智能电网中的智能电表技术

【中心议题】

• 分析了智能电表研究现状
• 介绍了自动抄表系统

【解决方案】

• 将智能表计和可控电气设备联系在一起
• 智能电表与各种通讯方式相结合

1　智能电表研究现状与高级计量体系

　　基于微处理器的电子式多功能电表取代传统的机械式电度表已成为必然趋势,近几年来在国内各行各业已开始得到广泛的应用。一些高端的电子式多功能电表,除了提供各种电量的测量和计量功能外,还可提供电力参数实时测量、事件记录、负荷曲线存储、电能质量分析、通信等功能。在通信接口方面,一般可提供可进行灵活配置的单向RS485、GPRS、电话MODEM和红外通信接口。

智能电网中采用的智能仪表(SmartMeter)技术,它是一种有别于电子式多功能电表的先进测量技术。它是更多技术和功能的融合,提供更详尽的用电信息,并具有双向通信功能。智能仪表一般是指用于计量和控制的智能电表,将来智能仪表可能应用于用户的水、气等计量和控制方面。AMI代表着未来借助仪表具有易于控制的双向通信,并在仪表测量设备提供能与各种负荷相互配合的自动抄表技术。一些力求充分去平衡供、用电方面需求的不同公共事业单位,正在推进实施这一领域的应用。

智能电网概念在终端用户的实现,必须要有智能电表系统以及与之配套的网络系统等基础设施。高级计量体系(AMI)是电网智能化建设的第一步,在智能电网的投资中所占比例最大,主要涉及大量的智能电表、传感器等设备,其中智能电表占绝大多数。智能电网的推行使得庞大的终端电表汰换更新也势在必行。新型智能电表至少须具备数字化、实时与双向通讯等功能。

在智能电网中,采用各种先进的传感器、结合双向通信的智能表计与监视系统,用以监视用户端用电状况、电网设备的健全状态与网络安全状态,都是智能电网应具备安全经济运行的最基础的功能。

2　自动抄表系统

　　基于智能网的自动抄表系统,是对建立在电力线载波(PLC)通讯网络、公共交换电话网络(PSTN)、计算机网络( Intranet/Internet)三大网络,利用多种通讯方式,将分散在用户现场各电能表数据科学采集、上传、处理、最终送到管理层,满足抄表计费、管理决策、工程分析的需求。

2.1　基于PLC网络的载波电能表

PLC自动抄表系统是通过220 V电力线进行数据传输。每一个载波电能表内除有进行精确地电能计量电路外,还需有载波耦合电路。它的功能是将电能数据调制到电力线上。常见的调制方式有FSK、ASK和PSK。而处于同一线路上的数据集中器则进行载波信号的解调,接收到数据后将数据保存到存储器中。这样,以载波电能表为通讯的端节点和转接点,以集中器做为通讯的交换节点,以220V电力线做为通讯的传输链路,就形成了PLC通讯网络。由于电力线存在大噪音、高衰减的特点,这就限制了通讯传输的距离。这就要求处于PLC网络的通讯节点-电能表除了具备将信号进行中继功能外,还需具备一定的噪音阻隔能力。

2.2　基于GPRS的无线数据传输

随着全球移动通信系统(GSM)的发展,通用分组无线业务在原有GSM网中引入了分组交换技术,提供Internet连接,大大提高了移动终端设备的数据传输速率。基于无线公网和移动互联网的通信方式成为故障定位系统、抄表、配变监测、负荷管理等系统通信通道的新选择,基于GPRS的无线数据传输成本低廉、适应性强、扩展性好、设备维护方便。

2.3　基于intranet/internet技术的系统软件

系统采用C/S加B/S式网络架构,由数据服务器、抄表前置机、数据管理工作站和营业收费工作站组成。服务器进行数据库的统一管理,既实现了系统的高效运行,又保证了数据的安全性和完整性。

抄表前置机又称通讯工作站,是进行全天候、无人值守地与集中器及管理表计进行通讯,并完成抄收数据的科学管理。数据管理机又称管理终端,是由系统管理人员进行数据管理部分,有数据维护、系统设置、权限分配、电量结算、数据分析等功能。收费收费机是面向用电用户,进行日常电费收缴、用户查询、报表打印等营业工作。抄表前置机的通讯部分采用VisualC++工具开发,具有通讯的可靠性和高效性。管理终端采用Borland公司的Delphi工具开发,具有良好的用户界面和较低的开发与维护成本。营业收费工作站用ASP开发,通过IE或NetScape浏览器方便了用户的查询和交费。

3　对智能电表的展望

　　在AMI中,电力公司和用户间能进行交互,将智能表计和可控电气设备联系在一起,通过管理终端,实现合理用电,最大限度的降低能耗。在智能电网建设的大环境下,智能电表与各种通讯方式相结合,将分散在用户现场各电能表数据科学采集、上传、处理、最终送到管理层,满足抄表计费、管理决策、工程分析的所有需求,并总结一套相关的软硬件设计思路。

在智能电网环境下,抄电表读数这项工作将一去不复返,每个用户都知道什么时候用电器最便宜,可以自主选择电力使用时间段。并且,电网公司、住宅、企业之间可以依靠网络交流信息,实现按需调度。而连接用户端与配电端的双向数据交互的仪器,作为六大环节末端的智能电表无疑将是最先受益的产业。