配電自動(dòng)化系統(tǒng)6課件

2023/2/6第6章遠(yuǎn)方抄表與電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng)6.1電能表的發(fā)展和現(xiàn)狀電能表發(fā)展過(guò)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(guò)電磁感應(yīng)驅(qū)動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械表盤轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)反映了用戶用電量；可靠性高，抗干擾性好，但測(cè)量精度不高，功能單一。電子式電能表：測(cè)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(diǎn)多，是一種應(yīng)用趨勢(shì)。2023/2/6中國(guó)礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室2023/2/6中國(guó)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(guò)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(guò)對(duì)電流、電壓進(jìn)行脈寬、幅度調(diào)制，或通過(guò)模擬乘法器實(shí)現(xiàn)。數(shù)字乘法器型：以微處理器為核心，由A/D對(duì)輸入電流、電壓進(jìn)行交流采樣和數(shù)字處理，功能多。2023/2/6中國(guó)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(jì)測(cè)功能：包括累計(jì)計(jì)量（WP、WQ、WS）和實(shí)時(shí)計(jì)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(shí)間記錄、電壓異常報(bào)警。3）控制功能：復(fù)費(fèi)率分時(shí)計(jì)費(fèi)的時(shí)段控制。4）管理功能：時(shí)段/費(fèi)率計(jì)費(fèi)管理、抄表及組網(wǎng)管理、負(fù)荷管理。5）存貯功能：實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)、事件的記錄存貯。6）自恢復(fù)和自檢測(cè)功能：看門狗電路、硬件自檢測(cè)實(shí)現(xiàn)。2023/2/6中國(guó)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(shí)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(kāi)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(shí)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(shí)，掉電檢測(cè)電路動(dòng)作，使電源切換到表內(nèi)電池。2023/2/6中國(guó)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(jì)費(fèi)的幾種方式1）手工抄表；2）本地自動(dòng)抄表；3）移動(dòng)式自動(dòng)抄表；4）預(yù)付費(fèi)電能計(jì)費(fèi)；5）遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表。2023/2/6中國(guó)礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室預(yù)付費(fèi)計(jì)費(fèi)方式和遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表計(jì)費(fèi)方式的比較預(yù)付費(fèi)計(jì)費(fèi)方式只是一種過(guò)渡方式，原因如下：1)這種電能計(jì)費(fèi)方式不能使供電管理部門及時(shí)了解用戶的實(shí)際用電情況和對(duì)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(fèi)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(diǎn)，這會(huì)帶來(lái)大量的新問(wèn)題。3)拖欠電費(fèi)的現(xiàn)象主要是法律不健全、法律觀念差造成的，應(yīng)通過(guò)法律途徑來(lái)解決，而不是拉閘限電，隨著電力企業(yè)走向市場(chǎng)，拉閘限電不僅對(duì)用戶，而且對(duì)供電企業(yè)均會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。2023/2/6中國(guó)礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室4)自動(dòng)抄表電能計(jì)費(fèi)方式顯然是一種自動(dòng)化程度更高、更先進(jìn)的計(jì)費(fèi)方式。它便于將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和營(yíng)業(yè)管理相結(jié)合，成為配電自動(dòng)化系統(tǒng)的一部分。而且不久還可望發(fā)展成為自動(dòng)抄表結(jié)合銀行計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的收費(fèi)方式，實(shí)行銀行票據(jù)自動(dòng)劃撥，從而更有效地確保電力企業(yè)的合法權(quán)益，到那時(shí)預(yù)收費(fèi)裝置也就失去了其使用價(jià)值。2023/2/6中國(guó)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(dòng)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(fèi)也較大，而預(yù)付費(fèi)電能計(jì)費(fèi)方式則無(wú)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(fèi)電能表目前仍有其存在價(jià)值。2023/2/6中國(guó)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(chǔ)器ROM、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器E2PROM、通信單元（實(shí)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(fèi)；分時(shí)(峰、谷、平時(shí)段)計(jì)量有功、無(wú)功電度并計(jì)費(fèi)；分時(shí)計(jì)量有功、無(wú)功最大需求量；功率因數(shù)測(cè)量；提醒與跳閘；防竊電。2023/2/6中國(guó)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(fèi)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(jí)售電終端地區(qū)級(jí)售電終端地區(qū)級(jí)售電終端售電管理系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2023/2/6中國(guó)礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室2023/2/6中國(guó)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(dòng)抄表技術(shù)(AutomaticMeterReading,AMR)遠(yuǎn)方自動(dòng)抄表是自動(dòng)抄表技術(shù)隨著通信技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生。自動(dòng)抄表包括移動(dòng)式手持自動(dòng)抄表儀、配電臺(tái)區(qū)集中式自動(dòng)抄表和遠(yuǎn)方自動(dòng)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)。