gprs在線監(jiān)測系統(tǒng)在計量裝置中的應(yīng)用p

GPRS在線監(jiān)測系統(tǒng)在計量裝置中的應(yīng)用TOC\o"1-3"\h\z一、前言 3二、GPRS監(jiān)測系統(tǒng)組網(wǎng)及數(shù)據(jù)通訊 4（一）GPRS系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)簡介 4（二）、GPRS監(jiān)測系統(tǒng)總體架構(gòu)圖 6（三）、GPRS組網(wǎng)的接入方式 6三、交流采樣 7（一）、GPRS監(jiān)測終端交流采樣原理 7（二）交流采樣模塊的功能 9四、防竊電 9（一）GPRS在線監(jiān)測系統(tǒng)防竊電的原理 9（二）竊電的常用方法及對策 10五GPRS在線監(jiān)測系統(tǒng)的用電監(jiān)察功能 12（一）客戶計量裝置運行狀況監(jiān)測 12（二）GPRS在線管理系統(tǒng)在電費管理中的作用 14六、GPRS在線監(jiān)測系統(tǒng)線損分析 16七、實際案例分析 17（一）人為竊電 17（二）計量自然故障損失電量 18八、總結(jié) 19一、前言以先進成熟的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子通訊技術(shù)、電能計量技術(shù)為主要手段，從強化電能計量管理和提高客戶服務(wù)質(zhì)量為出發(fā)點，建成一個智能化的、高質(zhì)量的、高效率的計量管理信息系統(tǒng)，徹底解決人工抄表及現(xiàn)場用電監(jiān)察的落后局面。通過GPRS在線監(jiān)測在計量裝置中的應(yīng)用，使電力計量的科學(xué)管理上一個新臺階。福建省長樂供電公司2005年的售電量已達到近三十億度，而主要用電大戶大部分是鋼鐵廠，電費在鋼鐵企業(yè)中成本中所占的比例相當大，因此竊電便成為該行業(yè)產(chǎn)生利潤的重要方法，GPRS在線監(jiān)測的計量裝置在長樂供電公司的應(yīng)用效果十分顯著。二、GPRS監(jiān)測系統(tǒng)組網(wǎng)及數(shù)據(jù)通訊（一）GPRS系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)簡介GPRS技術(shù)是傳統(tǒng)通訊技術(shù)經(jīng)過幾十年的研究發(fā)展起來的應(yīng)用成果，代表現(xiàn)代通訊技術(shù)的精髓。2002.5由中國移動在國內(nèi)率先引用，還在不斷發(fā)展，具有強大的生命力。1GPRS網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀GPRS網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)通訊技術(shù)不同的是采用的是一種“蜂巢”技術(shù)，GPRS即“通用分組無線業(yè)務(wù)”（GeneralPacketRadioService）,是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)上開通的一種新型的分組數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。相對于原來GSM以撥號接入的電路交換數(shù)據(jù)傳輸方式，GPRS是分組交換技術(shù)，具有永遠在線、自如切換、高速傳輸?shù)葍?yōu)點。它能全面提升移動數(shù)據(jù)通信服務(wù)?，F(xiàn)在在全國已在數(shù)百個城市開通。利用中國移動現(xiàn)有的GPRS通信網(wǎng)絡(luò)，終端和主臺的所有交換信息通過中國移動的數(shù)據(jù)通信服務(wù)中心，在移動的數(shù)據(jù)服務(wù)中心和供電部門之間建立VPN專網(wǎng)，并在供電部門建立中心主站，所有終端設(shè)備通過GPRS網(wǎng)絡(luò)及移動數(shù)據(jù)中心連至該中心主站，實現(xiàn)終端和主站的實時在線連接。2GPRS終端速度目前網(wǎng)絡(luò)支持CS-2編碼，RLC層每信道速率13.4kbps。