居民小区远程抄表系统.doc

居民小区远程抄表系统 摘要：该文通过对目前国内远程抄表系统进行分析， 提出直接利用低压电力线构成与低压电网系统结构相对应 的用户电能表终端+配变集中器组网的远程抄表系统。 关键词：远程抄表居民小区低压扩频载波 长期以来，供电企业电能数据的抄算都是基于电能表 的手工作业方式，即每月定期派人到各用户那里抄录电能 表的用电数据作为电费计算和收缴的依据。随着电力负荷 的急剧增长，一户一表和直供到户等营销举措的不断深入， 用电企业纷纷将家属宿舍的用电管理业务交还供电企业， 致使供电企业的电量抄录的工作量急剧膨胀。白银供电公 司在城网农网改造结束后，仅市区居民直供用户将达到9 万户，就地分散的手工抄表根本无法适应用电管理的需要。 因此，远程抄表系统的技术研究和产品开发势在必行。 1远程自动抄表系统的现状及其特点我国研究和开发的 集中远抄系统都是单台配变下的小区集中远抄系统，其典 型的组网拓扑大致如下：用户电能表+单元子区数据采集器 +配变集中器+营业站抄算主机一般情况下，一个家属楼单 元有14 ~18块低压电能表，单元子区数据采集器负责采集 其下属的电能表电量数据，配变集中器则负责收集配电变 压器下面的所有单元子区采集器的数据。从数据传输的角 度看，其组网方式有：两级纯专线组网方式、两级混合组 网方式、两级载波组网方式。从组网拓扑的角度讲，只要 在用户电能表、单元子区采集器、配变集中器采用专用信 道通信，远程自动抄表系统的缆线工程量就非常大，有线 专用信道的维护也有一定困难。鉴于这种情况，各科研单 位和厂商都在努力做到取消单元子区采集器，实现用户电 能表与配变集中器的直接低压电力线载波通信，这样就大 大减少了缆线工程量，而且数据远程传输的组网拓扑与低 压配电网保持一致，有利于系统的运行维护和用户数量的 模数化扩展。这种拓扑要求一个用户终端，不但要实现电 能计量，还要实现数据信息的编码、解码、载波收发等功 能。可以构成完全基于低压电力线信道的载波电能表+配变 集中器+营业站主机的组网拓扑。实践证明：目前市场上己 经开发出来的窄带调制的低压载波表和配变集中器很难保 证电量或控制数据的可靠传输。主要原因是低压电力线载 波信道的特性随机性、时变性很大，非常地不稳定。因此 低压电力线载波技术是直接通过电力线组网的远程抄表系 统进一步推广应用的瓶颈。本文就是致力于开发拥有自主 知识产权的扩频载波用户终端，如果一旦开发成功，抄算 系统就可以使用简单明了的用户终端+配变单元+营业站抄 算主站的组网拓扑，并将成为国内主流的抄算系统网络拓 扑。2试点居民小区远程抄表系统方案在为试点居民小区远 程抄表系统做的总体技术方案设计时，本文遵循三条基本 原则：（1）在试点小区的配电变压器和小区住户之间不敷 设任何专用有线信道，数据的上行或下行传送必须使用现 成的低压电力线作为数据媒介。（2 ）只在配电变压器和住 户地点对应安装数据的收发装置，建立起各用户电能表终 端与配变集中器的直接数据链路，中间不安装任何硬件上 的中继或第二级集中转发装置。（3）用户电能表终端除了 记录电量外，它还应该执行就地保护和远方监控功能。系 统组成结构系统由营业站用电管理主机、配电变压器集中 器、接在配电变压器低压电力线上的多个用户电能表终端 （接于A相的APAp终端、接于B相的Bl~Bm终端、接于C 相的CPCn终端）和通信信道组成。配电变压器集中器和 用户电能表终端分别与配电变压器、用户一一对应并就地 分布式安装。用电管理信息只能在系统的上下级之间传输。 其中用电管理主机到配电变压器集中器的信息传输媒介采 用扩频无线信道或公共电话网（第一级信道），配电变压器 集中器到用户电能表终端的信息传输媒介利用低压电力线 载波信道（第二级信道），详见图1。显然，整个系统与配 电变压器下面的电压电力网一样呈树形分布结构，可随用 户发展和负荷增长任意扩展。本系统的任务在于实现低压 用户电量数据的远程传输和抄算，对低压电力用户的负荷 和用电进行远程监控。由于使用了分布式安装结构，在系 统建设上与集中抄表箱用电系统相比，无须庞大繁琐的缆 线工程，施工难度将会大幅下降。系统的扩展将随用户或 配变数量的递增而模数化扩展，就象增加一个用户增加一 块电能表那样简单。因此，系统扩展极具伸缩性，不会象 集中式系统那样新建时资源闲置，用户发展时容量又不够 应该说，这个系统比较符合营业用电管理系统发展的主流 方向。网络通信协议的选择与研宄在计算机网络中，信道 共享技术已经比较成熟。一般可分为两类，即受控接入和 随机接入。随机接入共享信道的特点是所有用户都可以根 据自己的意愿随机地发送信息。实际上就是争用接入，征 用胜利者才能获得总线，从而发送自己的信息。典型的随 机接入是载体侦听多重访问/冲突检测(CSMA/CD)网络，