或现场总线等多种通信媒体,结合电能表上的软件和局内计算机系统.不必外出就可抄回用户电能数据。第二节远程自动抄表系统二、远程自动化抄表系统及结构1.远程自动抄表系统组成远程自动抄表系统主要包括中央信息处理机、抄表集中器、抄表中继器和采集器四部分功能。2.系统结构图图8-5远程自动化抄表系统结构图第二节远程自动抄表系统三、电量远程传输通信信道自动化抄表的关键技术是电量远程传输通信信道。按照通信方式的不同，远程自动化抄表系统可以分成多种型。远程抄表技术按通信介质分：有线的远程抄表和无线的远程抄表。按通信手段分：载波式远程抄表和总线式远程抄表。目前有线的远程抄表广泛使用的是公用电话自动化抄表和无线抄表通过各种通信形式实现自动化抄表。第二节远程自动抄表系统1.有线远程自动化抄表该系统由两部分组成，一部分是位于电力企业的数据读取终端和电能数据管理微机。它们之间通过RS232接口相连；另一部分是位于用户端以远程终端为主机,以各电能表数据处理模块为分机的主从总线型单片机网络。图8-6电话网远程抄表系统结构框图第二节远程自动抄表系统2.无线远程自动化抄表常用的无线远程自动化抄表系统是通过无线电台远传数据的，其结构如8-7图所示。图8-7无线远程自动化抄表系统结构框图第二节远程自动抄表系统四、电能采集与传输方式1.电能采集与传输方式：集中式脉冲系统方式和分布式直接传输系统方式。2.电能的采集与传输的设计方案：根据我国目前的用电特点，设计方案主要针对大电力用户、中小电力用户、分散低压用户、集中低压用户和变电站关口表。这里只介绍大电力用户和中小电力用户的设计方案，其余参见课本。第二节远程自动抄表系统（1）大电力用户：对大电力用户，供电企业普遍建立了负荷管理系统。基本上都具有远程抄表功能。实现方式为多功能电能表记录有关数据，通过RS485总线将信息传递到负荷管理中心,再通过计算机网络将数据传至数据处理中心。图8-8大电力用户自动化抄表系统第二节远程自动抄表系统（2）中小电力用户：对中小电力用户，具有独立变压器而又不具备安装负荷管理终端的用户，可以装设专用的带有内置MODEM的集中器。安装全电子式电能表,在每只表加装具有通信接口的数据采集记录模块,电能表与集中器之间可以通过接口进行数据传输,集中器通过内置的MODEM再将数据通过市话网以有线的方式传至数据处理中心。图8-9中小电力用户自动化抄表系统第二节远程自动抄表系统五、远程自动化抄表系统的典型方案1.低压配电线载波实现远程抄表以低压配电网为通信信道的电力载波集中抄表系统在结构上是以配电变压器为单元，在一个配电变压器范围内，连接每个用户的配电线实际上也组成了一个网络。这个网络不但可以传输电能，同样也可以传输信息，这就是低压电力载波数据传输方式。用在转换过程中的设备称之为配电线调制解调器，它一般直接与集中抄表设备制成一体，采用移频键控方式。第二节远程自动抄表系统2.低压远程抄表的原理和功能（1）结构：低压远程抄表的原理框图如图8-12所示，主要由三大部分组成，即用户端、主站端和用电处计算网络。图8-11低压远程抄表的原理框图第二节远程自动抄表系统（2）原理工作原理是远程电能表通过接口适配器将电能表的数据传向主站双向终端机。主站与用电处连接可采用Novell网络,装载通信软件，各自设置一台网络计算机工作站。主站后置机将电能数据与用电处的前置机通过市话程控网络定点发送，实现服务器间的通信。前置计算机记录数据并备份存储历史数据，以便进行决策分析。第二节远程自动抄表系统（1）远程电能表的主要功能1）记录有功电量和无功电量，数值与机械记录完全一致；2）有接收遥测指令进行“冻结”功能，“冻结”后存贮当前电能表指示数；3）可在显示器上显示总、峰、平、谷电量；4）记录本月的最大需量，月底自动保留三个月的最大需量；5）能显示年、月、日、星期、时，也能人工设置；6）能在当地编写表计的各种参数，能设置总峰、谷、平时段，能设置电能表盘转数，脉冲输出个数；7）失电存贮数据累计时间5年。