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居民電力線低壓載波抄表的應用
北京昌平供電局在改造回龍觀龍華園居民小區(qū)的過程中，因為是舊樓，表箱不能滿足卡式表的安裝尺寸。經過考察和技術論證，采用了一種用長壽命機械表加遠方載波抄表的技術方案，較好的解決了改造難題，收到了良好的效果。
為了更好地為廣大居民客戶服務，降低電費支出，昌平供電局決定對此小區(qū)進行"一戶一表"改造，由供電局提供合格的表計到各個居民客戶，并結算抄表到戶。經過一系列的調研和分析，北京某公司的遠方載波抄表系統(tǒng)，并于2002年1月份開始現(xiàn)場安裝和調試，至今達到了預期目的，收到了良好的效果。
2 低壓配電線路載波抄表系統(tǒng)介紹
2.1 系統(tǒng)簡介
該載波抄表系統(tǒng)是采用窄帶擴頻技術，較好的解決了數(shù)據(jù)復雜的低壓線路上的傳輸難題，有較高的抗干擾性和系統(tǒng)可靠性。擴頻通信是指用來傳輸信息的信號帶寬遠遠大于信息本身帶寬的一種通信方式。其解調過程是由接收信號和一個發(fā)端擴頻碼同步的信號進行相關處理來完成的。根據(jù)信息論（香農公式），擴頻通信的好處在于：可用較大的帶寬換取較小的信噪比，即較小的信號功率。這時，系統(tǒng)表現(xiàn)出較好的抗干擾性，從而使強噪聲環(huán)境下的通信質量得以改善。這種"用帶寬換功率"的措施特別適合電力線載波通信。擴頻系統(tǒng)還具有抗衰減能力強的特點，由于信號頻帶很寬，當由于某種原因引起衰減時，只會使一小部分頻譜衰減，而不會使整個信號產生嚴重畸變。其核心器件載波（擴頻）調制/解調芯片-PL2000解決了在強衰減、高背景噪聲、負荷特性連續(xù)變化的惡劣條件下，電表數(shù)據(jù)的準確采集和即時傳輸問題，是專門為適應我國民用低壓配電網(wǎng)載波抄表而設計的，適合機械/電子全系列電表。
低壓載波抄表系統(tǒng)是通過電力線匯集配變下所有終端電表的數(shù)據(jù)，與每一終端電表進行數(shù)據(jù)通訊，并對這些數(shù)據(jù)進行分析處理，同時可以使用相應通訊設備將所抄錄的數(shù)據(jù)發(fā)送到供用電管理部門的數(shù)據(jù)服務器中。中心控制軟件分析處理存儲在數(shù)據(jù)服務器中的數(shù)據(jù)將結果以各種統(tǒng)計報表、圖示報告給用電管理部門。并能自動計算電費，生成報表，如與銀行微機系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)可方便實現(xiàn)電費銀行自動劃撥。低壓配電網(wǎng)載波抄表系統(tǒng)是集電表數(shù)據(jù)采集、載波傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理及斷電控制等功能于一體的自動化系統(tǒng)；低壓載波通信設備可以使供電部門及時掌握用戶用電情況，監(jiān)測有無竊電行為；根據(jù)需要進行供電控制（如用戶長時間欠費后斷電）；通過遠程抄表，節(jié)省抄表的人力物力。
低壓載波抄表系統(tǒng)由上位系統(tǒng)管理軟件、臺區(qū)載波集中器、電表端載波RU（包括單表RU、多路脈沖采集RU）、載波測試設備組成。
集中器是載波通信的中央設備，安裝在低壓配電變壓器的低壓側（附近或任何方便的地方），通過電力線匯集該配變下所有終端電表的數(shù)據(jù)。集中器負責主動與每一終端電表進行數(shù)據(jù)通信（抄表）并存儲數(shù)據(jù)。這些定時或實時數(shù)據(jù)可通過線（工業(yè)Modem）、中壓載波（RS232）485總線或紅外手持抄表器（PDA）直接傳回到供用電管理部門的數(shù)據(jù)服務器中，并對這些數(shù)據(jù)分析處理。將結果以各種統(tǒng)計報表、圖示等形式報告給用電管理部門。能自動計算電費，生成報表，如與銀行微機系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，可實現(xiàn)電費銀行自動劃撥。
斷電控制器與多路脈沖采集載波終端配合使用，可接收多路主控模塊的繼電器控制指令，實現(xiàn)對用戶斷電、送電控制。
載波電能表是低壓電網(wǎng)載波集中抄表系統(tǒng)的智能終端，它具有計量、記錄、控制和載波通信功能，與載波集中器、上位機軟件構成集抄系統(tǒng)，可實現(xiàn)"一戶一表、集中抄表、銀行聯(lián)網(wǎng)"。
2.2 載波抄表系統(tǒng)功能特點
（1） 核心器件采用PL2000系列電力線載波擴頻通信芯片。
（2） 電力線載波表與集中器及管理中心計算機管理軟件構成自動抄表系統(tǒng)。
（3） 載波通信模塊安裝在表內，全部通信通過電力線完成，不改變外接線，安裝方便。
（4） 可靠性高，體積小，抄表準確。
（5） 每個模塊具有獨立的CPU，能自動按設置對電量進行計數(shù)、處理、記錄保存；
