远程抄表系统集中器的设计与实现

远程抄表系统集中器的设计与实现

牛玉双

石钢京诚装备技术有限公司辽宁营口115000

【摘要】随着电力数字化和社区数字化的发展，现在电力行业正在投入大量资金对城网和农网的电表和线路进行改造，明确规定尽快实现“一户一表、集中抄表、银行联网”的目标。远程自动抄表系统可以准确、自动、集中、定时地抄录各用户的用电量，提供可靠的用电数据、线损统计、电网负荷等信息，提高用电监察水平，对于提高电力部门的工作效率、管理水平和经济效益无疑具有十分重要的意义。本文分析了远程抄表系统集中器的设计与实现。

【关键词】远程抄表系统；集中器；设计；实现；

目前,电力营销部门要想知道用户的用电数据,基本上都是采用人工抄表的方式。这种抄表方式工作量大、效率低下、漏抄误抄率高、不能对用电情况进行监控,不能适应电力营销部门现代化和信息化的要求。为满足电力营销部门管理现代化的需求,就需要对传统的用电抄收方式进行改进,易于实现、可靠性高、成本低廉、易于普及的远程无线集中抄表技术将成为电力抄表发展的必然趋势。

一、系统的整体介绍

远程无线集抄系统由四部分组成:电能表、采集器、集中器以及管理中心服务器。系统中的通信主要是无线的方式,集中器与管理中心服务器采用GPRS通信方式,采集器与集中器采用无线射频通信方式、集中器与电能表主要采用无线射频通信方式。该系统中通过电力部门管理中心服务器上专门的抄表软件能够实时(定时)对每块电能表内用电量信息进行查抄,能够了解电力负荷情况,从而及时有效进行平衡配电,能够根据用户用电特征分析是否存在窃电现象。本系统各部分功能如下:电能表:纪录用户用电信息,与采集器进行通信;采集器:收集电能表数据信息,与电能表进行通信,与集中器进行通信;集中器:向下与采集器进行通信,向上与管理中心服务器进行通信,保存数据信息;管理中心服务器:通过抄表软件对用户用电量信息抄收,对电网负荷情况监控,用户交费管理,打印信息,图表分析等。系统具有传输速度快，传输数据量大，传输距离不受限制等优点，非常适合采集点多、范围广、距离远的电力系统。

二、远程抄表系统集中器的设计与实现

1.中央处理器。集中器硬件设备的中央处理器结构处于核心位置，其芯片性能以及系统性符合集中器硬件设计的要求。通常情况下，计数人员在对远程抄表系统进行研究和优化的过程中，集中器硬件所选择的芯片类型主要是AT系统的芯片，同时还需要加设各种全套的外围设备。不仅如此，网口结构和控制器也是不可缺少的结构类型。由于芯片的系统功能较强大，因此，外部组件的件数也可以逐渐减少。

2.存储模块的设计。无论是哪种类型的芯片，都含有外设接口。芯片内部的存储器在无法满足实际要求时，需要进行不断扩展。通常情况下，储存器的主要作用是存储系统的程序。电表上的相关数据主要应该存储在Flash存储器或者是内存卡上。在内存方面如果存储空间足够大，就没有必要进行扩展。若是集中器命令,则根据操作码对集中器进行相关操作,操作完成后返回响应帧,然后进入下一个循环继续等待主站的命令帧。

