配電自動化系統(tǒng)6

2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室第6章遠(yuǎn)方抄表與電能計費系統(tǒng)6.1電能表的發(fā)展和現(xiàn)狀電能表發(fā)展過程：機(jī)械式電能表機(jī)械電子式電能表電子式電能表。機(jī)械式電能表：通過電磁感應(yīng)驅(qū)動機(jī)械轉(zhuǎn)動，機(jī)械表盤轉(zhuǎn)動圈數(shù)反映了用戶用電量；可靠性高，抗干擾性好，但測量精度不高，功能單一。電子式電能表：測量精度高、性能穩(wěn)定、功耗低、體積小、功能豐富。機(jī)械電子式電能表：在機(jī)械式電能表基礎(chǔ)上加入電子線路，性能介于上述兩者間。電子式電能表優(yōu)點多，是一種應(yīng)用趨勢。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室6.2電子式電能表類型：熱電轉(zhuǎn)換型、模擬乘法器型、數(shù)字乘法器型，其中數(shù)字乘法器型最適合于遠(yuǎn)方抄表技術(shù)。熱電轉(zhuǎn)換型：通過熱電轉(zhuǎn)換電路，使熱電偶輸出與平均功率成正比。模擬乘法器型：包括分割乘法器、跨導(dǎo)型乘法器、霍爾效應(yīng)乘法器。通過對電流、電壓進(jìn)行脈寬、幅度調(diào)制，或通過模擬乘法器實現(xiàn)。數(shù)字乘法器型：以微處理器為核心，由A/D對輸入電流、電壓進(jìn)行交流采樣和數(shù)字處理，功能多。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室6.3多功能電子式電能表1.多功能電子式電能表功能1）用電計測功能：包括累計計量（WP、WQ、WS）和實時計量（I、U、P、Q、S、f）。2）監(jiān)視功能：用電最大需量、防竊電監(jiān)視，缺相、斷電指示、恢復(fù)供電時間記錄、電壓異常報警。3）控制功能：復(fù)費率分時計費的時段控制。4）管理功能：時段/費率計費管理、抄表及組網(wǎng)管理、負(fù)荷管理。5）存貯功能：實現(xiàn)對參數(shù)、事件的記錄存貯。6）自恢復(fù)和自檢測功能：看門狗電路、硬件自檢測實現(xiàn)。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室2．多功能電能表的電源電源形式：交流電源、表內(nèi)電池(一般在停電時使用)。1）交流電源將50Hz交流電變換成表內(nèi)電子電路所需的直流低電壓（一般5伏），幾種變換方式：（1）變壓器降壓直接整流供電方式；（2）電阻或電容降壓方式；（3）開關(guān)電源方式；（4）變壓器降壓加線性穩(wěn)壓電源。2）電池：掉電期間充當(dāng)電能表的電源，以維持時鐘及RAM中的數(shù)據(jù)，可選鎘鎳、鋰可充電電池。3）電源切換：掉電后，電源電壓下降至某一值時，掉電檢測電路動作，使電源切換到表內(nèi)電池。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室6.4抄表技術(shù)綜述1.抄表計費的幾種方式1）手工抄表；2）本地自動抄表；3）移動式自動抄表；4）預(yù)付費電能計費；5）遠(yuǎn)程自動抄表。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室2.

預(yù)付費電能計費方式需借助于預(yù)付費電能表的使用來實現(xiàn)。預(yù)付費電能表方式：1）投幣式；2）磁卡式；3）IC卡式（IntegratedCircuitCard)。磁卡、IC卡預(yù)付費以卡上攜帶電量為基準(zhǔn)，實施對用電的自動控制，變?nèi)斯こ硎召M為用戶買電插卡用電，避免了收電費難現(xiàn)象。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室預(yù)付費計費方式和遠(yuǎn)程自動抄表計費方式的比較預(yù)付費計費方式只是一種過渡方式，原因如下：1)這種電能計費方式不能使供電管理部門及時了解用戶的實際用電情況和對電能的需求，因此難于掌握用電規(guī)律、確定最佳供電方案。2)采用預(yù)付費方式，需要改革供電部門的售電機(jī)構(gòu)，還要廣設(shè)售電網(wǎng)點，這會帶來大量的新問題。3)拖欠電費的現(xiàn)象主要是法律不健全、法律觀念差造成的，應(yīng)通過法律途徑來解決，而不是拉閘限電，隨著電力企業(yè)走向市場，拉閘限電不僅對用戶，而且對供電企業(yè)均會造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室4)自動抄表電能計費方式顯然是一種自動化程度更高、更先進(jìn)的計費方式。它便于將計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和營業(yè)管理相結(jié)合，成為配電自動化系統(tǒng)的一部分。而且不久還可望發(fā)展成為自動抄表結(jié)合銀行計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的收費方式，實行銀行票據(jù)自動劃撥，從而更有效地確保電力企業(yè)的合法權(quán)益，到那時預(yù)收費裝置也就失去了其使用價值。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室但是，遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)需要建立通信網(wǎng)絡(luò)，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，而且建設(shè)費也較大，而預(yù)付費電能計費方式則無須建設(shè)通道。