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电能自动抄表技术及相关思考

字体: 放大字体  缩小字体 发布日期:2003-12-18  浏览次数:895
       清华大学电机系 邓文 赵伟
          南通林洋电子有限公司 顾锦源 胡生

  摘 要:综述了与电能量自动抄取相关的电子式电度表及电能数据远传通讯技术在近几年的发展状况,又注意到电能、燃气、水及热量自动抄表技术融为一体的进步趋热,并对网络化测量条件下电能自动抄表技术可能的进展做了预测。
  关键词:电子式电度表;自动抄表;载波通讯;无线移动通讯



1 引言

  自动抄表(Automatic Meter Reading-AMR)是指采用通讯和计算机网络等技术自动读取和处理表计数据。发展电能自动抄表技术是提高用电管理水平的需要,也是网络和计算机技术迅速发展的必然。在用电管理方面,采用自动抄表技术,不仅能节约人力资源,更重要的是可提高抄表的准确性,减少因估计或誊写而造成帐单出错,使供用电管理部门能及时准确获得数据信息。由于电力用户因此不再需要与抄表者预约上门抄表时间,还能迅速查询帐单,故这种技术越来越受到用户欢迎。
   随着电价的改革,供电部门为迅速出帐,需要从用户处尽快获取更多的数据信息,如电能需量、分时电量和负荷曲线等,自动抄表为实现上述要求提供了切实可行的技术手段。随着现代电子技术的发展,通讯技术和计算机网络技术都有了飞速进步,而二者的结合又进一步演化出许多新的通讯方式和通讯系统,为自动抄表即自动抄表系统的实现提供了更多的现实可能。 不难理解,电子式电度表及其与抄表主机的通讯是自动抄表系统的关键所在。

2 电子式电度表

  电能计量和管理的需要以及电子技术的发展,使电子式电度表在20世纪70年代就已出现。随着数字电子技术的飞速进步,电子式电度表的功能逐渐增多并日臻完善。
   电子式电度表一般由电能测量机构和数据处理机构两部分组成,根据电能测量机构的不同,又分为机电脉冲式电度表和全电子式电度表两大类。 机电脉冲式电度表沿用感应系电度表的测量机构,其数据处理机构则由电子电路和计算机控制系统实现,因而,机电脉冲式电度表是一种电子线路与机电转换单元相结合的半电子式电度表。
   机电脉冲式电度表技术开发的重点放在有关电能管理的数据处理方面,使之能够进行本地和远地的数据传输以及遥测和遥控。机电脉冲式电度表以感应系电度表为基础,继承了感应系电度表结构牢固、长期运行可靠和价格低廉的优点,因而在民用电能计量领域被广泛采用。
   全电子式电度表不再使用感应系测量机构,而是由乘法器完成对电功率的测量。由于它没有传统电度表上的旋转机构,因而又被称为“静止式电度表”或“固态电度表”。 近年来,各种新型电子式电度表不断推出,型号各异,功能众多,但其基本原理相同,主要功能可归为三个方面:计量、计费功能,包括分时计量、最大需量计量和预付费等;保护功能,包括过电流、过电压保护与防窃电等;通讯功能,可以是红外通讯、无线电通讯或载波通讯等。

3 常见的自动抄表通讯方式

  (1)按信道介质分,常见的自动抄表通讯有光纤通讯、电话线通讯和无线通讯三种方式。    a)光纤通讯具有频带宽、传输速率高、传输距离远和抗干扰能力强等特点,非常适合上层通讯网的要求。随着光纤技术的发展和广泛应用,自动抄表系统中有可能更多地使用光纤。
   b)由于电话在城镇的迅速普及,利用现有电话网进行数据通讯是一个经济有效的方案。利用电话网通讯,只需在数据集中器和工作主站处加装调制解调器即可,其传输速率可达56Kbps。但电话线通讯的线路接通时间较长,一般要几秒到十几秒。还有,我国的广大乡村、小城镇还没普及电话。
   c)对于分布分散的集中器,利用无线方式进行数据通讯是一种较好的选择。目前我国已有车载无线通讯自动抄表系统投入运行。但无线通讯方式需要慎重选择频点,并需申请频点使用权。

  (2)若按连接方式分,则自动抄表系统的通讯方式主要有星型和总线型连接方式。
   a)星型连接通讯是以工作主站为中心,以星型发散的形式分别通过通讯信道,与分散于各地的集中器连接,形成1对N的连接形式。这种方式下信道通讯数据量大,要求有一定的传输速率和频宽。
  b)总线型通讯以一条串行总线连接各分散的采集器或电度表,实行各节点的互连。这种方式下,信道上节点多,传输速率也不会很高,一般用于底层的电能数据的采集。常见的有RS-485总线网和低压电力线载波通讯网。由于电力线完全由电力部门控制,如果用电力线实施载波通讯,不需要再投资铺设通讯线路,不仅可大大节约资金投入,且还具有维护量小的特点;否则,用低压电力线作通讯信道可以实现灵活的“即插即用”。尤其是近年来扩频通讯技术的较成功应用,使得低压电力线载波通讯越来越多地用于自动抄表系统。利用低压电力线作为自动抄表系统的底层数据通道,成本低、方便准确。
   通讯方式的选择是设计自动抄表系统的首要任务,它直接关系到系统的性能。具体确定通讯方式时需要综合考虑系统面对的对象、用户的分布、用户的数量、地理条件、期望达到以的目标以及系统的扩展升级和与其他网络的兼容,等等。因此,上述的各种通讯方式不应该是孤立的,而且任何一种通讯方式在不同的系统中的应用效果也不尽相同。
 
 
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