国内外自动抄表的现状
抄表人员同用电户合伙作弊,都会给供电企业带来不可;另一方面,随着电子技术发展和现代电力管理要求的提;多功能电子式电能表很好地克服了这些缺点;窃电不仅给国家和电力部门造成巨大的经济损失,而且;因此,电力部门需要一种投资较少,安装及维护方便,;1.2.2国内外自动抄表的现状;远程自动抄表系统是不需要人员到达现场,使用计算机;根据电能表的发展趋势[8],实现自动抄表的同用电户合伙作弊,都会给供电企业带来不可估量的损失。
另一方面,随着电子技术发展和现代电力管理要求的提高,多功能电子式电能表已经有逐步取代传统的感应式电能表的趋势。感应式电能表的缺点体现在[2]:准确度较低、受谐波影响大、功能单一,不能满足现代电力管理要求的自动化、智能化,提高供用电效率等要求。
多功能电子式电能表很好地克服了这些缺点。相比较而言,电子式电能表具有过载能力强、功耗低、抗高次谐波干扰能力强、灵敏度高、易于扩展功能等优点,适合现代电能管理的需要[3]。在国外70年代就己有商业化应用电子式电能表于大工业用户电能计量[4]。在我国,现在多功能电表己被电力系统推广,己经逐步取代了传统电表,远程抄表技术的关键在于电子式电能表处(从站)与主站之间的通讯,它直接关系到系统的性能。经常采用的通讯方式有电力线载波、电话线、同轴电缆和无线电等[5]。由于多功能电表具有通信功能,因此研究对其远程抄表与防窃电就成为了可能。
窃电不仅给国家和电力部门造成巨大的经济损失,而且还严重干扰了正常的供用电秩序,甚至引发火灾,使供电设备损坏甚至造成大面积停电,影响公共电网安全和社会稳定。一些窃电者私自在供电设施上乱接线造成人身事故的事也时有发生。大多数进行窃电的都是专门的电工,他们对计量装置的工作原理和接线方式都很清楚,再加上市场经济状况下,封印线、封印铅都可以通过各种渠道买到,并很难看出破绽。如果安装专门的防窃电装置不但会增加系统的运行成本,而且这些反窃电措施都无法获得窃电现场的图像证据。总之,上述的防窃电措施均不能完全排除窃电现象。所以电力系统需要一种监视设备,把现场表计运行的状况监控起来,一旦有人靠近表计现场,就立即启动摄像装置,把现场的状况拍摄下来,并立即传到主站,这样就可以得到窃电现场的证据。
因此,电力部门需要一种投资较少,安装及维护方便,通讯可靠,计量准确,并能监视计量装置运行现场的远程自动抄表及监视的系统解决方案[6]。
1.2.2国内外自动抄表的现状
远程自动抄表系统是不需要人员到达现场,使用计算机技术、通信技术、网络技术和微电子技术相结合,通过一定的网络设备建立通讯联系,具有高度集成性,集软件、硬件为一体,对各种范围内电力用户实时用电量信息以及各种故障信息数据自动正确采集、传输、统计及综合分析的系统[7]。具有抄收速度快、计算精度高、抄表实时性好、可直接与营业计算机联网等突出的优点。采用自动抄表系统可以降低抄表人员的劳动强度、降低人为因素造成的抄表误差,并能迅速的统计实时线损。
根据电能表的发展趋势[8],实现自动抄表主要有两种方式[9] [10]:一是通过电
能表本身来解决,即是采用IC卡形式的电能表,用户在售电机上买电后将卡插入自己的表中即可用电,预先将使用的电量记录在售电机内,实现先买电后使用;另一种就是利用自动抄表系统来解决。目前,世界上大多数国家都以后者的发展为主[11]。许多国家和地区都已广泛采用自动抄表系统代替传统的人工抄表,主要集中在煤气表、电量表和流量表的自动抄表,特别是煤气抄表已经有几十年的发展历史。
抄表技术的快速发展得益于80年代计算机技术、超大规模集成电路(VLSI)和通讯技术的高速发展,它们使得抄表系统在向着智能化、低功耗、低成本和通信标准化设计的过程中迈出了坚实的一步,达到可以大规模推广的实用性阶段。