無線上網(wǎng)卡和通訊模塊一般是CLASS10或CLASS12，捆綁4個信道，實際應(yīng)用帶寬大約在10－70Kb/s.網(wǎng)絡(luò)升級后，將支持CS-4編碼，可以捆綁8個信道，每信道RLC層速率將達21.4kbps。對于一支持8信道的終端來說，最高速率可達171.2kbps.而230M終端最高速率只達2400bps，GPRS終端數(shù)據(jù)傳輸速度是230M終端的幾十倍。應(yīng)用廠家若掌握不好通訊技術(shù)，容易出現(xiàn)丟包和掉線現(xiàn)象。3GPRS容量基站小區(qū)中，可以設(shè)置最多8個固定數(shù)據(jù)信道（專做數(shù)據(jù)用），動態(tài)信道（用完即釋放）視載頻容量而定。如某小區(qū)信道有45個，一般話音占用10個，則剩余35個信道可用。而且GPRS業(yè)務(wù)屬分組業(yè)務(wù)，用戶僅在數(shù)據(jù)傳輸時才占信道，同時小區(qū)的每信道最多達8個用戶復(fù)用，可以充分保證大量用戶同時在線。說明GPRS終端通訊除了“公用”專門的數(shù)據(jù)通道外（不與話音通道混在一起），還可占用語音通道（動態(tài)信道），人們往往將GPRS數(shù)據(jù)通訊與所謂“公網(wǎng)”（語音通話）混為一談，而目前除電力系統(tǒng)產(chǎn)品較多使用GPRS傳輸外，其它系統(tǒng)產(chǎn)品使用不多。（二）、GPRS監(jiān)測系統(tǒng)總體架構(gòu)圖（三）、GPRS組網(wǎng)的接入方式1、數(shù)據(jù)終端（GPRSDTU）的接入中國移動GPRS網(wǎng)絡(luò)為用戶提供CMNET和APN兩個網(wǎng)絡(luò)接入方式，APN針對相關(guān)行業(yè)用戶使用。APN用戶通常在一個組內(nèi)，需要設(shè)定用戶名和密碼，具有更好的安全性，APN用戶可以申請綁定移動內(nèi)網(wǎng)的固定IP地址，長樂公司采用APN專線接入，通過專線接入中國移動的路由器，移動公司提供私有IP地址。數(shù)據(jù)安全性好，穩(wěn)定可靠，傳輸延遲小。2．GPRS數(shù)據(jù)中心與主站應(yīng)用程序接口GPRS數(shù)據(jù)中心與應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用軟件接口兩種方式，即動態(tài)連接庫（DLL）和GPRS數(shù)據(jù)中心服務(wù)程序轉(zhuǎn)發(fā)方式。動態(tài)連接庫方式需要進行接口程序的編程與開發(fā)，采用宏電公司提供的GPRS數(shù)據(jù)中心服務(wù)程序與應(yīng)用系統(tǒng)軟件之間進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，包括實際串行口轉(zhuǎn)發(fā)、虛擬串行口轉(zhuǎn)發(fā)、UDP/IP轉(zhuǎn)發(fā)、TCP/IP轉(zhuǎn)發(fā)等連接方式。三、交流采樣（一）、GPRS監(jiān)測終端交流采樣原理交流采樣模塊采用先進的交流采樣技術(shù)及模糊控制功率補償技術(shù)與量程自動校正技術(shù)，是一種集傳感器、變送器、數(shù)據(jù)采集、顯示、遙信與遙控、遠距離傳輸數(shù)據(jù)于一體的全電子式多功能電力監(jiān)控模塊。能夠測量單相兩線、三相三線、三相四線系統(tǒng)的電流（A相、B相、C相、N）、電壓(A相、B相、C相、AB線、BC線、CA線)、功率（kw）、電度（kwh）、無功功率（kvar）、無功電度（kvarh）、功率因數(shù)（PF%）、頻率（hz）、開口三角形電壓（V0）、最大開口三角形電壓（V0）、需量電流（DA），最大需量電流（MDA）等電力參數(shù)，精度高、抗干擾能力強、體積小、易于安裝和操作。交流采樣模塊以INTEL公司的80C196KC十六位微控制器為核心，采用27C256EPROM及62256SRAM擴展了程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。通過鎖存器擴展了I/O口。