电力远程抄表系统（精选十篇）
电力远程抄表系统 篇1
关键词：电力,无线远程抄表系统,架构
1 概述
随着电子网络的普及并进入家庭, 如今人们坐在家里不仅能享受远程教育、远程医疗, 开展电子商务, 还能实现远程抄表与交费, 远程抄表市场正迅速兴起。无线通信数字网络的飞速发展, 无线远程自动抄表已成为发展的必然趋势, 其应用领域极为广阔。本系统由带系统软件的主站、带GPRS模块的采集器、电度表组成。手持终端是本系统的补充, 在系统出现意外时进行人工抄表。本文就电力无线远程抄表系统的架构进行深入思考。
2 电力无线远程抄表系统的概述
目前, 基于仪表分布点多面广, 其远程抄表大多仍沿用有线传输方式, 线路维护量很大。由于电话线公用, 通讯时经常发生冲突, 既影响了数据的传输也对电调部门的正常工作造成了干扰, 并且此种方式对通讯部门程控交换机正常、稳定的运行也有一定的影响。为保证传输质量, 若采用专线方式, 投资成本太高;GPRS技术的用电管理自动抄表系统由电度表、带GPRS通讯模块的采集器和服务器组成。采集器实时采集用户的用电数据, 通过GPRS把数据汇集到服务器。具有采集数据快速准确, 能快速生成用电统计分析, 交费单据等特点, 与传统的人工抄表、电话线抄表相比, 极大地提高了效率。本系统除了准确、实时抄表外, 还提供了设备管理功能, 如告警:开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过载告警等;控制:对欠费用户进行拉闸等。并提供停电数据保护功能, 在停电48~72小时内仍可抄表和监控。
3 电力无线远程抄表系统的优势
3.1 成本低
GPRS无线网络可为电力系统提供了简单高效的通信传输手段。中国移动GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建电力远程抄表系统, 实现电表数据的无线数据传输具有可充分利用现有网络, 缩短建设周期, 降低建设成本的优点, 而且设备安装方便、维护简单。
3.2 实时性强
由于GPRS具有实时在线特性, 系统无时延, 无需轮巡就可以同步接收、处理所有数据采集点的数据。可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。
3.3 集抄范围广
GPRS覆盖范围广, 在无线GPRS网络的覆盖范围之内, 都可以完成对集抄的控制和管理。而且, 扩容无限制, 接入地点无限制, 能满足山区, 乡镇和跨地区的接入需求。
3.4 传输容量大
数据中心要和每一个电表数据采集点保持实时连接。由于电表数据采集点数量众多, 系统要求能满足突发性数据传输的需要, 而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要。
3.5 传送速率高
每个电表数据采集点每次数据传输量在10Kbps之内。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s, 目前GPRS实际数据传输速率在40Kbps左右, 完全能满足本系统数据传输速率 (≥10Kbps) 的需求。
3.6 易于扩展和维护
由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络, 因此监测中心计算机需要一个固定的IP地址或固定的域名, 各个电表数据采集点采用GPRS模块通过IP地址或域名来访问该主机, 从而进行数据通信。
4 电力无线远程抄表系统的架构
4.1 公网接入方案
服务器采用公网方式接入Internet, 如ADSL拨号宽带上网, 申请公网固定IP地址;可以实现中小容量的电表数据采集应用。
4.2 专网接入方案
服务器采用中国移动通信公司提供的DDN专线, 申请配置固定IP地址, 与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽, 当电表数据采集点数量增加, 中心不用扩容即可满足需求, 可实现大容量数据采集应用。监控中心服务器接受到GPRS网络传来的数据后先进行AAA认证, 后传送到监控中心计算机主机, 通过系统软件对数据进行还原显示, 并进行数据处理, 这样进一步增强了系统数据通信安全性能。配电中心计算机主机可进行业务管理和计费管理, 对电力数据进行校验、计算、存储、分析、管理等, 可对异常情况进行告警, 同时对用户使用情况实时监控, 保证电力局的合法收益。
4.3 GPRS移动数据传输网络
电表集中器采集的数据经GPRS网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理, 转换成在公网数据传送的格式, 通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输, 最终传送到监控中心IP地址。各电表使用GPRS透明数据传输终端, 通过移动的GPRS网络与配电中心相连。电表使用GPRS普通数据卡或APN专用数据卡, 同时监控中心对各点GPRS终端编号进行登记, 并与采集点信息进行关联, 以便识别和维护处理。采集中心运行数据采集中心系统软件, 实时采集电表数据。凡电力局授权的信息采集点均可以使用本系统:电表数据采集点必须使用移动统一的APN卡, 用户使用本卡只能用于与供电局数据中心通信。终端设备使用北京东方讯科技公司提供的CG12DTU无线透明数据传输终端。产品基于中国移动的GPRS网络, 具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点, 提供标准RS232/RS485接口, 可直接与PC、单片机系统、RTU测控终端、PLC、GPS接收机、数据集中器等连接, 具有远程诊断、测试、监管功能, 满足各行业调度或控制中心与众多远端站点之间的数据采集和控制。高度集成GPRS和TCP/IP技术, 可实现点对点, 点对多点等灵活的无线组网方式内置嵌入式CPU完成复杂的网络协议, 支持PPP, ICMP, TCP, UDP, DNS等协议, 为用户数据提供透明传输通道。用户登记:符合供电局的规定。推荐省级配电中心通过公网使用APN接入到移动GPRS网, 这种方式成本比较低, 安全性比较高, 而且速度和网络服务质量都保障;也可以通过GPRS专线接入到移动GPRS网, 这种方式成本高, 安全性高、稳定可靠。由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络, 配电中心计算机主机配置固定的IP地址, 各个电表数据采集点采用GPRS模块和该主机进行通信。
结束语
综上所述, 远程抄表需要投入大量的人力、物力和财力。因为数量众多, 地理位置分散, 给工作人员带来极大的不便。随着GPRS网络的逐渐完善和应用技术的不断成熟, GPRS的应用领域也会越来越广阔。电力公司可利用GPRS移动数据网络对各重要电力节点、大用户电表进行监控, 自动读取相关数据并加以分析, 还可进一步进行远程控制或设备维护, 可减少人力资源、缩短修护时间并节省专线建设成本。
参考文献
[1]陈天恩.基于GSM技术的远程自动抄表系统研究[J].机电信息, 2011, 18.