欧美一些发达国家在70至80年代即己开始对远距离电能表数据的采集进行研究。日本当时己经开始试用电力载波于远程抄表;美国的配电线路载波远程抄表系统己投入试运行。80年代中期以来,美国在科罗拉多州丹佛市,一家公用事业企业(Public Service Co.)将77万余台电表和67万余台煤气表实现了自动抄表,成为当时美国推广应用量最大的一家公司;到了90年代以后,英国开发出低压电力线载波通讯系统Powernet具有自动抄表功能;还有利用电力载波通讯与无线通讯结合所组成的系统[12],还有根据情况自动选择通信方式的系统[13]。1994年10月美国《电世界》摘要介绍Chartwell公司对北美22个电力公司和31个产品供应商的调查结果也指出:北美(主要指美国和加拿大)在1994年初就己经按装314063块具有自动抄表功能的电度表:安装了197377个自动抄表单元;“ 1998 Scott Report on AMR Deployments” 资料披露,在1998年度,美国共有791项AMR应用项目,其中约有550万台电表实现了自动抄表。到2001年己经有9百万美元的营业额。而在Scott报告中,截至到2003年1月,北美己经有49311372个单位使用自动抄表。并且每年均发表关于市场份额、每个单位用表数量和表的服务类别的调查报告。
我国远程自动抄表系统的起步比国外晚。20世纪80年代初才开始研究远程自动抄表系统。但是近年来,国内远程自动抄表技术发展迅速,并形成了多种自动化抄表方式并存的格局。我国也已经研制出基于零相载波的自动抄表系统[14]。国内所采用的抄表方式大致可以分为三种。一是传统的人工抄表方式,抄表人需到用户处读取数据,返回总局后将数据重新输入电脑进行处理。二是预付费方式,抄表人无需到用户处,用户通过银行划拨收费或到仪表管理部门购买磁卡、IC卡等,按购买额提供用量,完成收费工作。三是远程抄表方式,监控中心通过远程通信系统(例如公用电话网、电力线载波、数据网等)自动获取远程仪表数据的方式。当前在我国国内大量使用的仍然是传统的人工抄表方式,部分地区己经开始了远程抄表的应用,但并不为广泛。
1.2.3原系统实现的功能和不足
原课题基于自动抄表系统和窃电的现状,研究了一种既能远程自动抄表(随机抄表和定时抄表),又可以对电能表运行现场进行监视的一种抄表与监视系统。它是安装在现场的一只“鹰眼”,对现场的情况随时进行监视,一旦发现“动静”,马上把现场的窃电图像证据拍摄下来,并上传到主站。基于这种思想,利用蜂窝移动通信中GPRS(General Packet Radio Service,通用分组无线服务)网络强大的数据传输能力(它的理论最高速率可达171.2Kbps)以及它覆盖范围广、使用方便、网络维护费用少、成本低、不受地域限制等优点,原课题提出了“电能计量的无线采集与监视系统” [15],系统框图如图1.1所示。并对其进行了深入的研究。该系统不但可以方便地实现远程的随机抄表和定时抄表功能,而且可以对电能表的现场情况进行监视,自动捕获不法电力用户的窃电证据,能够有效达到防窃电目的。
图1.1 系统结构图
Fig 1.1 the Structure of Systematic
该系统主要由电能表(全电子式)、现场单元、GPRS网络、控制终端(手机)和管理中心等五个部分组成。
电能表是系统抄读的数据源,它负责提供电力用户的用电计量和其它数据。 现场单元主要由摄像模块、无线通信模块和控制单元等部分组成。其中,摄像模块负责捕获窃电现场的图像证据;无线通信模块负责与GPRS网络通信,传输各种需要的数据;控制单元是现场固定单元的核心部分,它负责协调各部分的工作,从而实现抄表和监视功能。
GPRS网络是整个系统的通信媒介,通过它可以接收和发送短消息、语音、以及IP(Internet Protocol,互联网协议)和X.25两种分组数据。IP协议主要用于负责IP寻址、路由选择和IP数据包的分割和组装;X.25协议是公用数据网上DTE(Data Terminal Equipment,数据终端设备)和DCE(Data Communication Equipment,数据通信设备)之间的接口规程,是广域分组交换网中的用户终端与网络的接口标准。