3.上行通讯模块的设计。第一，MODEM通信设计。集中器在上行通讯模块运行的过程中主要的功能就是实现内置MODEM和上位机之间的通讯。这种通讯方式属于有线通讯的一种。用户只需要将电话线接入到端口位置就可以实现远程通讯。在上位机开始拨号的过程中，集中器上面的指示灯会处于常亮的状态。在命令执行完毕之后，集中器的指示灯和MODEM的指示灯都会熄灭。集中器的上位机指示灯是判定通讯进程的重要指示，保证通信模块的灵活性和稳定性是设计工作的重点之所在。研究人员要将这方面作为通讯模块设计重点，加强模块结构和主板之间的联系。第二，红外通信设计。所谓的红外通讯技术主要是采用红外线的形式来对数据进行传递，同样属于无线通讯技术的一种。这种通讯形式不仅价格低廉，而且在联接的过程中保密性较高，损耗程度较低。但是，这种通信设计形式在距离和速度方面受到严重的限制，在测试方面的应用价值还有待提升。集中器下端部位有一个红色的按钮，在抄表的过程中可以将终端设备和集中器相互连接。在指示红灯闪亮几次之后，就可以根据具体的指示来进行操作。在红外通讯指示灯熄灭之后，集中器可就可以退出红外通讯状态。红外信号在进行转化以及传输的过程中主要采用的是不同类型芯片形式，在提升调制解调作用的基础上，提升了信号传输的高效性和整体效率。在实际的电力抄表应用的过程中，工作人员需要对抄表现场的检测工作加强重视，同时对于集中器的各项参数进行科学合理地控制。为了保证远程抄表工作进行的高效性和准确性，需要在实际的工作中选择素质相对较高或者是对操作技能掌握程度较强的工作人员。而且集中器设备的红外功能比较突出。

4.系统的软件设计。系统软件设计采用模块化，能够完成如下功能：一是自动抄表功能。系统可以按需要进行实时快速抄表外(抄表时间一般不超过20分钟)，还可以按照设置的抄表开始时间和抄表间隔自动抄表。对于抄不上的数据，系统会自动补抄或发出报警以便值班人员进行人工补抄，提高抄表的准确性。二是统计分析功能。系统可对不同时段、不同区段的负荷、电能量等进行统计分析，绘制功率、电压、电流曲线作平衡分析，为决策者提供依据。收集线路各计量点的负荷数据，为线损计算分析提供数据支持。系统记录日最高电压、最低电压、停电次数和累计停电时间，可作为供电部门内部的供电质量考核。三是远程和现场通断电控制及报警功能。供电部门可以根据用户交费情况通过切断/闭合用户电流负载回路来实现远程断/通电控制。系统具有实时断线检测和报警功能，可以在监控中心会显示断线的具体表计所在的位置。四是防窃电分析功能。系统一方面可采集用户电能表的相、零线电流不平衡等现场运行工况，另一方面根据电力用户的历史值分析是电表发生故障还是该用户窃电并发出报警信号。五是数据查询功能。可查询所有用户的表编号、表序列号、门牌号、用户姓名、电话号码及表常数等信息。六是报表生成及打印功能。系统按用户要求提供各种统计分析报表，包括：抄表月报表、故障分析报表、抄表数据清单、用户用电量分时段计费统计图表分析、损耗分析等并按需要打印各类报表。七是校时功能。在系统中，任何形式的信息交换都携带有时问信息，因此系统时钟必须保证可靠且一致。系统校时以主站时间为基准，由主站-集中器-采集器逐级进行。

远程集中抄表系统通过无线的方式,能够实现电能表数据的远程抄收以及用电状态的监控,提高供电部门的现代化、信息化和自动化程度。由于安装使用简单方便,投资较少,维护费用少,运行费用低廉,产生的效益直接显著,具有良好的经济效益和社会效益,极易大面积在电力部门推广使用。另外,本系统稍加改造就可以应用于供水、供气和供热等部门,因而前景十分看好。

参考文献：

[1]阎浩,叶崧.远程抄表系统中集中器软件的模块化设计与实现[J].现代电子技术,2015(04).

[2]卢恩.一种新的自动抄表系统方案及其实现[J].电力自动化设备,2013(06).

[3]王玉萍.抄表系统中集中器的设计[J].产业与科技论坛,2015(17).

[4]孙少晗,李继胜,姚蕾.电力大用户远程自动化抄表系统的实现[J].继电器,2008,36(11):55-57.