电力抄表系统 篇2
发布时间：2007-4-30
在传统的抄表工作中，抄表员使用纸和笔记录用户月度或季度的用电数量，在计算用户应缴电费时使用计算器进行计算。这种手工操作模式，不仅工作效率低、经常出现抄错用户的现象，而且人为因素多，给部分素质低下的抄表员留下了空子，在家估表的现象时有发生。
《电力抄表系统》。该系统通过引入新的技术手段，实现了电子抄表到户、数据即时核算、实时电脑汇总查询，不仅提高了数据采集处理的准确性，同时实现了对抄表现场工作的信息化管理和规范化管理，杜绝了电力抄表业务中存在的随意估表和抄错用户的现象，使工作效率大大提高。工作原理
电表上的一维条码是电表唯一的身份标示。抄表人员在下户抄表前使用手持抄表机下载相应的用户资料，在抄表时通过扫描用户电表上的条码，即可调出此用户的相应信息（例如上月此用户的电表的电能度数），当输入本次采集的数据时，手持数据采集终端中可自动运算出本月用电情况及需交纳的电费并呈现给用户；抄表人员在完成了一天的工作后将手持数据采集终端中的数据通过通讯座上传至主机中留档、汇总。抄表机还可根据该电表平时的电量情况，对该月的用电量进行分析，当本月电量与上月电量相差很大时，抄表机鸣声报警，提醒抄表员是否多抄或少抄。
另外，系统要求抄表员只有亲自上门扫描用户电表上的条码，才能输入电表数据，这样便杜绝了抄表员随意估表的现象。
系统功能
整个系统由PC服务器端系统、手持数据采集终端系统和数据接口组成，具体功能叙述如下。
PC服务器端系统
统计查询：可随时查询统计未抄户数、已抄户数、总电量等，提供报表浏览和打印等。系统管理：提供系统初始化、人员和机构设置、权限控制等功能,包括人员管理、角色设置、岗位设置、区局设置、部门设置。
数据采集终端系统
数据下载：抄表员使用数据采集终端从服务器下载需要抄表的用户信息。
抄表管理：抄表员在抄表时扫描用户电表上的条码，再录入电表数值，完成抄表作业。若有异常（如本月用电数比上月相差很大时），系统报警，提醒抄表员是否多抄或少抄。数据上传：抄表结束后，将手持数据采集终端中的数据上传到数据库。数据接口：完成本系统与电力MIS系统的数据通讯。
RFID签封应用 客户需求
电力企业对供电设备或者计量电表施封的主要目的是为了防治窃电行为的发生，防范的重点是工商业用户和台区总表。这两类用户的窃电行为的出发点有所不同，工商业用户往往通过自己窃电或者同供电企业职工共同窃电，获取非法经济利益；台区管理员窃电行为并不直接跟经济利益有关，而是为了完成台区考核线损率指标私自改动总计量表。根据各大城市供电部门公布的数字，每年窃电损失5000万～数亿元不等。RFID为您解决一切烦恼！
1、台区总表管理
台区总表是供电企业控制低压线损率的基础，当前台区总表管理中突出的问题是：（１）无法有效监督总表抄表人员的工作，存在估抄、漏抄的情况；（２）低压台区责任人私自破封，调整总表数字，从而达到降低线损的目的。应用RFID电子签封可以确保总表数字的真实有效，同时监督总表抄表人员的抄表到位情况。
2、工商业用户表计管理
工商业用户用电量大，是窃电行为的高发群体。应用RFID电子签封可以有效的解决签封造假问题，杜绝内外勾结窃电的行为，同时还可以确保巡检人员巡检到位，加强了管理力度，减少了供电隐患。
3、关键设备管理
确保生产安全，电力企业的关键设备需要定期进行轮检、轮校，在缺乏必要的技术手段的前提下，难以对上述工作进行有效的监督管理。应用RFID电子签封后，将电子签封的换封管理和关键设备的轮检、轮校工作相关联，实现了简单有效的管理。
小结
应用RFID电子签封后，并辅以必备的试读设备及管理系统，可最大限度的减少工商业用户窃电行为的同时发生，加强了监管，堵塞了管理漏洞。
方正颐和电力移动抄表系统解决方案
作者：szurovo 提交日期：2009-7-9 17:02:00
系统架构
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系统操作流程描述
1、抄表员拿着无线手持终端（PDA）到用户处抄表，抄表员登录到PDA中 的抄表系统中，并用PDA扫描电表的条码获得当前用户的编号。
2.2、抄表员查看电表当前的度数后，通过PDA中的程序界面输入电表当前的度数。
3.3、PDA通过GPRS通信与数据中心连接，获得该用户上个月的电表度数，PDA系统自动计数出该用户当月的用电度数（当前度数-上月度数），并计算出该用户当月应缴的电费。
4.4、用户在确认费用无误后，用户可以选择现金缴费或者银行卡缴费。5.5、如果选择现金缴费，抄表员收取现金后通过PDA中的抄表系统确认收到用户现金，并自动通过GPRS将收费信息传回到数据中心，数据中心确认接收成功后，PDA系统将显示缴费成功。抄表员通过PDA驱动随身携带的便携打印机打印收据，客户在收据上签字确认，到此当前用户的抄表和缴费完成。6.6、如果用户选择银行卡缴费，抄表员在PDA系统中进入银行卡缴费界面，用户向抄表员提供银行卡，抄表员选择银行名称，输入银行卡号，用户输入取款密码。抄表员和用户确认无误后，抄表员通过系统做缴费确认。PDA系统通过GPRS网络将缴费信息上传到数据中心，数据中心的银行卡支付系统与用户提供的银行卡对应的银行进行通信并实现在线缴费，当缴费成功后，PDA系统上将显示缴费成功。如果因密码错误或者通信故障或者用户卡内余额不足等异常情况导致缴费不成功时，PDA系统上将显示相应的异常信息，抄表员做相应的处理。如果缴费成功，抄表员通过PDA驱动随身携带的便携打印机打印收据，客户在收据上签字确认，到此当前用户的抄表和缴费完成。现场便携票据打印方案
方正颐和网络宣传部
射频识别是电表自动化关键技术发展解析
来源：北京中电促网络技术公司 进入企业网站 发表时间：2005-3-24 13:48:00 欢迎向中国电力网投稿。投稿邮箱：yaoguisheng#chinapower.com.cn（请将#换成@）
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供电管理问题随着中国用电量不断创造新高峰而变得越来越尖锐
