李东辉（1973－）
男，黑龙江哈尔滨人，工程师，（中国石油天然气股份有限公司锦州石化分公司，辽宁 锦州  121001）1996年毕业于抚顺石油学院自动化专业，现就职于中国石油天然气股份有限公司锦州石化分公司机动设备处。

摘要：提出了电力载波远程集中抄表系统的设计方案，分析了系统应用的意义。

关键词：电力载波；远程抄表

Abstract: This paper provides the design scheme for application of PLC in SCADA and analyses its signification of application.

Key words: PLC(Power Line Communication)；SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)

    目前，信息化数字化的浪潮席卷了全球的所有产业，随着大规模的城乡电网建设改造工程的启动和一户一表、抄表到户政策的逐步实施，传统的手工抄表方式暴露出日益严重的质量和效率问题。抄表环节已经成为电力营销的严重瓶颈，解决这一环节的根本途径是采用先进的抄表技术和抄表手段，即实现远程集中自动抄表。电力载波远程集中抄表系统以电力线载波通讯(PLC)技术作为下行通信信道，上行通信信道根据用户情况可以灵活选择。电力线载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。由于使用坚固可靠的电力线作为载波信号的传输媒介，因此具有信息传输稳定可靠、路由合理等特点，是唯一不需要线路投资的有线通信方式。由于使用了许多先进技术，可保证系统在强噪声、阻抗变化大、信号衰减大的电力线上实现可靠的数据通信。该系统的特点是：电量计量准确，通讯可靠性高，综合成本低，灵活度高，施工量小，运行费用少，适应能力强。目前已经在全国多个城市中安装使用，运行稳定。

1 电力载波远程集中抄表系统应具备的功能

    电力载波远程集中抄表系统应符合电力部《低压电力用户集中抄表系统技术条件》的要求。

    电力载波远程集中抄表系统不能只局限于解决抄表问题。它还应充分的考虑自动抄表技术可能带来的新问题。尤其是针对非现场抄表带来的窃电、电表故障、电费通知、线损计算、非正常数据分析等问题，应设计配套后台（上位机）管理软件等方式给出解决方案和配套措施。

    ●   目前国内的一些产品采用的是纯扩频PLC技术，这种技术对电力线质量要求较高。我国的电力线在规范性、清洁度等指标上难以满足其要求。先进的电力载波远程集中抄表系统应采用模糊调扩频混合PLC技术，利用软件进行解调和调制。才能在通讯可靠性、传输质量上更好地适应了我国电力线目前的状况。此外，系统可利用电力线做通讯介质，免去了架设专线的施工和投资或无线设备的昂贵价格。

    ●   为了确保数据的准确性（即电能计量物理指示值与电子存贮值的一致性），在产品设计上可采用电子式载波电能表解决方案，由于电能计量数据的（指示数据与抄收数据）同源特点，在源头上不产生误差，确保抄表数据的准确性和实时性，计数误差等于零（相对于基表数字）。 

    ●   基于PLC技术的自动抄表产品都将受到传输距离的限制。电力载波远程集中抄表系统的设计上应使载波表具备相互支持、相互中继的能力，使得通讯距离得到提高。 

    ●   为适应现场各种情况，应提供多种上行信道供用户选择，如RS232接口通信、PSTN电话线通讯、GSM无线通信及GPRS无线通信。

    ●   编码体系的设计  自动抄表技术都要求对电表设置地址码，而大部分产品的电表地址编码体系采用二到三级分层次结构。这种编码体系难以维护，当大规模应用时，乱码现象不可避免，并造成换表或定期更换表的工作量加大。电力载波远程集中抄表系统的设计可利用已有的电表编号或用户用电编号做为电表地址码。不仅省去了繁重的编码和维护工作，还降低了信息维护管理的难度。

2 电气远程自动集中抄表系统结构（如图1所示）

图1   电气远程自动集中抄表系统结构

    集中抄表系统由数据采集单元、集中数据采集处理单元、上行通讯通道、主站抄表管理软件单元以及辅助单元组成。

3 上行通讯通道

    上行通讯通道可通过现有的成熟的通讯系统将后台抄表管理软件系统与集中器连接在一起，进行数据通讯。

    下面主要介绍三种上行通讯方式：PSTN电话线通讯，GSM/GPRS无线通讯、负控电台方式。

    基于以上优点，GPRS作为远程自动抄表系统的上行通道是非常经济可行的。由于采用了GPRS和INTERNET网络技术，对所有的集中器可进行多线程并发抄读，极大地缩短了抄表时间，提高了抄表效率，增强了电费数据发行的及时性与准确性。集中器安装简单，可根据需要更换位置；容易维护，可提供高速、透明、稳定而且安全的数据连接；可以不限制主站的所在地，可异地操作，方便进行远程分析与调试。

    3.3   负控方式

    负控方式是建立在无线电通讯的基础之上的，进行后台主站与集中器之间的数据通信，连接方式见图4。

    负控电台方式具有非常明显的优势：

    ●   实时性强：由于负控电台具有实时在线特性，系统没有延时，无需等待就可以接收、处理数据采集点的数据。可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。