另外，還配有低電壓檢監(jiān)測電路MB3773,用于監(jiān)測電源電壓是否正常，以保證CPU可靠工作。同時還配有新型鐵電NVRAM存儲器FM25040,用于保存設(shè)定數(shù)據(jù)及測量數(shù)據(jù)（如CT比、VT比、儀表地址、波特率、電能等）。通過80C196KC的P0口擴展了按鍵開關(guān)及設(shè)定開關(guān)，用于數(shù)據(jù)操作及設(shè)定。除此之外，系統(tǒng)還具有輸入、輸出模板，遙信與遙測模板及電源模板。交流采樣模塊硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1：圖1交流采樣模塊硬件結(jié)構(gòu)框圖模塊軟件主要由監(jiān)控程序，鍵盤掃描程序，設(shè)定程序，模糊控制功率補償程序，交流采樣程序，零點及量程自動校正程序，頻率測量程序，數(shù)字濾波程序，算法程序，遙信與遙控程序，通信程序，運算子程序等組成，采用匯編語言編程，并進行模塊化設(shè)計。（二）交流采樣模塊的功能交流采樣模塊測量的電力參數(shù)有以下幾種：電流（A）、電壓（V）、功率（KW）、電度（KWH）、無功功率（kvar）、無功電度（kvarh）、功率因數(shù)（PF%）、頻率（HZ）。無論對于單相兩線系統(tǒng)、三相三線系統(tǒng)還是三相四線系統(tǒng)，采用的方法時將一次電壓和電流信號經(jīng)過一次電壓和電流互感器變成標準的電壓信號（100VAC、220VAC/380VAC、100VAC/⊙）和電流信號（5A、1A），然后經(jīng)過二次電壓和電流互感器變成1～2.5mA的電流信號，經(jīng)過取樣電阻獲得幅度為0～5VAC的交流電壓信號，由微控制器進行交流采樣，計算出上述電力參數(shù)。CPU模板中微控制器的模擬量輸入通道直接對濾波和限幅處理后的信號進行交流采樣，不會產(chǎn)生零點及滿量程飄移。當儀表進入測量狀態(tài)，根據(jù)不同的電壓和電流輸入信號，采用模糊控制技術(shù)自動實現(xiàn)功率、電度、無功功率、無功電度及功率因數(shù)的補償，再不提高硬件成本的前提下，減小了測量誤差，提高了電力參數(shù)監(jiān)測的測量精度和可靠性。四、防竊電（一）GPRS在線監(jiān)測系統(tǒng)防竊電的原理GPRS監(jiān)測終端的主要功能是避免因為人為的或者設(shè)備故障的原因造成電能表計量電量比實際使用電量少計量甚至不計量，從而達到防竊電和追繳電費的目的。GPRS監(jiān)測終端是在負荷管理終端的基礎(chǔ)上加裝交流采樣模塊實現(xiàn)負荷管理和用電監(jiān)察功能（防止電量丟失）。交流采樣模塊采用高速單片機交流采樣技術(shù)，采用三相計量表計的工作原理，在多功能表計的基礎(chǔ)還增加了錯（逆）相序判別和對CT回路短路的監(jiān)測，可以通過自身的RS485數(shù)據(jù)接口與終端RS485接口相連，能夠全面地監(jiān)測用戶的用電情況。交流采樣模塊也可安裝在用戶的計量回路或者保護回路中，電流回路可以與現(xiàn)場已有的其他設(shè)備串接。交流采樣模塊可以監(jiān)測出電流回路中發(fā)生的短接現(xiàn)象或者通過比較防竊電模塊和正常表計的電量來監(jiān)測計量表的計量。原理框圖見圖2。圖2GPRS監(jiān)測終端原理框圖（二）竊電的常用方法及對策1、失壓、欠壓竊電，使引入電表接線端子的電壓值沒有或降低，從而達到少計量的目的。2、電流互感器二次側(cè)開路、短路、分流，使引入電表接線端子的電流值沒有或降低，造成計量電量減少。3、用電計量裝置損壞（人為因素和設(shè)備故障因素）。4、繞越供電企業(yè)用電計量裝置用電。針對電量丟失常見的方式，在用戶處安裝GPRS監(jiān)測終端，將保護PT、CT引入交流采樣模塊，通過高速交流采樣計算出每相電壓、每相電流、每相的有無功功率、每相的功率因數(shù)、有無功電表讀數(shù)、周波。終端定時讀取交流采樣數(shù)據(jù)，計算出小時電量，將該電量與電能表的脈沖采樣的小時電量進行比較，作為該用戶是否有電量丟失的判斷依據(jù)。對于有2路或者多路進線的用戶要加裝交流采樣模塊，通過RS485與終端相連。具體的連接關(guān)系見圖3。