配电自动化课程第十一讲.docx

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配电自动化课程第十一讲

第十一讲：

第6章远方抄表与电能计费系统

第6章远方抄表与电能计费系统

第4节抄表技术综述

第5节采用IC卡电能表的预付费系统

第6节自动抄表技术

6.4抄表技术综述

一、抄表计费的几种方式

1、手工抄表方式：

抄表员携带纸和笔到现根据用户电能表的读数计算电费。

2、本地自动抄表方式：

采用携带方便、操作简单可靠的抄表设备到现场完成自动抄表功能。

通过在配备有相应模件的电表和手提电脑之间加入无线通信手段，达到非接触性完成数据转输的目的。

根据无线通信种类不同，可分为红外线、无线电、超声波就地自动抄表。

3、移动式自动抄表方式：

利用汽车装载收发装置和900MHZ无线电技术以及电表上的模件，不必到达用户现场，在附近一定的距离内能自动抄回电能数据。

4、预付费电能计费方式：

通过磁卡或IC卡和预付费电能表相结合，实现用户先交钱购回一定电量，当用完这部分电量后自动断电的管理方法。

5、远程自动抄表方式：

采用低压配电线、电话线、无线电、RS-485或现场总线等多种通信媒体，结合电表上的软件和局内计算机系统，不必外出就可抄回用户电能数据。

二、预付费电能计量方式

收电费难是普遍现象，许多用户法律观念淡漠，拖欠电费，使电力工业的发展受到很大影响。

预付费电能计量方式受到了广泛关注，预付费电能表是这种方式的核心设备，按其执行机构不同，可以分为投币式、磁卡式和IC卡式三种。

1、投币式：

在国外最早使用，由于这种装置容易被窃，并且在管理与维护上存在一系列问题，目前已被淘汰。

2、磁卡式：

磁卡是由磁卡读写器将数据记录在卡片状的磁性材料上而构成的。

缺点：

由于复制相当容易，磁卡系统安全性较低，并且很容易在受热、受压、受折或受强磁场影响而遭到物理性损坏。

3、IC卡：

IC卡是一种具有微处理器和大容量存贮器的集成电路芯片，嵌装于塑料芯片而成的卡，是一种高安全性的系统，但成本较磁卡昂贵。

三、预付费计费方式和远程自动抄表计费方式的比较

尽管预付费电能表对于电费回收能起到很大作用，但一般认为其只是一种过渡方式，原因如下：

1、这种电能计费方式不能使供电部门及时了解用户的实际用电情况和对电能的需求，因此难于掌握用电规律、确定最佳供电方案。

2、采用预付费方式需要改革供电部门的售电机构，还要广设售电网点，这会带来大量的新问题。

3、拖欠电费的现象主要是法律不健全、法律观念差造成的，应通过法律途径来解决，而不是拉闸限电，随着电力企业走向市场，拉闸限电不仅对用户、而且对供电企业均会造成一定的经济损失。

4、自动抄表电能计费方式是一种自动化程度更高、更先进的计费方式。

它便于将计算机网路和营业管理相结合，成为配电自动化系统的一部分。

还可以发展成为自动抄表结合银行计算机联网的收费方式，实现银行票据自动划拨，从而更有效地确保电力企业的合法权益。

远程自动抄表系统需要建立通信网络，增加了系统的复杂性，而且建设费也较大，而预付费电能计费方式无须建设通道，因而在一些偏远并且地域辽阔的地区仍有其存在价值。

6.5采用IC卡电能表的预付费系统

一、IC卡电能表的组成

下图是IC卡预付费复费率电能表的原理框图：

图中，电能测量部分完成电度采集，将测量功率转换成脉冲形式，微处理器是电能表的核心，主要完成脉冲计数，并与EEPROM中存入的IC卡电量信息进行比较和相减得出剩余电量，当剩余电量不足10度时，发出警告信号，提醒用户及时购买，在剩余电量为0时，发出跳闸信号，通过表内的漏电保安器自动断电。