预计2005年全国用电量将在2004年的基础上增长8.5%，年用电量为2.27万亿千瓦时，净增约1770亿千瓦时，全国电力供需形势越来越紧张。与此同时，偷漏电的现象也愈演愈烈。据北京供电局副总经济师谢志国透露，北京电力一年被盗用的电量超过两亿千瓦时。在北京市查处的盗电行为中，各行业所占比重不同，其中工业占53%、工商部门占19%、居民占12%、农业占7%。
国家每年由于电力能源被盗，企业不规范用电等原因而造成的损失非常严重。由于传统电表在表箱安装、电表设计上都或多或少地存在着容易被用电者盗电的因素，所以新型电表的设计和应用已经提上了电力管理部门的日程。
电表管理向自动化过渡
电表一直是用电管理的主要手段。从电表管理发展历程中，我们能够看出中国电力发展和用电管理的历程。大体上，电表的管理从手工抄表、IC卡管理向自动化管理过渡。
在传统的人工抄表时代，电力部门为用户安装普通计量电表，并按固定的时间安排，由管理员上门抄表和收费。这种工作方式的优点是计量仪表成本低，付费方式容易被用户接受，基本不存在用户电源被切断的问题。而另一方面，这种方式也存在需要多个管理人员、工作量大的缺点。
随着IC存储卡式电表的诞生，电表在传统计量模式上有了质的飞跃。IC卡管理着重解决的是手工抄表过程中计量失误造成的管理不便。IC卡收费方式为用户安装具有IC卡接口的计量仪表，通过IC卡作为传输介质，在用户和管理部门之间传输信息，自动实现计量仪表的抄收以及交费工作。这种方式成本较高、信息传输不及时(由于让用户充当信息传递通道，造成了信息传输的不及时)，特别是这种计费和管理方式没有体现管理部门的服务意识，不符合现代公共事务管理中的服务要求。但总体上说，由于IC卡收费方式实现了抄表、收费和控制的三位一体，彻底杜绝了欠费现象的发生，管理人员和管理费用少，所以得到了房地产开发商的推崇，在市场应用上得到了普及。
随着公共事务中对客户服务意识的增强和消费者对于自身消费便利要求的提高，电表自动化管理提上了管理部门的议事日程。简单地说，自动化电表是为用户安装具有通信能力的计量仪表，通过通信网络系统自动完成用户计量仪表的数据抄收，再通过金融网点以自动或人工方式完成交费。在这种计费管理方式中，电表的应用自动化程度高，节省人力，并很容易实现系统的实时监控。电表使用功能的不断完善，可以加强电表用户的规范用电，并使电力部门的工作流程变得更加自动化和科学化。
射频电表实现防盗电、远程查表和资产管理
射频识别技术(RFID)是从20世纪80年代起走向成熟的一种非接触式的自动识别技术。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，是一项易于操控、简单实用且特别适合于自动化控制的应用技术，其所具备的独特优越性是其他识别技术所无法达到的。这项技术有非常广泛的应用价值，而应用在电表的管理上就是其中之一。与其他自动识别技术相比较而言，射频技术具有读取信息防冲撞、标签防污损、可以随意修改读写标签内信息以及标签存储信息量大等优势。这些优势使射频识别技术满足了电力行业的许多应用需求，实现了电力行业作业过程中的众多管理功能，如防盗电、远程查表和资产管理。
利用RFID射频识别技术对电表进行管理，最为重要的意义是体现在防盗电的功能上。传统电表在表壳结合处采用铅缀封装，这种方式虽可以防止电表被随意拆封，但不能彻底杜绝这种现象，因为封装铅缀容易被自行更换，而且当相关部门检查电表时也不容易发现是否做过拆封。使用具有全球唯一ID码的射频标签进行管理就可以彻底解决上述问题。这种管理方式是，射频标签的外封装选取易破损材料，并将射频标签贴至表壳结合处。如果使用者擅自撕毁标签，标签内芯片以及天线就会被损坏，读写器无法正确读取提前注册给企业的UID号码，此时意味着该电表已经被用户不正当使用，相关部门会对该用户进行调查。这项技术的应用大大提高了用户用电量的真实性，杜绝了企业盗电的现象。
电力远程抄表系统 篇3
摘要：文章介绍了GPRS电力远程抄表系统的改进与应用，通过对原抄表系统的改进，中原油田分公司采油三厂供电的可靠性和经济性有了大幅度提高，油区电网运行日趋平稳，原油上产、稳产有了可靠保障。
关键词：抄表系统；改进与应用
中图分类号：TM764文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）22-0032-02
随着油田建设和发展的需求，对油区供电质量和供电可靠性提出了更高的要求，而我厂原有的电力抄表系统在运用中出现了种种问题，给电网的正常运行和原油生产带来了负面影响，已不能满足目前生产的需要，迫切需要对CPRS电力运程抄表系统进行改进。
1原有抄表系统的存在的问题
目前，我厂文明寨油矿计量站、马寨油矿计量站、卫城油矿部分计量站安装的是原有电力远程抄表系统，共计97台。这种抄表系统经过较长时间的运行,出现了以下一系列问题：
①该抄表系统在运行中，有些计量站的终端SIM卡经常出现停机、无法接通等现象，致使数据无法正常回传。
②抄表系统服务器主机卡停机后，致使终端SIM卡无法正常调试。调试步骤复杂，调试过程中采用手机短信注册方式调试。
③该抄表系统的一次侧与二次侧在一个计量箱内，箱内空间狭小，给调试工作带来极大安全隐患。
④数据传输回来时间出现延时、时有时无的现象，并且不能整点传输；当二次侧出现故障时，一次侧必须停电处理，影响采油区原油上产。
2对原抄表系统的改进
针对这种情况，供电大队技术人员与计量厂家积极研究攻关，对原有抄表系统进行了技术改进。
①在计量箱电源一次侧加装保险装置；计量箱内增加端子排。
②对抄表终端进行了升级，原有大终端更换为小终端。
③一次侧与二次侧分别装在两个箱内，中间用二次线连接。
3特点
①实时性强。由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理多个/所有数据采集点的数据。