保護CT、PT保護CT、PT進線1三相電能表1內(nèi)置的交流采樣模塊三相電能表2用電監(jiān)察終端RS485計量CT、PT計量CT、PT保護CT、PT加裝的交流采樣模塊進線2圖3用電監(jiān)察終端現(xiàn)場安裝連接示意圖交流采集模塊還能提供以下數(shù)據(jù)：三相電壓、三相和零線電流、總有功功率、三相有功功率、總無功功率、三相無功功率、總功率因數(shù)、三相功率因數(shù)、周波、有功電表讀數(shù)、無功電表讀數(shù)、諧波等。利用負荷管理裝置，強化計量裝置的工況監(jiān)視，防止竊電和因裝置故障漏抄電量。負荷管理裝置所具有的實時數(shù)據(jù)采集和通信功能，可定時將電力用戶電能計量表中儲存的各時段用電量、最大需量、電能表缺相時間、過載時間等數(shù)據(jù)抄錄下來，并隨時采集。同時具有交流采樣模塊的終端可以更加準確的監(jiān)視電力用戶的用電信息。負荷管理終端的合理利用，可有效杜絕竊電和因計量裝置故障造成的漏計電量，并可在與電力用戶交涉中出具計算機原始數(shù)據(jù)，增加了裁決的依據(jù)。5、人為竊電行為監(jiān)測利用終端附加的高精度交流采樣裝置測量客戶的用電量，并與從電能表抄得的數(shù)據(jù)相比較，分析由交流采樣計算得到的分時電量曲線和從表計得到的分時電量曲線的對比圖，從中可反映表計問題，也可發(fā)現(xiàn)人為竊電行為，以技術(shù)手段保障供用電合同的正常履行，規(guī)范供用電秩序，保證供用電雙方的合法權(quán)益。五GPRS在線監(jiān)測系統(tǒng)的用電監(jiān)察功能（一）客戶計量裝置運行狀況監(jiān)測對重要用戶安裝交流采樣裝置，一方面做到與其計量回路作比較，給計量提供一個參考，從中發(fā)現(xiàn)計量過程中出現(xiàn)的問題和情況；一方面利用自身采集的電流、電壓等情況，發(fā)現(xiàn)用戶用電過程中出現(xiàn)的異常情況，充分發(fā)揮負荷管理智能化管理功能。對交流采樣采取1分鐘采集數(shù)據(jù)1次，不對數(shù)據(jù)保存，當發(fā)現(xiàn)異常時，自動記錄異常時間和數(shù)據(jù)。對客戶計量裝置運行狀況監(jiān)測及報警：對高壓用戶，交流采樣中如出現(xiàn)采樣電壓某相為零，若485口采集的數(shù)據(jù)中也出現(xiàn)相同相電壓為零的信息，可向值班員提示用戶PT出現(xiàn)電壓斷相的可能。對高壓用戶，若交流采樣電壓某相數(shù)據(jù)為零，而485口采集的電壓正常，主站軟件向值班員提示用戶保護回路電壓保險可能出現(xiàn)燒斷的情況。根據(jù)交流采樣和485口采集的功率與變壓器容量×80%作比較，如兩者所采集的功率都超過這個數(shù)，主站向值班員提示用戶出現(xiàn)變壓器超負荷運行。若交流采樣數(shù)據(jù)正常，脈沖回路無數(shù)據(jù)，485口抄表失敗，可向主站提示用戶電能表可能出現(xiàn)故障。若交流采樣數(shù)據(jù)正常，脈沖回路和485口之中一個無數(shù)據(jù)一個正常，可向主站提示用戶終端脈沖回路或485口出現(xiàn)故障。若交流采樣數(shù)據(jù)正常，485口采集的電流數(shù)據(jù)中出現(xiàn)部分相電流為零或全部相電流為零的情況發(fā)生，主臺可向值班員提示用戶用電出現(xiàn)電流異常的情況發(fā)生。若交流采樣采集的數(shù)據(jù)和485口采集的電壓、電流中無為零的情況發(fā)生，但二者形成的電量曲線的差值超過設(shè)定值（定值可靈活設(shè)置），主站向用戶值班員提示用戶用電異常，可檢查用戶計量CT或交流采樣CT是否準確。對交流采樣的數(shù)據(jù)和485口的采集數(shù)據(jù)，如出現(xiàn)超大值的現(xiàn)象發(fā)生，可提示主站值班員有異常數(shù)據(jù)現(xiàn)象發(fā)生。交流采樣數(shù)據(jù)正常，485口采集的數(shù)據(jù)中若有負電流出現(xiàn)，主站能夠判斷下列情況，若為并網(wǎng)點或關(guān)口點，提示有電流反向的情況發(fā)生，若不是上述情況，應(yīng)提示用戶表計接線錯誤情況發(fā)生。