電網(wǎng)互動式計量技術方案研究

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1采集系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

1．1現(xiàn)有低壓集中抄表系統(tǒng)分析

隨著計算機與通信技術的快速穩(wěn)定發(fā)展，特別是電力線載波通信技術的發(fā)展，近年來，以低壓電力載波為主體的自動抄表技術發(fā)展迅速，已經(jīng)形成了一項具有相當科研開發(fā)能力和生產(chǎn)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，并積累了豐富的實踐經(jīng)驗，目前普遍應用的遠程抄表方案系統(tǒng)(見圖1)。

1．2現(xiàn)有低壓集抄系統(tǒng)存在的問題分析

(1)雖然隨著通信技術的發(fā)展使信號抗干擾性能越來越強，使電力線載波抄表技術得到了廣泛應用，但由于大功率及變頻電器的應用，使低壓電力線環(huán)境受到極大干擾，通信不穩(wěn)定仍然是載波通信技術難以逾越的技術障礙。(2)電表和數(shù)據(jù)采集設備之間的硬件接口種類繁多。(3)通訊協(xié)議和組網(wǎng)方式不盡相同，通訊方式采用全載波、半載波、485總線等多種方式，表計檔案維護工作量大。(4)缺乏統(tǒng)一的管理規(guī)范、維護部門以及維護流程，實際投入持續(xù)運行的程度不一。

2預付費系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

預付費改變了長期以來“先用電后交錢”的買賣關系，由以前“用多少電交多少費”轉變?yōu)楝F(xiàn)在的“交多少費用多少電”，解決了收費難、逃費等問題，減少了供電企業(yè)收費人員，達到減人增效目的。電子式預付費電能表目前在應用的費控方式主要有兩種，即電子式本地費控電能表(CPU卡表)與電子式遠程費控電能表。使用本地費控電能表，存在開設售電營業(yè)廳較多，電價變化時無法進行及時調(diào)整、購電卡損壞、急用電時表內(nèi)是否有足夠余額等問題，同時讓用戶充當了信息通道的角色，未體現(xiàn)管理部門服務的宗旨。使用遠程費控電能表，主要通過RS485和低壓電力線載波為傳輸介質(zhì)構建集抄系統(tǒng)，可目前國內(nèi)低壓集抄系統(tǒng)仍存在較多問題，只有穩(wěn)健的集抄系統(tǒng)才能有效支持遠程控制功能，實現(xiàn)電力商品預付費。

3智能電網(wǎng)互動式計量解決方案

通過對目前現(xiàn)有集抄系統(tǒng)、預付費系統(tǒng)的分析我們知道，通過遠程技術手段采集用戶用電信息實現(xiàn)預付費，即提高了工作效率，降低了企業(yè)經(jīng)營成本，又增強了管理和服務的現(xiàn)代化水平。在此基礎上，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶網(wǎng)上預購電、銀行ATM機、營業(yè)廳、小區(qū)自助繳費機等多種繳費方式，同時也要滿足用戶能夠自主查詢用戶用電信息與電網(wǎng)信息，建立與用戶的互動平臺;進一步完善集抄系統(tǒng)中表計檔案管理、是未來智能電網(wǎng)發(fā)展的趨勢。系統(tǒng)解決方案(見圖2)。

3．1專網(wǎng)、有線、無線或光纖互聯(lián)網(wǎng)遠程抄表

隨著GPRS，3G等無線技術的快速發(fā)展，加上互聯(lián)網(wǎng)的應用已十分普及，許多小區(qū)特別是院校等地方，有線或光纖互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)到戶，該方案就是利用這些已經(jīng)建立的通信技術實現(xiàn)用電的遠程抄表，利用現(xiàn)有已經(jīng)建立的網(wǎng)絡設備，不需要再布線，抄表不受空間、距離和時間的限制。

3．2無極性RS485通信技術應用

RS485總線以其結構簡單、通信穩(wěn)定、抄表成功率高等優(yōu)點，在表計、采集系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。在以前應用系統(tǒng)中，RS485總線通信需要兩根線，即A，B兩端，如A，B端接反，總線通信就會出錯，這種方式在集中式表箱接線施工當中，接線出錯不可避免，現(xiàn)場排查也比較困難。無極性RS485通信技術的應用，有效解決了這一問題。新工藝無極性485芯片，完全兼容傳統(tǒng)的485芯片，通信引腳沒有A，B之分，給現(xiàn)場施工與排查帶來極大方便，避免了因A，B端子接反所引起的通信問題。

3．3自動搜表技術的應用

目前采集系統(tǒng)中，普遍采用自上而下的表計檔案管理方式，這種方式存在對后續(xù)更新表計不能及時的發(fā)現(xiàn)與抄讀、統(tǒng)計下發(fā)檔案不正確等問題。此系統(tǒng)中的采集器具有自動搜表功能，可自下而上更新電表檔案，采用縮位算法高效搜尋自己管轄單元下電表，并以產(chǎn)生事件形式通知主站進行檔案的核對更新，替代了人工表計檔案管理，實現(xiàn)了表計檔案建立的智能化。