②可对电表设备进行远程控制。通过GPRS双向系统还可实现对电表设备进行远程控制，进行参数调整、开关等控制操作。
③建设成本少低。由于采用GPRS的无线公网平台，只需安装好设备就可以，不需要为远程抄表进行专门布线，前期投资少、见效快，后期升级、维护成本低。
④集抄范围广。GPRS覆盖范围广，在无线GSM/GPRS网络的覆盖范围之内，都可以完成对集抄的控制和管理。
⑤数据传送速率高，通信费用低。采用包月计费方式，运营成本低。
4对比分析
改进前：抄表系统的一次侧与二次侧在一个计量柜内，计量柜内空间狭小，母排与设备间的距离近，给二次侧计量调试带来了极大隐患。
改进后：抄表系统的一次侧与二次侧分开，分别装在两个柜子内，在计量调试时避免了与高压侧母排接触，提高了安全系数。
技术创新后实物如图1所示。
①加装保险装置后，当抄表系统出现异常，就不需要停电处理，只需要将保险拔掉，保证了油井的正常生产。
②增加端子排是为了调试时，更好的短接电流互感器的二次侧。以往短接电流互感器二次侧都是采用自制的短接线（短接夹）在电流互感器上直接短接，有时候不能完全短接，这样就很容易产生高电压。采用端子排后，直接就可以在端子排上短接，可以有效地避免这种情况。
③小终端改为大终端后，现场调试方法更加简便，不在采用SIM卡短信调试，只需要笔记本电脑通过数据线与终端485接口相连，在电脑上写入数据即可。采用小终端后数据传输时间均为整点传输，数据对比更加精确。
④改进后调试方法更加简便、快捷，通过笔记本电脑现场即可写入数据。输入参数后直接点写入参数即完成调试。改进前，需要通过短信一步一步完成注册。
目前，在卫城正在安装的该装置均为创新后的系统，共计安装34台。
5效益分析
①原油损失减少。改进后的抄表系统当电能表或传输装置出现故障时，只需拔掉二次侧保险而不需要一次侧停电即可处理。以每年出现5次故障，一次故障需停井10口，每次故障排除时间2小时计算，影响原油产量171.4 t。创效171.4 t×0.4万元/t=68.56万元。
②电网跳闸事故减少。计量箱内一次侧与二次侧分开后，因安全距离、二次侧线路故障导致一次侧故障致使整条线路跳闸事故降低。以每年出现这种事故一次计算。线路故障对原油产量的影响，按50 t计算。创效50 t×0.4万元/ t=20万元。
③调试费用降低。改进后抄表系统，调试方法简单、快捷，节约了大量人力、物力、财力，按10万元计算。创效：10万元。
合计年创造直接经济效益：68.56+20+10=98.56万元。
参考文献：
[1] 林磊.电能计量装置的技术改造[J].中国电力企业管理, 2009,(2).
[2] 姜秀萍.电能计量装置的环节控制[J].中国科技财富,2009,6).
[3] 陆祖良.电能表计量现状和问题讨论[J].中国计量,2009,(1).
电力系统远程抄表的现状与展望 篇4
1 电力系统远程抄表的类型介绍
1.1 电力载波远程抄表
目前来说, 基于该种远程抄表的研究相对较多, 然而其还不具有较好的实用性, 一般而言, 其传输方式是通过低压线路进行的, 利用载波技术远程抄表用户的用电数据, 不需要通过其他线路, 直接将数据输送至通信控制器。该种远程抄表在改造现有线路时较为方便, 且维护成本低, 是远程抄表发展的一种未来方向。
1.2 电话线远程抄表
电话线远程抄表其优势在于抄读数据的成功率高, 有效性强, 较为稳定可靠。其缺点在于传输数据时需依赖于电话线进行, 且传输速度不快, 当数据传输量较小时较为试用。
1.3 CATV远程抄表
目前来说, 有线电视网远程抄表的研究也较多, 但多数都不具有实用性。该种远程抄表通过特殊电视信号, 实现用电数据的转化, 使其能够通过有线网络进行传输。该种通信方式的传输速度快, 错误率低, 然而, 其硬件方面的技术难度较大, 操作性不强, 还需有更多的理论和技术突破。
1.4 无线远程抄表
该种远程抄表通过CDMA及GPRS网络, 进行远程抄表, 其使用范围较为广泛, 成功率较高, 无需再申请其他频段。其缺点在于受网络布局的影响较大。
1.5 宽带远程抄表
该种远程抄表通过TCP/IP协议以太网传输用电数据, 其特点在于不需要再单独布线, 具有较大的传输容量, 外界对其的干扰作用较小。
1.6 电缆线远程抄表
目前而言, 有线通讯 (485) 技术的发展已经较为成熟。在正常的通信信道下, 能够进行稳定可靠的通信传输, 也即能够进行实时通信。但该种实时通信还需有另外一条专用的电缆线支持, 进而给施工带来了诸多的不便。且布线的工作量一般较大, 通信信道也容易受到损害, 一旦出现故障, 故障排除较为困难也不易于恢复, 其维护成本也较高。
2 电力系统远程抄表的现状
远程抄表的研究已有数十年的时间, 目前来说, 应用较为普遍的就是依据相应顺序由采集器逐个或是多个进行计量表的数据收集, 并及时处理和存储用电数据, 再将其输送至集中控制器。该种抄表方式先进行分线, 然后再集中进行抄表, 并通过采集器连接至总线。该种远程抄表系统主要包括采集器、集中器、服务器、管理中心等。电力系统远程抄表通过网络和相应管理软件, 将用户端和抄表电脑进行连接, 可以实现实时抄表, 并使得用户可在网上查询其用电量, 也可在网上支付电费, 较为方便和快捷。然而其也有一些不足之处, 需通过人工抄表加以解决。其原因在于:
2.1 前端表存在的问题
由于存在载波、电话、电缆等不同类型抄表方式, 电表通讯接口方式也存在不同, 在进行电表更换过程中, 未必能更换到与该抄表系统通讯方式相匹配的电表。结果造成无法与采集器通讯并进行数据交换, 从而影响该远程抄表方式的稳定性与可靠性。
2.2 远程通讯信号不稳定
移动通讯的CDMA及GPRS网络, 受限于不同的地形及区域, 在乡村、密林、地下室等信号覆盖不稳定, 影响抄表系统的可靠性、稳定性。
2.3 区域内信号的传输不稳定
用电数据转换成脉冲信号后, 在485通讯或电力电缆载波传输时, 如果传输距离较长, 传输的信号质量就会受到影响, 或是信号屏蔽时, 传输信号也会出现失真的问题, 而使得抄表系统的准确性受到影响。