對上述發(fā)生的異常情況，終端應(yīng)自動記錄發(fā)生時間、發(fā)生異常前一分鐘的功率、電量，正點巡測時將異常標志發(fā)給主站，由主站提示值班人員將上述異常情況及記錄召回主站，并按異常情況歸類存儲備查。上述異常情況發(fā)生后，由檢修人員現(xiàn)場檢驗核實后，將分析結(jié)果通過電子工作票傳至營業(yè)管理部門處理。（二）GPRS在線管理系統(tǒng)在電費管理中的作用通過系統(tǒng)遠程抄表功能，將智能電表的各種監(jiān)測數(shù)據(jù)、運行參數(shù)抄讀回系統(tǒng)中心站，以定時跟蹤了解客戶計量裝置的運行狀況，從而做到及時發(fā)現(xiàn)和記錄異常情況，為事后追憶和有效處理解決，提供依據(jù)和方向。電費是電力企業(yè)效益的最終體現(xiàn)，為實現(xiàn)電費的及時準確全部回收到位，負荷管理系統(tǒng)提供了相當有力的技術(shù)手段。對電力企業(yè)來說，電能計量自動化及“抄、核、收”一體化一直是電力營銷管理部門所追求的目標。利用電力GPRS負荷管理系統(tǒng)實現(xiàn)遠方抄表，由終端讀取表中的各種數(shù)據(jù)，并以數(shù)據(jù)包的形式傳回主臺，可準確和方便地獲得電能表的各種計費數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠方抄表數(shù)據(jù)時間的一致性，通過計算機網(wǎng)絡(luò)送往營銷MIS系統(tǒng)，作為電費結(jié)算依據(jù)，節(jié)省了大量人力、物力，提高了勞動生產(chǎn)率。利用系統(tǒng)中文信息發(fā)送功能，電費信息可以在客戶的終端上存儲、顯示，并以語音的形式通知客戶，改變了過去上門催收的方式，為電力企業(yè)提供了簡便、高效、快捷的電費催收方法。預(yù)購電控制

對季節(jié)性生產(chǎn)或受市場變化影響較大的客戶，如：高耗能企業(yè)，以及信譽等級差的客戶，可實行“預(yù)購電控制”。

預(yù)購電控功能可同中文信息發(fā)送、電子傳票結(jié)合使用。當用戶買電后，由營業(yè)部門操作人員填寫購電通知單，并通過電子傳票方式通知負荷管理中心，再由操作人員按傳票內(nèi)容將所買電量下發(fā)至終端，由終端執(zhí)行當?shù)亻]環(huán)購電控制。當用戶的剩余電量達到報警定值時，終端發(fā)出警報，告知客戶應(yīng)及時再次購電，如剩余電量達到跳閘定值后，終端執(zhí)行跳閘以終止供電。

實行“預(yù)購電控”為電力企業(yè)回收電費提供了重要的有效手段。

另外，系統(tǒng)中心站的預(yù)購電控制模塊也可根據(jù)實際情況，獨立安裝并運行于電力局的其它部門，如：營業(yè)所等，為方便購電參數(shù)和控制定值等數(shù)據(jù)的下發(fā)設(shè)置，以簡化預(yù)購電功能的運作流程，從而也減少差錯的產(chǎn)生。 六、GPRS在線監(jiān)測系統(tǒng)線損分析數(shù)據(jù)自動采集：自動定時采集各個大用戶計量電能量、瞬時量、用電事件、電能質(zhì)量等供電數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的準確性、完整性、及時性和可靠性，為電量結(jié)算提供準確依據(jù)。充分利用用戶各種實時、完整、準確的數(shù)據(jù)加以分析，并采取必要的措施以降低線損提高供電企業(yè)供電和用戶現(xiàn)場管理水平。線損分析圖4七、實際案例分析（一）人為竊電長樂市供電公司于2003年7月安裝了一套《用戶遠程在線管理系統(tǒng)》，現(xiàn)場稽查人員依據(jù)該系統(tǒng)異常信息提示，準確查獲兩起通過臺變計量竊電用戶。這兩起竊電，采用了在電表接線盒內(nèi)部安裝磁控干簧管繼電器方式，通過在計量箱外置強力磁鐵控制繼電器吸合，造成二次計量電流回路短接，使計量失準達到竊電的目的。該條饋線長期以來線損率高居不下（平均7.5%），供電部門數(shù)次逐戶突擊檢查未果。系統(tǒng)安裝后，很快就自動鎖定兩用戶，判定為二次回路，A、B相竊電一戶，B、C相竊電一戶，遙控竊電。2004年2月2日在長樂市供電公司領(lǐng)導(dǎo)高度重視、親自牽頭，在相關(guān)部門配