（6） 配合上位管理軟件，實時監(jiān)測用戶用電情況，方便用電管理、竊電稽查；
（7） 隨時可對欠費用戶斷電；
（8） 斷電后數(shù)據(jù)可保存9年；
（9） 載波抄表率；
（10） 具有優(yōu)良的電磁兼容特性，符合IEEC 61000-4-4 Level 4標準。
芯片系列采用了DPSK窄帶直序擴頻技術、數(shù)字信號處理、直接數(shù)字頻率合成等新技術，并采用數(shù)字/模擬混合0.5靘CMOS工藝制作的電力線載波通信的調制/解調集成電路。
2.3 軟件功能
（1） 實時監(jiān)控電表狀態(tài)。
（2） 定時抄表：集中器每隔1、2、…小時抄一個輪回。
（3） 凍結抄表（每月抄表日）。
（4） 零點抄表和實時點抄。
（5） 電表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，如計算線損，報表生成。
（6） 設置集中器的自動抄表周期和系統(tǒng)校時。
（7） 用戶負荷監(jiān)控和電量異常報警。
（8） 可提供公共數(shù)據(jù)庫接口，供電費核算、用電管理等信息系統(tǒng)取用（ODBC或其它）。
2.4 方案說明
（1） 全電子表或改造后的機械載波表分散安裝。
（2） 數(shù)據(jù)集中器：按照配變的不同，同一變臺下每1024塊單表配置1臺型數(shù)據(jù)集中器。
下行與本臺區(qū)內的單表通訊并進行控制，上行通過公共網(wǎng)與集中抄表中心通訊。
（3） 采集終端：如用戶的電表分散安裝，則采用單表集抄終端方式，即每一塊單表單獨與相應的集中器通訊。該方案的優(yōu)勢在于結構先進，擴充方便，可靠性高。單表利用表中的載波通訊芯片通過電力線與數(shù)據(jù)集中器通訊。
（4） 控制功能：①加裝在電子表尾的載波模塊采用一體化設計，模塊可包含控制繼電器，可通過集抄中心或現(xiàn)場測試儀器實現(xiàn)控制功能；②機械表改裝模塊中可包含控制繼電器，可通過集抄中心或現(xiàn)場測試議器實現(xiàn)控制功能。
3 前景設想
通過對實現(xiàn)龍華園小區(qū)1524塊用戶電表的遠方自動抄收和控制的實踐，為用電管理提供了一個新的模式，為電力市場化運營提供了一個新的手段，使我們供電企業(yè)的自動化水平又上了一個新臺階。系統(tǒng)不僅在對居民實施"一戶一表"中的機械表減少每月的現(xiàn)場抄表的人力浪費，為提高工作效率而找到一個可靠的途徑，而且系統(tǒng)本身還具備實時監(jiān)控居民客戶是否有竊電嫌疑，并在此小區(qū)準確發(fā)現(xiàn)并得以制止。
遠方載波抄表系統(tǒng)是居民用電營業(yè)系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)，和供電企業(yè)的管理人員的管理手段和素質以及居民客戶的文化素質和接受新事物的程度有關，同時也和居民所用的電能表計的型式有關。采用預付費卡式表可以大限度地減少欠費，減少抄表人員的勞動。但也存在著許多問題，比如到銀行購電不方便，在所購的電量快要用完表計提醒時，但居民客戶大多不大注意，而會造成突然斷電，如果是晚上還無法去銀行購電，造成很大的不便；還容易遭到黑客的攻擊，使供電企業(yè)造成很大的損失；對每個線路的分路線損統(tǒng)計的準確性造成一定的困難；故障率高，使供電企業(yè)的運行成本加大；采用普通的機械表，存在著抄表和收費工作量大的問題，也許會造成欠費。
在新的居民小區(qū)中大力推廣長壽命機械表具備遠方斷電功能的遠方載波抄表系統(tǒng)，或是采用加繼電功能的全電子載波表，把表箱用供電部門特制的鋼封鎖好，這樣會從根本上避免了以上卡式表的不足之處。系統(tǒng)自動把所要抄錄的居民小區(qū)的電量信息的數(shù)據(jù)傳到購電營業(yè)部門，計算完畢后和當?shù)氐你y行部門做好數(shù)據(jù)交換工作，居民可以在銀行預先存入資金，定期劃撥，也可以定期到的儲蓄網(wǎng)點繳費。如晚于事先約定的符合電力法規(guī)定的日期，就從遠方斷開所欠費的居民客戶表計內的開關，補繳后閉合開關，使之繼續(xù)用電。
對所采用的全電子載波表，也可以實現(xiàn)網(wǎng)上售電功能。即居民客戶可以通過委托、互聯(lián)網(wǎng)，或是到銀行的柜臺繳費的方式，用電子系統(tǒng)和銀行的數(shù)據(jù)中心交換數(shù)據(jù)后，把對應的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡寫入對應的居民客戶的表計中，在客戶所用電將要完畢時，做一提醒，提醒可以在一個比較長的時間內有效，避免了不是惡意欠費而停電造成的不便。同時對全電子的載波表，從主站的標準時鐘定期和各個表計對時，還可以實現(xiàn)居民用電復費率的功能，避免了以后居民推廣復費率時而要更換現(xiàn)有的卡式表而造成資金的浪費。