2.4 系统计量有误差存在
当采集器的存储元件其抗干扰性不高时, 用电数据的准确性会受到一定程度的影响, 而抄表系统的数据计量又是根据脉冲信号进行的, 在设置初始值时其标准较为严格, 而当前的设备在该方面还不具备成熟的功能, 当用电量过大时, 数据计量就容易有误差出现。
3 电力系统远程抄表的展望
电力系统远程抄表的未来发展, 应与社会的发展相适应, 同时还应解决远程抄表软件和硬件方面的技术问题, 也即对传统抄表方式进行变革。近年来, 经过不断地摸索和发展, 远程抄表技术取得了较大的进展。展望未来的远程抄表技术, 一是采用模块式通讯接口电能表或多协议兼容接口智能型电表, 适应于各类不同通讯方式的远程集抄系统;二是采用更为先进的卫星通讯技术, 覆盖面更为广泛, 解决乡村通讯信号弱的不足。三是区域内采用无线局域网通讯技术, 抗干扰能力更强, 提高数据可靠性、保密性及灵活性。四是区域内采用蓝牙通讯技术, 不仅成本低、抗干扰能力强, 数据安全可靠, 且可以通过手持式便携设备实现近距离通讯。
结语
远程抄表在电力系统中的应用, 使成本降低, 数据计量更加准确, 工作效率得到有效的提升。目前来说, 远程抄表系统还存在数据抄收方式稳定性、可靠性不高, 脉冲信号易于受到外界影响, 传输稳定性、准确性不高, 数据计量存在误差等问题。随着科学技术的不断进步, 远程抄表实现智能化是未来发展的必然趋势, 特别是智能型的直读抄表, 将会是未来几年电力系统远程抄表的发展方向, 且将不断的得到进一步的发展和完善, 本文对电力系统远程抄表的应用现状进行分析, 并对其未来发展做出展望, 以期能够为电力系统远程抄表技术实现更好的发展起到作用。
摘要：电力系统远程抄表通过对新型技术的利用, 实现收集和传输电力数据等功能, 远程抄表能够自动读取和处理用电数据, 其集合了通信技术、计算机技术、计量技术等。远程抄表在电力系统中的应用, 有效的节约了成本, 提高了数据计量的准确性, 促进电力工作效率的提升。本文对电力系统远程抄表的现状和展望进行分析和探讨, 以供参考。
关键词：电力系统,远程抄表,应用现状,未来展望
参考文献
[1]李谊.试析远程抄表技术的现状与存在的问题[J].电子技术与软件工程, 2013 (18) :34-35.
[2]刘建珠.电力远程抄表系统的现状与发展趋势分析[J].产业与科技论坛, 2014 (12) :123-124.
电力系统远程监控原理 篇5
电力系统是由发电厂、变电所、输电网和用户的用电设备等组成，并由调度控制中心对全系统的运行进行统一的管理。由于电能生产的特点，能源中心和负荷中心一般相距甚远，电力系统分布在很广的地域，其中发电厂和变电所、电力调度中心和用户之间的距离近则几十公里，远则几百公里甚至数千公里。要管理和监控分布甚广的众多厂、所、站和设备、元器件的运行工况，已不能用早期的靠电话采集数据、下达指令的调度手段，必须借助于一种技术手段，这就是远动技术。调度控制中心需要采集和处理的数据数量多，实时性要求高，实现电网调度自动化首先要采集实时数据，对电网的运行进行监视和控制。远动系统可为调度中心采集实时数据，实现对远方设备的监视和控制，因此它是电力系统电度自动化的基础，远动系统已成为电网调度自动化系统的重要组成部分。
电力系统远动的主要任务是：将表征电力系统运行状态和各发电厂和变电所的有关实时信息采集到调度控制中心；把调度控制中心的命令发往发电厂和变电所，对设备进行控制和调节。它将各个厂、所、站的运行工况（包括开关状态、设备的运行参数等）转换成便于传输的信号形式，加上保护措施以防止传输过程中的外界干扰，经过调制后，由专门的信息通道传送到调度所。在调度所的中心站经过反调制，还原为原来对应于厂、所、站工况的一些信号再显示出来，供给调度人员监控之用。调度人员的一些控制命令也可以通过类似过程传送到远方厂、所、站，驱动被控对象。这一过程实际上涉及遥测、遥信、遥调、遥控，所以，远动技术是四遥的结合。
目前采用微型计算机构成远动系统，其主要特征是在主站端(调度端)形成前置机接收、处理远动信息，可以接收多个远方站的信息，前置机并可以向上级转发信息和驱动模拟盘。前置机应能接收处理符合标准的远动信息，还要能接入各类已在使用的远动设备的信息。后台机完成数据处理、驱动屏幕显示和打印制表等安全监控功能。后台机可采用超小型机、小型机或高档微型计算机。远方站的远动设备也采用微型机。这种系统除了传统的远动功能、模拟转换、遥信扫描、遥控之外，还扩展了事故顺序记录、全系统时钟对时、事故追忆、发（耗）电量统计和传送，增加当地功能，如电容器投切、接地检查，当地屏幕显示和打印制表以及其他需要的功能，远方站扩大功能时要发展成多机系统或采用高功能微型机。
远动系统的基本机构如下图：
(a)遥测、遥信
（b）遥控和遥调
为了保证整个安全监控系统的可靠性，在远方站和主站端分别采用不停电电源，以及主站端采用双机备用切换系统。为保证信息传输的可靠性，需采用双通道备用。为适应电力系统调度管理中采用分层控制的方式，远动信息网也采用分层式结构，以保证有效地传输信息，减少设备和通道投资。
由于电力生产的特点，发电厂、变电所和调度所之间的信息交换只能经过通道实现。信息传送只能是串行方式。因此，要使发送出去的信息到对方后，能够识别、接收和处理，就要对传送的信息的格式作严格的规定，这就是远动规约的一个内容。这些规定包括传送的方式是同步传送还是异步传送，帧同步字，抗干扰的措施，位同步方式，帧结构，信息传输过程。远动规约的另一方面内容，是规定实现数据收集、监视、控制的信息传输的具体步骤。例如，将信息按其重要性程度和更新周期，分成不同类别或不同循环周期传送；确定实现遥信变位传送、实现遥控返送校核以提高遥控的可靠性的方式，实现发（耗）电量的冻结、传送,实现系统对时、实现全部数据或某个数据的收集,以及远方站远动设备本身的状态监视的方式等。远动规约的制定，有助于各个制造厂制造的远方终端设备可以接入同一个安全监控系统。尤其在调度端(主站端)采用微型机或小型机作为安全监控系统的前置机的情况下，更需要统一规约，使不同型号的设备能接入同一个安全监控系统。它还有助于制造设备的工厂提高工艺质量，提高设备的可靠性，因而提高整个安全监控系统的可靠性。