因而在一些偏遠(yuǎn)并且地線遼闊的地區(qū)(如新疆、青海等地)，預(yù)付費電能表目前仍有其存在價值。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室6.5采用IC卡電能表的預(yù)付費系統(tǒng)1.IC卡電能表的組成IC卡預(yù)付費復(fù)費率電能表原理框圖電能采集部分完成電度采集與脈沖轉(zhuǎn)換，微處理器完成脈沖計數(shù)，并與存入的IC卡電量信息比較，剩余電量不足時發(fā)報警，為零時由漏電保安器跳閘。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室IC卡的組成組成：CPU、工作緩沖器RAM、程序存儲器ROM、數(shù)據(jù)存儲器E2PROM、通信單元（實現(xiàn)卡與外部讀寫裝置的串行異步通信）。IC卡功能：IC卡預(yù)付電費；分時(峰、谷、平時段)計量有功、無功電度并計費；分時計量有功、無功最大需求量；功率因數(shù)測量；提醒與跳閘；防竊電。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室2.預(yù)付費電能管理系統(tǒng)售電終端功能：日常售電、用戶查詢、系統(tǒng)管理、打印制表。中央級售電終端地區(qū)級售電終端地區(qū)級售電終端售電管理系統(tǒng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室6.6自動抄表技術(shù)一.本地自動抄表技術(shù)采用攜帶方便、操作簡單可靠的抄表微機(jī)來自動完成抄表編程工作。實現(xiàn)方法：以紅外線作通信媒體，將某一區(qū)域內(nèi)電能表的各項數(shù)據(jù)集，傳輸?shù)匠砑衅鳎儆帽銛y式掌上電腦將數(shù)據(jù)抄回。掌上電腦功能：實現(xiàn)儀表數(shù)據(jù)的現(xiàn)場記錄、現(xiàn)場設(shè)置智能儀表特定參數(shù)或原始數(shù)據(jù)、與中心站計算機(jī)系統(tǒng)通信上傳采集數(shù)據(jù)；可配微型打印機(jī)，直接打印收費通知單。

2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室二.遠(yuǎn)程自動抄表技術(shù)(AutomaticMeterReading,AMR)遠(yuǎn)方自動抄表是自動抄表技術(shù)隨著通信技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生。自動抄表包括移動式手持自動抄表儀、配電臺區(qū)集中式自動抄表和遠(yuǎn)方自動抄表系統(tǒng)。從用途上，大致可以分為變電站、大客戶和一般居民客戶3種類型。電能表、采集器等電能量采集裝置已經(jīng)成熟，其關(guān)鍵技術(shù)就是如何構(gòu)建通信網(wǎng)。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室縱觀當(dāng)前遠(yuǎn)方自動抄表通信方式，大致有以下幾種：

(一)有線方式有線方式包括有線電話網(wǎng)、有線電視網(wǎng)和建設(shè)專用通信網(wǎng)等。此技術(shù)成熟、簡單，在通信信道正常的情況下通信穩(wěn)定可靠，可以實現(xiàn)即時通信。但對于建設(shè)專用通信網(wǎng)存在布線量大，通信信道易受人為損壞，損壞后故障排除困難、恢復(fù)慢，信道后續(xù)維護(hù)量大等缺點。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室由一個采集終端通過R5485總線采集幾十塊電能表的數(shù)據(jù)，電能表為具有485輸出口的電子表或加裝電能量數(shù)據(jù)采集模塊的機(jī)械表。采集終端通過專用電纜(如專用電話線)，將采集的電能量數(shù)據(jù)送入集中器進(jìn)行數(shù)據(jù)集中和處理，抄收區(qū)域較大時多個集中器可以級聯(lián)。由最上一級集中器通過調(diào)制解調(diào)器接人公用電話網(wǎng)，由此傳送到供電企業(yè)的電能量抄收中心。一些多功能電能表亦可直接經(jīng)R5485接口與一級集中器連接。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室采用有線電話網(wǎng)或者有線電視網(wǎng)方式．通常通信質(zhì)量較穩(wěn)定可靠，維護(hù)量也較少，但系統(tǒng)運行合固定的基本費用，而且不能覆蓋所有的用電區(qū)域，使用后易受制約，因而不利于長期規(guī)劃和發(fā)展。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室(二)電力線載波方式最大的優(yōu)點是網(wǎng)絡(luò)自成一體，不涉及電力企業(yè)以外的部門。一次性投資后，不再發(fā)生大的費用，即系統(tǒng)后續(xù)的運行費用以及維護(hù)費用都極少。缺點是系統(tǒng)的安裝和維護(hù)可能要求線路停電，需要部門之間的協(xié)調(diào)，同時目前的10kv電力載波通信傳輸速率還比較低。但是對于低壓臺區(qū)以下的拉表采用低壓電力載波逼信技術(shù)是完全適用的。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室（三）無線方式自動秒表技術(shù)美國早在20世紀(jì)70年代已開始使用無線集中抄表系統(tǒng)，它是在每塊電能表內(nèi)安裝一塊微處理芯片，負(fù)責(zé)收集和存儲電能表的累計電能量。另安裝一個微型收、發(fā)信機(jī)。抄表員通常持車載式無線抄表器．