第二节远程自动抄表系统（2）主站端采集软件功能1）正点和随机抄表；2）所有电能表可同时在月末零点冻结数据，即做到月末零点抄表；3）抄收总电量、分时电量、最大需量、无功电量；4）定点和随机查询；5）遥测的电量数据以文件方式存放在负控系统的网络服务器上。第二节远程自动抄表系统（3）终端程序的主要功能1）接受数据；2）查询：随机查询当月远方抄表的基础数据及用户用电资料；3）分析：以用户为单位，将本年度远方抄表的有功电量（总、峰、平、谷）按月份以图形方式直观显示。可显示为直方图、折线图、饼圆图等；4）核算：利用系统抄回的数据，进行自动核算。第二节远程自动抄表系统（4）通信程序设计通信程序框图如图8-13所示。按照通信规约，每个通信项目都有各自的命令字，各通信子程序尽管处理各异，但基本流程相似。图8-13通信软件设计流程图第三节电能计量网关及计量系统一、确定电量关口的原则电量关口划分原则是：（1）以产权分界点为界限，建立网级电力市场界面，以达到统计电量，结算电费的目的，为商业化运营奠定基础。（2）以电量关口为基础，规范管理线损，公平分配网级电力市场公司的利益。（3）以适合于商业化运营的、规范化的经济方式核算。第三节电能计量网关及计量系统网级电力市场电量关口示意如图8-14所示：图8-14网级电力市场的电量关口第三节电能计量网关及计量系统二、电量关口对电能计量装置的要求电能计量设备应满足下列要求：（1）对电能表的要求1）有功功率表准确度不低于0.5级（含0.5级）无功功率表准确度不低于2.0级（含2.0级）。2）复费率、复时段、多功能。3）为随时反映系统的边际供电成本，应具有实时计价功能。4）宽量程。5）有送受双面潮流的关口，应具备双向计量功能。6）具备数据传输的功能。第三节电能计量网关及计量系统（2）电压互感器和电流互感器的二次绕组必须专用，不得与保护、测量和远动设备共用。（3）电压互感器二次回路的电压降应不大于额定二次电压的0.25%。（4）电量关口的电能计量系统应由全网统一配置电能计量柜；在以双母线方式运行的发电厂和变电站，为确保二次回路切换，应配置统一的继电器屏。其中需含有电压互感器二次回路失压报警功能。第三节电能计量网关及计量系统三、关口远程电能计量及计费系统1.远程电能计量及计费系统结构第三节电能计量网关及计量系统2.远程电能计量及计费系统的特点（1）该系统必须是一种开放式的、网络分布型结构，系统的中心站可高效率地、并行地采集处理数据；（2）系统具有良好的扩展性和兼容性；（3）系统中心站设在网级电力市场的交易中心，以适应电力市场运作。（4）远程电量计费系统具备的基本功能：采集电能量数据、远程传送数据、参数定义、数据合理性校验、数据编辑与运算、电量统计功能。本章小结本章阐述了三个问题：智能式电能表、远程自动化抄表技术和电能计量网关及计量系统。智能式电能表：智能式电能表是实现远程自动化抄表的基础，在建立智能表基本概念的基础上，了解分类，重点掌握智能表的结构和原理。远程自动化抄表：其主要通过智能电能表将用户电能传输到计量计费中心，采用有线的远程抄表和无线的远程抄表或载波式远程抄表和总线式远程抄表通信方式是实现数据传输的手段。网关：建立网关的基本概念，它对电能计量技术起着重要的影响。本章阐述了三个问题：智能式电能表、远程自动化抄表技术和电能计量网关及计量系统。智能式电能表：智能式电能表是实现远程自动化抄表的基础，在建立智能表基本概念的基础上，了解分类，重点掌握智能表的结构和原理。远程自动化抄表：其主要通过智能电能表将用户电能传输到计量计费中心，采用有线的远程抄表和无线的远程抄表或载波式远程抄表和总线式远程抄表通信方式是实现数据传输的手段。网关：建立网关的基本概念，它对电能计量技术起着重要的影响。习题8-1智能电能表主要由哪几个部件组成？8-2试述智能电能表的结构和原理。8-3试述远程自动化抄表系统由哪几部分组成，它们的功能是什么？8-4根据不同的用户特点，应如何设置电量采集和传输？8-5有一居民小区，设计一个远程自动化抄表方案，将区居民用电量远传到供电局电量计费中心的实施方案，试写出每部分的功能和特点。8-6设置网关的意义和基本原则是什么？