远动规约分为循环式远动规约和问答式远动规约。在中国这两种规约并存。
循环式规约 规约中的帧结构具有帧同步字、控制字、帧类别和信息字。其中帧同步字是用作一帧的开头，要求帧同步字具有较好的自相关特性，以便对方比较容易捕捉，检出帧同步。还要求帧同步具有较小的假同步概率，防止假同步发生。控制字是指明帧的类别，共有多少字节，以及发送信息的源地址、目的地址等。
循环式规约要求循环往复不停顿地传送信息。传送信息的内容在受到干扰而拒受以后，在下一帧还可以传送，丢失的信息还可以得到补救，保护性措施可以降低要求，也可以适用于单工或双工通道，但不能用于半双工通道。可以采用位同步和波形的积分检出等提高通道传输质量的措施。此种通信规约传输信息的有效率较低。
问答式规约 其主要特点是以主站端为主，主站端向远方站询问召唤某一类别信息，远方站即将此种类别信息作回答。主站端正确接受此类别信息后，才开始下一轮新的询问，否则还继续向远方站询问召唤此类信息。问答式规约为了减少传输的信息量，采用变位传送遥信、死区变化传送遥测量等压缩传送信息的方法。
问答式远动规约的另一个特点是通道结构可以简化，在一个通信链路上，可以连接好几个远方站，这样可以使通道投资减少，提高通道的备用性。问答式远动可以适用双工、半双工通道。
电力系统远动的基本要求是可靠、准确和及时。可靠性包括系统设备运行的可靠性和数据传输的可靠性。同时调度控制中心所采集的数据应根据实际需要满足一定的准确度要求。电力系统对运动信息传输的实时性要求用容许的“总传送时间”来表示。调度控制中心对各类远动信息的实时性要求不尽相同，容许的总传送时间也有差别。
随着计算机技术和通信技术的发展，运动装置的机构也在不断完善，由单机系统进而为多机分布式开放系统。在国外，通过调度自动化系统已经实现变电站无人值守，国内目前还未完全实现，所以国内的远程监控技术有待进一步开发和推广。
电气二班
05052207
电力远程抄表系统 篇6
我国行业企业计算机网络现状
按地理范围标准来划分，计算机网络类型可划分为局域网、城域网、广域网和互联网四种。局域网是在局部地区范围内的网络，它所覆盖的地区范围较小。城域网是不同地区的网络互联，这种网络的连接距离可以在10-100公里。广域网也称为远程网，所覆盖的范围比城域网更广，它一般是在不同城市之间的局域网或者城域网网络互联，地理范围可从几百公里到几千公里。无论从地理范围，还是从网络规模来讲互联网都是最大的一种网络，可以实现全球计算机的互联，信息量大、传播广，可以进行实时交流。
经调查，我国大型行业或跨地域企业几乎都建有广域网，而大中型企业也都建设了城域网或局域网，甚至许多小型企业也都有自己的局域网。但无论是大型行业、大中型企业，还是小型企业它们都开通了互联网。以电力行业的计算机网络情况来说，无论是电网还是发电企业大都建有先进的办公网络系统，其传输速度较快，主干光纤网均采用1000兆带宽，子网至少采用100兆带宽，在区域内形成了主干网子网相互连通的信息高速公路。借用企业计算机网络资源来进行职工教育培训不仅投资少、建设快、效益高、维护方便，且教育培训覆盖面大，为我们实现远程（网络）教育培训提供了最基本的保证。
远程教育培训系统总体结构、模块及框架
1.远程培训平台应该由行业总站、企业分站、下属单位站点来构成。各级站点的职能和管理权限必须有明确划分，整个平台管理任务要分解到位。（1）远程总站：实现平台的整体信息管理、资源管理、技术管理等功能；（2）远程分站：实现资源分配、信息统计、学习评鉴、报表提交、人员学习过程等功能。具有独立的内容服务器、Web服务器、应用服务器及流媒体服务器等；（3）下属站点：实现内容镜像（或者缓存），接受分站的管理和控制。
2.行业企业远程培训平台框架可利用目前先进的信息技术，结合行业的多级管理体系和组织形式构建，支持跨地域访问和网络数据传输。远程培训平台模块由资源库、培训支撑子系统、培训管理子系统、系统管理子系统、系统服务子系统、资源管理子系统以及课件制作子系统组成，如下图1所示：
系统的设计思路如下：（1）应用面向对象技术、统一建模语言等相关技术，建立系统的分析与设计模型；（2）应用三层结构模型与J2EE技术平台构建系统的整体框架结构；（3）应用XML技术实现数据交换；（4）应用Web Service技术实现系统之间的互操作；（5）应用数据加密与权限控制机制实现安全访问控制。
远程培训系统部署拓扑
远程培训系统应按照“行业-企业-下属单位”的结构在行业企业的广域网络上进行系统部署。行业层面除了安装web、数据库、内容、流媒体等应用服务器外，还将具备强大的统计功能，能实时掌握各企业培训的结果，并实现与行业HR系统的交互；企业层面主要解决业务应用层面的问题，并向行业上报相应数据；企业下属单位主要解决内容的就近访问问题，使学员获得高品质的服务。图2为国家电网公司的远程培训拓扑图，供参考。
远程培训系统硬件配置
1.总站管理平台硬件配置。在远程培训平台中，平台应用数据和课程内容会占用网络带宽进行传输。其中课程内容分发时会占用骨干网的带宽，员工访问时则占用本地局域网的带宽。总站管理平台的硬件配置建议如下：员工在学习课程时，课程内容经由内容服务器进行预先分发，因此不管员工访问了多少次，课件内容都是本地交付，不再占用骨干网网络带宽传输大量内容数据。
2.总站课件存储硬件配置。总站课件存储，主要是将各分站及站点制作的课件统一存储、备份，一般大型行业或企业的存储需求设计为30T（1T=1024G）为宜，建议使用磁盘阵列存储。
3.分站管理及教学硬件配置。每个分站需要部署一套与总站类似的平台系统。建议使用两台服务器，一台作为数据库服务器（Oracle），一台作为应用程序服务器（WebLogic）。