到各個區(qū)域(半徑為1km左右)進(jìn)行分區(qū)集中抄表，然后回到電力公司將拉錄的數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)處理機(jī)進(jìn)行集中處理。這種系統(tǒng)的每塊電能表附加成本較高．且只能為收費提供數(shù)據(jù)，不能提供用電管理所需的實時信息。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室(四)無線通信網(wǎng)方式目前．公共移動通信網(wǎng)技術(shù)有全球性移動通信系統(tǒng)(GlobalSyetemofMobileCommunication,簡稱GSM)和通用無線分組業(yè)務(wù)(GeneralPacketRadioService，簡稱GPRS)以及3G等。目前的GSM數(shù)據(jù)服務(wù)是基于電路交換技術(shù)并提供9.6kb/S和14.4kb/S的最大用戶傳輸率。該服務(wù)針對中間接口，利用加密識別技術(shù)為通信雙方提供高級安全保障。該服務(wù)還可以提供短信息服務(wù)(SMS)，信息最長可達(dá)160字符，并可將4個不同的信息連續(xù)發(fā)出。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室GPRS是在常規(guī)GSM和第三代(3G)移動電話技術(shù)之間派生的技術(shù)。GPRS通信采用與GSM相同的頻帶并共享相同的基地設(shè)備，而其收發(fā)器則采用與GSM不同的形式。3G(第三代移動電話服務(wù))采用更高的工作頻率。最大數(shù)據(jù)通信容量可達(dá)2M。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室遠(yuǎn)程自動抄表技術(shù)的特點特點：利用公共電話網(wǎng)絡(luò)、負(fù)荷控制信道或低壓配電線載波等通信聯(lián)系，將電能表數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)接嬎銠C(jī)電能計費管理中心進(jìn)行處理。優(yōu)點：不需現(xiàn)場人員；提高抄表的準(zhǔn)確性、及時性；杜絕少抄、誤抄、漏抄等問題。實現(xiàn)方法：在普通電能表內(nèi)加裝自動抄表單元。1.遠(yuǎn)程自動抄表技術(shù)的發(fā)展遠(yuǎn)程自動抄表電量計費系統(tǒng)：集中式分布式網(wǎng)絡(luò)式開放式。電能表數(shù)據(jù)采集：集中式脈沖處理方式分布式直接傳送方式。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室1)集中式脈沖處理式電能表特點（1）電能表以脈沖計數(shù)方式輸出電量，不具備數(shù)字傳輸能力；（2）可靠性差，遠(yuǎn)程運輸需中間設(shè)備；（3）電能表的數(shù)據(jù)下載、報警、信息上報等功能較難實現(xiàn)；（4）新型智能電能表在該方式下無法有效發(fā)揮其功能；（5）抗干擾性差。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室2)分布式直接傳送式電能表特點（1）數(shù)據(jù)采集中心與多功能電表之間直接數(shù)據(jù)通信；（2）可實現(xiàn)多種通信方式；（3）電能表具有采集、儲存、處理數(shù)據(jù)等功能，電能表間可互為備用；（4）可對電能表預(yù)先編程，定時或事件發(fā)生時主動上報電能表本身狀態(tài)信息。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室2．遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)的組成組成：具有自動抄表功能的電能表、抄表集中器、抄表交換機(jī)、中央信息處理機(jī)。1）電能表脈沖型：分電壓型(傳輸距離近，三線傳輸方式)、電流型(傳輸距離遠(yuǎn)，兩線傳輸方式)。智能型：分RS-485通信接口型、低壓配電線載波通信接口型。2）抄表集中器將電能表數(shù)據(jù)集中后，通過電力載波或其它通信方式上傳。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室3）抄表交換機(jī)收集抄表集中器的數(shù)據(jù)，然后通過公用電話網(wǎng)或其他方式上傳到計費中心計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。4）中央信息處理機(jī)整個遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)的管理層設(shè)備，可由單臺計算機(jī)或計算機(jī)局域網(wǎng)配合相應(yīng)的抄表軟件構(gòu)成。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室3.自動抄表系統(tǒng)的遠(yuǎn)程傳輸通道遠(yuǎn)傳通道方式：1）電能表到抄表集中器、抄表集中器到抄表交換機(jī)間：RS－485、低壓配電線載波等。2）抄表交換機(jī)到電能計費中心計算機(jī)系統(tǒng)間：電話線、無線電臺方式。具有負(fù)荷控制裝置時，可利用集中式負(fù)荷控制系統(tǒng)定時集中抄表，但應(yīng)用有一定局限性。2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室基于四級網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)2023/2/3中國礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室基于三級