2023/2/6中國(guó)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(dòng)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(jiǎn)單，在通信信道正常的情況下通信穩(wěn)定可靠，可以實(shí)現(xiàn)即時(shí)通信。但對(duì)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(diǎn)。2023/2/6中國(guó)礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室由一個(gè)采集終端通過(guò)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(guò)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(shí)多個(gè)集中器可以級(jí)聯(lián)。由最上一級(jí)集中器通過(guò)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(jí)集中器連接。2023/2/6中國(guó)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(diǎn)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(fèi)用，即系統(tǒng)后續(xù)的運(yùn)行費(fèi)用以及維護(hù)費(fèi)用都極少。缺點(diǎn)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(shí)目前的10kv電力載波通信傳輸速率還比較低。但是對(duì)于低壓臺(tái)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。2023/2/6中國(guó)礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室（三）無(wú)線方式自動(dòng)秒表技術(shù)美國(guó)早在20世紀(jì)70年代已開(kāi)始使用無(wú)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(chǔ)電能表的累計(jì)電能量。另安裝一個(gè)微型收、發(fā)信機(jī)。抄表員通常持車載式無(wú)線抄表器．到各個(gè)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(fèi)提供數(shù)據(jù)，不能提供用電管理所需的實(shí)時(shí)信息。2023/2/6中國(guó)礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室(四)無(wú)線通信網(wǎng)方式目前．公共移動(dòng)通信網(wǎng)技術(shù)有全球性移動(dòng)通信系統(tǒng)(GlobalSyetemofMobileCommunication,簡(jiǎn)稱GSM)和通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)(GeneralPacketRadioService，簡(jiǎn)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(duì)中間接口，利用加密識(shí)別技術(shù)為通信雙方提供高級(jí)安全保障。該服務(wù)還可以提供短信息服務(wù)(SMS)，信息最長(zhǎng)可達(dá)160字符，并可將4個(gè)不同的信息連續(xù)發(fā)出。2023/2/6中國(guó)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(dòng)抄表技術(shù)的特點(diǎn)特點(diǎn)：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(dòng)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)電能計(jì)費(fèi)管理中心進(jìn)行處理。優(yōu)點(diǎn)：不需現(xiàn)場(chǎng)人員；提高抄表的準(zhǔn)確性、及時(shí)性；杜絕少抄、誤抄、漏抄等問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)方法：在普通電能表內(nèi)加裝自動(dòng)抄表單元。1.遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表技術(shù)的發(fā)展遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)：集中式分布式網(wǎng)絡(luò)式開(kāi)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。2023/2/6中國(guó)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(diǎn)（1）電能表以脈沖計(jì)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(yùn)輸需中間設(shè)備；（3）電能表的數(shù)據(jù)下載、報(bào)警、信息上報(bào)等功能較難實(shí)現(xiàn)；（4）新型智能電能表在該方式下無(wú)法有效發(fā)揮其功能；（5）抗干擾性差。2023/2/6中國(guó)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(diǎn)（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(shí)現(xiàn)多種通信方式；（3）電能表具有采集、儲(chǔ)存、處理數(shù)據(jù)等功能，電能表間可互為備用；（4）可對(duì)電能表預(yù)先編程，定時(shí)或事件發(fā)生時(shí)主動(dòng)上報(bào)電能表本身狀態(tài)信息。2023/2/6中國(guó)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(dòng)抄表系統(tǒng)的組成組成：具有自動(dòng)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(guò)電力載波或其它通信方式上傳。2023/2/6中國(guó)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(guò)公用電話網(wǎng)或其他方式上傳到計(jì)費(fèi)中心計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。4）中央信息處理機(jī)整個(gè)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的管理層設(shè)備，可由單臺(tái)計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)配合相應(yīng)的抄表軟件構(gòu)成。2023/2/6中國(guó)礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室3.自動(dòng)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(jì)費(fèi)中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間：電話線、無(wú)線電臺(tái)方式。具有負(fù)荷控制裝置時(shí)，可利用集中式負(fù)荷控制系統(tǒng)定時(shí)集中抄表，但應(yīng)用有一定局限性。2023/2/6中國(guó)礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室基于四級(jí)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)2023/2/6中國(guó)礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室基于三級(jí)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)2023/2/6中國(guó)礦業(yè)大學(xué)智能電器與微機(jī)保護(hù)研究室基于無(wú)線電臺(tái)的