利用行业企业现有的办公网络或生产网络开展职工教育培训是职工教育发展的又一条捷径。发展现代远程网络教育是世界及我国科技教育发展的总趋势，对企业职工教育尤其具有重大的战略意义。它的发展将使教育培训领域产生深刻变革，对教育培训的大众化、广域化和终身化铺垫了道路，对人力资源的全面开发起着连续不断的强大的推动作用。现代远程网络教育将是构筑知识经济时代人们终身教育学习体系的主要手段之一。
电力远程抄表系统 篇7
一、系统的总体架构及数据采集终端的主要功能
1. 系统的总体架构
基于GSM/GPRS的用电管理与负荷监控系统的总体结构如图l所示, 该系统由数据采集终端与后台管理系统构成。数据采集终端接收并处理通讯控制器指令, 并自动应答接收的指令。主站系统由通讯控制器、前置机、数据库服务器和工作站组成。其中通讯控制器连接在前置机的串口上, 负责通讯指令的收发。前置机的监测程序是后台软件的核心, 负责收发数据, 根据通讯指令识别码将收发的数据进行分类, 并自动存储在数据库服务器上。服务器负责数据库的管理。工作站应用软件负责历史数据的处理和向数据采集终端发送需求指令。
2. 数据采集终端的主要功能
和通讯控制器由公司自行研制的, 其中数据采集终端有多个系列产品, GSM-1是用于连接一台具有RS-485接口的数字智能表的终端设备, GSM-2是用于采集脉冲电能表的终端设备, GSM-3是专用于变电站的集中抄表终端设备, 每台GSM-3可以连接多个具有RS-485接口的电能表。数据采集终端的主要功能如下: (1) 电能表的数据采集; (2) 对窃电和电能运行异常实时报警; (3) 预交电费的设置; (4) 遥控操作; (5) 分时段费率设置。
二、后台软件的设计
1. 总体设计思想
本系统采用GSM/GPRS为数据传输通讯通道, 针对GSM系列数据采集终端设备, 集成变电站远程抄表和社会配变远程抄表与一体, 实现对电力设备的遥脉、遥测、遥信、遥控及用电负荷的监控, 预付费管理, 电力负荷分析, 电力调度等功能, 以满足电力系统变电站、农网和城网远程抄表和用电管理的需求, 达到配网自动化的要求。系统数据库平台采用SQL Server, 前置机通讯程序采用C++, 管理软件采用VB.net, 数据库连接中间件采用ODBC, 数据库访问对象采用ADO, 数据库的操作采用SQL查询语言, 计算模式为C/S (客户机/服务器) 。
2. 系统的实体及其联系
找出系统的实体, 分析系统实体之间的关系是数据库设计的基础, 同时也是系统实现兼容性的技术关键, 图2给出了系统的ER图, 由于篇幅所限, 这里不再对每个实体的属性及数据库表结构设计作介绍。
3. 软件架构设计
系统的软件架构如图3所示, 各个子系统的具体功能如下:
(1) 基础数据维护:主要负责系统基础数据表记录的添加、删除、编辑、修改、查询和打印等, 由管理单位数据表的维护、终端设备数据表的维护、变压器参数数据表的维护、电能表记参数的维护、时段及费率数据表的维护、线损表的数据维护几个子系统组成。 (2) 基础数据查询:对基础信息表的信息查询和打印。 (3) 设备注册管理器:是对终端数据采集器的参数进行远程注册, 由变电站终端设备注册管理器和社会变终端设备注册管理器组成, 并以页面切换的方式实现。变电站终端设备注册管理器实现有权与终端设备进行通讯的手机号码的设置、电能表地址码注册、报警地址的设置以及清除主机号码等功能。社会变终端设备注册管理器实现变压器参数注册, 单相表底数的设置, 报警地址的设置, 监听号码的设置, 威胜表地址码的设置, 时段和费率的设置, 清除主机号码, 清空预付费账户, 清空累计电能电费和允许与终端数据采集设备进行通讯的手机号码的注册等。在主机注册的手机号操作权限也不一样, 例如最高权限管理员的手机号有权控制断电和送电, 而用户的手机号则只能用于接收终端设备发送的短信以及查询预付费电量等。 (4) 预付费管理:主要是对先交费后用电的大用户的管理, 由预付费用户管理、预付费结算和预付费用户信息查询三个子系统构成。预付费用户管理实现预付费用户信息的查询、抄表指令 (定时抄、群抄、单抄) 的发送。预付费结算主要实现用户交纳电费的结算、票据打印和向终端设备进行预付费注册。 (5) 遥信、遥测与遥控操作管理:实现对线路开关运行状态 (闭、合) 的监测, 电流、电压、有功、无功的监测, 以及发送遥控操作指令。 (6) 实时数据管理:由收发数据实时监测和实时数据查询两个模块构成。收发数据实时监测实现对收发的原始数据在窗口上实时显示, 首先以文本文件的格式进行保存, 然后再根据收发数据的指令识别码对数据进行分类, 保存在不同的数据表中, 并实现报警信息语音提示。实时数据查询实现按日期进行分类浏览数据。 (7) 设备报警查询:分类查询设备的报警信息。 (8) 电费管理:主要是针对先用电后交费用户的管理, 由抄表管理、电费结算和电费结算查询三个子系统构成。抄表管理实现信息的查询、抄表指令 (定时抄、群抄、单抄) 的发送。电费结算主要实现用户交纳电费的结算和票据打印。 (9) 电力负荷分析:通过曲线图、棒图、饼图和表格等多种方式对电力运行负荷进行分析。 (10) 线损分析:通过曲线图、棒图、饼图和表格等多种方式对电力线路的损耗进行分析。 (11) 操作员管理:由操作员权限管理、操作员密码修改和操作员重新登录几个模块组成, 操作员权限分管理、维护、查询和遥控四种权限, 操作员以不同的身份登录, 系统将自动控制可操作的模块。
摘要：针对电力系统远程抄表中, GSM和GPRS两种通讯方式数据接收的不兼容, 集中式抄表数据采集终端和点对点抄表数据采集终端数据传输格式的不统一, 以及脉冲电能表和数字电能表数据采集量的差异, 本文提出了一种后台设计方案, 统一了数据接收, 整合了用电管理系统、负荷监控系统及预付费管理系统。
关键词：远程抄表,负荷监控,GSM/GPRS,数据采集
参考文献
[1]庄严.电力远程抄表系统的设计与实现[J].微计算机信息, 2006, 3:22-28.