二、IC卡的功能模块

IC卡由5个功能模块组成：

1、微处理器（CPU）

2、工作缓冲器，使用户存贮中间数据的RAM

3、程序存贮器（ROM）

4、数据存贮器，是采用存放用户数据的EEPROM

5、通信单元，用来实现卡与外部读写装置的串行异步通信。

电能表的读卡器的读卡功能将IC卡中电量信息存入EEPROM中，并消除卡上的电量数据。

IC卡采用软、硬件加密技术。

漏电保安器除对用户限电和完成跳闸外，还具有人身触电保护和电网漏电保护的作用。

三、IC卡复费率电能表的功能

1、IC卡预付电费

2、分时（峰、谷、平时段）计算有功电度和无功电度并计费

3、分时计量有功最大需量和无功最大需量

4、功率因素测量

5、提醒与跳闸

6、防窃电

6.6自动抄表技术

一、本地自动抄表技术

主要采用携带方便、操作简单可靠的抄表微机来自动完成抄表编程工作，而操作简单方便的首选信息媒体是红外线，能够非接触地完成数据传输，且实现起来方便可靠。

可以利用本地总线将某一区域内电能表的各项数据集中到抄表集中器，再用便携电脑或其他远程通信手段将数据抄回。

IEC1107-1992规定了手持单元与费率装置间的连接规范，该标准规定这种连接可以是永久的，也可以是暂时的，可以是电气的，也可以是光学的。

同时还提出了直接进行本地数据交换通信规约的标准。

IEC1142标准介绍了本地总线数据交换的方法，提出了本地系统的硬件和协议标准。

采用手持式数据终端是进行本地抄表的主要形式。

主要功能是实现现场记录仪表数据，对智能仪表的特定参数或原始数据进行现场设置，并能够和中心站计算机系统进行通信，以送回所采用的数据。

二、远程自动抄表技术

远程自动抄表技术是一种不需要人员到达现场就能完成自动抄表的新型抄表方式。

它利用公共电话网络、负荷控制信道或低压配电线载波等通信联系，将电能表的数据自动传输到计算机电能计费管理中心进行处理。

远程自动抄表是比较先进的抄表方式，不但大大降低了劳动强度，而且还大大地提高了抄表的准确性和及时性，杜绝了抄表不到位、估抄、误抄、漏抄电表等问题。

远程自动抄表系统不仅适用于工业用户，也可用于居民用户。

应用于远程自动抄表系统的电能表是在普通电能表内增加一个自动抄表单元，其中包含电量采集发送装置和信道。

三、远程自动抄表电能计费系统的发展

随着电能计量表由传统的机械式/电子式脉冲表发展到新型固态智能多功能电子式电能表，远程自动抄表电量计费系统经历了由集中式系统转为分布式、网络式、开放型系统的发展过程，电表数据采集同样由集中式脉冲处理方式发展成为分布式直接传送方式。

分布式直接数字传输系统的特点如下：

A、数据采集中心通过一个或多个前置处理机，直接与新型多功能电能表进行数据通信。

B、系统与电能表的通信可以采用多种灵活的方式。

最普通的是采用电话交换网，对于实时性要求较高的情形，可以采用专线通信。

C、新型多功能电能表本身具有采集、储存和处理电表数据的功能，还可以实现电表间互为备用的工作方式。

D、新型多功能电能表可以预先编程，以实现定时或在事件发生时主动向上报告电能表本身的状态信息，如TV缺相、TA断线、相序错误、失电、电压偏差超限、负序和谐波越限等多种重要信息，并配有相应的时标，以便及时发现和采取相应措施。

采用集中脉冲处理方式的系统，电能采集和传输是以电能脉冲计数为基础的，在厂站端必须增加中间转换器，用以存储和传输根据脉冲计数值而得出的电能信息。

集中脉冲处理系统的特征和主要问题如下：

A、传统电能表本身只能以脉冲计数方式输出电量，不具备以数字传输的能力无法产生、存储和输出其他与电量相关的重要信息。

B、可靠性差，电量的远程传输必须通过一个当地的电能处理器作为中间转换、存储和传输装置，这种装置价格昂贵、维修复杂，并且一旦故障，与之相关的所有电表的信息将全部丢失。

C、由于数据采集中心不能与电能表直接通信，现代能量管理系统所必须的对电能表的下载功能以及电能表的报警和其他重要信息的上报功能等难以实现。

D、传统集中脉冲处理方式受电能处理器的限制，不能很好地发挥智能电表的作用，只能当作脉冲表使用。

E、由于电能表输出波形的畸变和现场电磁干扰等因素，容易造成计量误差，影响计量准确性。

四、远程自动抄表电能计费系统的组成

主要包括具有自动抄表功能的电能表、抄表集中器、抄表交换机和中央信息处理机四部分。

1、抄表集中器：

将多台电能表连接成本地网络，并将其用电量等数据集中处理，通过电力载波或其他方式将数据继续向上传送。

抄表集中器可以处理来自脉冲电能表的输出脉冲信号，或通过RS-485方式读取智能电能表数据，其与外部交换数据则通过RS-485、RS-232或红外通道。

2、抄表交换机（又称抄表中继器）

是远程抄表系统中的二次集中设备。

收集各抄表集中器的数据，再通过公用电话网或其他方式将数据上传至电能计费中心的计算机网络。

与抄表集中器的通信方式：

RS-485或电力载波方式；与外部交换数据的通信方式：

RS-232、RS-485或红外通道。

3、电能表

A、脉冲电能表：

输出与转盘转数成正比的脉冲串，按其输出脉冲的实现方式分为电压型和电流环型脉冲电能表。

B、智能电能表：

通过串行口，以编码方式进行远方通信，准确可靠。

输出接口通信方式不同分为RS-485接口和低压配电线载波接口型。

C、电能表的几种输出接口比较：

输出脉冲接口方式对于感应式电能表和电子式电能表均适用具有技术简单的优点，但存在以下不足：

⑴在传输过程中容易发生丢脉冲或多脉冲现象；⑵计算机系统因掉电、死机等因素暂时中断运行时，会造成在一断时间内对电能表的输出脉冲没有计数，导致计量不准；⑶功能单一，难以获得最大需量、电压、电流和功率因素等多项数据；⑷输出脉冲传输距离较近。

采用串行通信接口是一种广泛使用的方式，以通信规约的形式作远距离传输。

五、自动抄表系统的远程传输通道

1、利用电话网络实现远方抄表

2、利用低压配电线载波实现远方抄表

3、利用负荷监控信道实现远方抄表

六、远方自动抄表系统的典型方案

图6-6中描述的方案为四级网络结构。

七、利用远程自动抄表实现防窃电

仅仅从电能表本身采取技术手段是难于防范越来越高明的窃电手段的，根据低压配电网的结构，合理设置抄表交换机和抄表集中器构成远程抄表系统，并在区域内的适当位置采用总电能表来核算各电流表数据的正确性，是防范与侦查窃电行为的较好办法。