3．4用戶交互終端的使用

用戶可通過用戶交互終端體現(xiàn)管理與用戶之間的互動性，交互終端所具功能如下:(1)具有射頻卡讀寫功能:用于用戶的用電信息查詢。(2)具備本地合閘功能:當遠程合閘失敗時，可用用戶卡通過交互終端輸入合閘命令，保證用戶在充值以后能恢復用電。(3)具備消息顯示功能:可實時顯示計量管理中心下發(fā)的廣播消息，如停電、提示用戶購電等公共信息。(4)具備按鍵查詢功能:用戶交互終端可以通過其上面的按鍵方式查詢用戶用電信息。

3．5密鑰系統(tǒng)安全保障

密鑰管理系統(tǒng)的應用包括遠程應用、本地應用以及密鑰更新等，其中遠程應用主要為主站對電能表發(fā)起的拉合閘控制，本地應用包括通過用戶卡進行本地信息查詢和本地合閘兩種操作。完成密鑰的設備包括費控表、遠程加密機、用戶射頻卡，交互終端與采集器做透傳協(xié)助處理。不管是主站遠程發(fā)起對電能表的拉合閘控制，還是本地用戶卡進行本地信息查詢和本地合閘，首先要做系統(tǒng)身份認證，然后以密文方式發(fā)送控制命令，如果解密成功，才執(zhí)行操作，保證了操作安全性。嵌入式安全模塊由電網(wǎng)公司對其進行初始化，預裝測試密鑰、建立文件結構和寫入初始化數(shù)據(jù)，然后提交給電表廠商，電表廠商將嵌入式安全模塊嵌入電能表中，并通過預裝的密鑰和初始數(shù)據(jù)等信息進行檢測。電表廠商將從廠內(nèi)檢測通過的電表提交給驗收請求，通過驗收后，由電網(wǎng)公司人員入戶掛裝并通過遠程來替換嵌入式安全模塊的密鑰，形成正式使用的密鑰。嵌入式安全模塊通過正式密鑰和表號等相關信息生成電表應用密鑰，實現(xiàn)用戶的一戶一表一密的安全機制。

3．6智能電網(wǎng)互動式計量系統(tǒng)特點

(1)所有用電信息采集通過集中抄表系統(tǒng)設定任務自動采集，避免了大量人工數(shù)據(jù)的抄收和記錄，提高了計費準確率。(2)電網(wǎng)用電檢測能力提高，能對用電異常狀態(tài)生成事件記錄并告警。(3)對特定用戶(如欠費用戶)能實施遠程斷送電功能。(4)對用電信息數(shù)據(jù)采集的實時性和同步性，能提高用電數(shù)據(jù)分析的準確性，如線損的計算，為電網(wǎng)用電的合理配電提供全面的數(shù)據(jù)依據(jù)。(5)增加了與用戶的交互信息流通，用戶通過本地交互終端或者遠程網(wǎng)絡能方便進行用戶用電信息查詢，實現(xiàn)網(wǎng)上預購電、銀行ATM機、營業(yè)廳、小區(qū)自助繳費機等多種便利繳費方式繳費。(6)低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)采集器(無線)有自動搜表功能，支持自下而上檔案更新，減少檔案維護工作量。(7)抄表成功率高:此系統(tǒng)采用了穩(wěn)定可靠地無極性RS485總線進行抄表，抄表成功率可達100%，又減少了現(xiàn)場施工工作量。(8)實現(xiàn)了電力部門用電管理的自動化服務，電費的結算與控制可由計算機自動完成。(9)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性，主站系統(tǒng)對表的控制類操作報文采用專用安全認證密文，采集器采用透明轉發(fā)方式完成數(shù)據(jù)傳輸，本地卡對交互終端操作也須通過卡身份驗證合法后才能進行交互通信，保證了數(shù)據(jù)傳輸安全性。

4結束語

隨著計算機與通信技術的不斷發(fā)展，售電管理的自動化、多樣化、智能化、和網(wǎng)絡化是未來的發(fā)展趨勢，從提高效率、節(jié)省人力、提高服務質(zhì)量的前提出發(fā)，上述方案具有自動化程度高、通信穩(wěn)定、抄表成功率高、現(xiàn)場維護簡單、透明消費等優(yōu)點，配合對應的營銷系統(tǒng)，在實驗條件下對所設計的系統(tǒng)進行了測試，測試結果表明所設計的系統(tǒng)運行平穩(wěn)，達到了設計要求，具有很好的應用前景。

本文作者:林軍張向程王春生工作單位:海南電力技術研究院