    ●   建设成本少：由于负控电台只需安装好设备就可以，不需要为远程抄表进行专门布线，前期投资少、见效快，后期升级、维护成本低；

    ●   通讯可靠：由于负控电台采用的是无线电通讯的专用频段，使用了安全、有效的编码方式，保证了通讯的可靠性。

    ●   集抄范围广：负控电台覆盖范围广，可任意架设通讯设备，在覆盖范围之内，都可以完成对集抄的控制和管理。而且，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。用户根本不用担心因为没有信号而无法传送数据

    ●   系统的传输容量大：配电数据中心要和每一个电表数据采集点保持实时连接。由于电表数据采集点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而负控电台采用的无线电通讯技术能很好地满足传输突发性数据的需要。

    ●   通信费用低：由于使用公共无线电频段，所以用户架设通讯设备后，数据的传输没有什么费用，运营成本很低。

    基于以上优点，负控方式作为远程自动抄表系统的上行通道是经济可行的。解决了电力系统对智能抄表控制系统的通信需求，相比于传统的专用网络，其覆盖性和成本更加适合于工业应用。集中器安装简单，可根据需要更换位置；容易维护，可提供高速、透明、稳定而且安全的数据连接；可以不限制主站的所在地，可异地操作，方便进行远程分析与调试。

4 抄表管理软件（简称后台）

    主站抄表管理软件是安装在各个供电部门计算机上的应用软件。其中包括数据库管理模块、网络连接模块、远程设置模块、远程集抄模块、实时监控模块、无人值守模块等。主站管理员可以通过主站计算机操作远程集中器；也可以启动无人值守抄读方式，定时自动抄读集中器。主站软件能够自动提取用户用电特征并进行综合分析，报出可疑现象。主站管理员可以启动实时监控电能表功能，实时监控可疑用户电能表的运行情况。
抄表软件应具备以下功能：

    ●   业户登记中电表新装、更换、撤消的数据更改；

    ●   电表数据快速抄收；

    ●   无人值守，可以定时抄表或自动周期抄表

    ●   远程实时监控电表运行情况；

    ●   台区线损计算；

    ●   中压线路损失计算；

    ●   可抄收包括单、三相载波表，单、三相预付费表，三相多功能表等多种表型；

    ●   抄表异常数据的统计和分析，打印报表便于现场维护人员的工作，通过抄到的数据发现用户的部分窃电行为；

    ●   抄表数据的加工整理提供给YX2000作为发行时的抄表数据。
具体功能描述：

    ●   设置集中器运行参数

    ●   远程集中抄读用户电能表用电量

    ●   实时监控指定用户用电量情况

    ●   存储、统计用户电量数据生成报表并进行打印

    ●   分析配变台区用户电表数据

    ●   分析变压器台区线损

    ●   分析中压线路损失

    ●   电力线远程集中抄表管理系统安装在用于抄表的计算机中，通过GPRS无线通讯网和INTERNET(因特网)与配变台区的集中器相连接，实现对集中器的远程抄读和控制。

5 电力载波系统的应用带来的社会和经济效益

    ●   提高了工作效率

    人工抄表每人一天最多也只能抄上三五百户，伴随着城市住宅建设日益发展，居民数量和独立电能表的数量迅速膨胀，多种电价制度开始推行，抄表计量日趋复杂。安装远程自动集中抄表系统后，不仅大大的提高了抄表速度，降低了抄收员的工作负担，而且提高了工作质量，实际抄表率达到了100%，误抄率降为“0”。从根本上杜绝了“人情电”、“关系电”等情况的发生。

    ●   线损的计算更加及时精确

    集中抄表系统应用后，可以做到每天抄表而且抄表数据均为同一时刻冻结的电能数据，也就可以做到每天对线损进行分析。消除了人为因素所造成的电量误差，管理损失降至“0”，从而使台区线损统计真正达到了及时、准确地反映线路损失情况，为进一步降低台区损失率指明了方向。

    ●   解决了落后的数据采集及传输手段

    用户电能计量、数据采集、远程通讯及控制功能为一体载波阀控电子式电能表，取代了传统的机械式电能表。电子表长时间不需调校而且精度高，启动电流小。电子表的使用，避免了因计量不准确而带来的巨大的电量损失。自动抄表系统应用后，以计算机远方自动抄表替代了以前的人工走抄，不仅节省了大量的人力物力，而且加强了抄表的及时性和准确性，避免了由于抄表人员责任心不强所发生的抄表不到位和估抄的问题。

    ●   解决了落后的数据加工及处理的手段

    在以前的工作方式下，供电局每天都要对抄回的大量电能表记录数据进行加工和处理，耗费大量的人力，而且速度慢，容易出差错。据统计，每年因差错造成的电费损失少则几万元多则几百万元。应用集中抄表系统后，数据采集与处理几乎是同步的，而且各部门、各系统之间可以实现数据的共享，还可以对数据进行深加工，为领导的决策提供科学的依据。

    通过以上分析，集中抄表系统应用后，必将大大提高企业管理人员的工作效率，降低运营成本。这些无疑会给供电企业带来十分可观的直接和间接的社会效益和经济效益。