[2]赵金东.Web应用中手机短消息模块的设计与应用[J].计算机工程与设计, 2006, 23:78-79.
[3]孟庆浩.基于GSM/GPRS的海上导航灯器远程监测系统[J].仪器仪表学报, 2006, 2:27-28.
电力系统雷击远程在线拍摄系统 篇8
国内外运行经验表明雷击是输配电线路安全稳定运行面临的主要风险,开展输配电线路雷击事故调研对进一步降低雷击风险是至关重要的[1,2]。 图像信息是输配电线路事故调研的重要方式,日本最先采用传统胶片照相机拍摄输配电线路雷击[2],随后南非采用摄像机[3]、美国采用单反相机[4,5]记录配电线路雷击。 近年来,日本的拍摄技术发展最快,已将静态相机、摄像机、高速摄影仪成功应用于输配电线路雷击拍摄[6,7,8,9,10,11]。 目前,国外进行了大量输配电线路雷击拍摄研究而国内研究较少,主要是中国电科院、 气象科学研究院采用摄像机、高速摄影仪观测人工引雷、雷击地面、建筑物的过程[12,13]。
以往研究最深入、应用最多的拍摄装置是日本的传统胶片照相机,但其不能进行在线拍摄,无法与今后智能电网的在线监测系统结合,且传统胶片照相机已退出主流市场,更新维护存在问题,与摄像机相比可能漏拍。 高速摄像机花费巨大,拍摄分辨率很低,只适用于雷电上、下行先导起始和传播的观测。 普通摄像机比传统胶片照相机拍摄效果好,但以往的系统存在体积大、能耗高、不能远程控制的问题。
本文研发的基于光电触发有预录功能的全天候电力系统雷击远程在线拍摄系统,实现了电力系统雷击的视频采集和远程无线传输。 已有4套该系统在线运行于上海电网2条10 k V和1条35 k V配电线路,通过一个雷季的运行,获得了上百段云闪和20段雷击配电线路附近地面的视频,并将20段雷击线路附近的地闪数据与线路运行统计数据、雷电定位系统数据进行对比研究。
1 雷击远程在线拍摄系统原理
电力系统雷击远程在线拍摄系统主要由雷击在线拍摄装置终端系统和监控中心系统组成,系统原理如图1所示。
雷击在线拍摄装置终端系统可安装在输配电线路杆塔或建筑物上,开机后始终处于拍摄状态的摄像机将摄得的模拟视频信号输入到视频采集模块, 视频采集模块将模拟视频图像压缩转换为数字视频图像后传送到中央处理模块。 当探测视野范围内发生雷闪时,光探测器发送触发信号给中央处理模块, 中央处理模块收到触发信号后截取触发时刻前后数秒的数字视频图像作为雷击图像存储到闪存数据存储模块中,同时通过无线通信模块将数字视频图像信息通过3G网络发送到远程监控中心系统,客户终端可以通过Internet访问FTP服务器上的雷击统计数据库,并通过专用软件逐帧分析获得的视频。 通过电源控制器控制太阳能电池板和蓄电池的输出电压,作为终端系统的电源。
2 雷击在线拍摄系统设计与实现
2.1 雷击光触发器
设计的雷击光触发器由光接收器和光电信号检测电路组成。 已有研究表明雷电光信号的可探测波长主要集中在300 ~ 1 000 nm,因此光接收器选用OTRON公司的OSD50-HT型光电二极管,其光谱响应范围为400 ~ 1 100 nm,峰值响应波长为900 nm, 感光面积为50 mm2,响应时间为18 ns。
当发生雷击时,雷击光触发器接收到由雷电光探测信号和背景光干扰信号组成的光信号。 与持续时间数百毫秒的雷电光信号相比,主要由日光、路灯、 汽车车灯产生的背景光持续时间为数分钟,可以看作变化缓慢的环境光,在电路中表现为直流分量。 以往研究表明,雷电光信号的频谱能量主要集中在1 ~ 5 k Hz范围内。 由于背景光噪声信号变化非常缓慢,可看作高斯限带白噪声,其频谱能量分布主要集中在300 Hz以下。 因此可根据雷击光辐射与背景光频率特性的差异消除噪声干扰以获取有用信号。
设计的光电信号检测电路如图2所示,其由前置光电转换电路、高通滤波放大电路和脉冲展宽电路三部分组成,图中4个运算放大器都接成电压跟随器的形式,起到缓冲隔离作用。 其中,前置光电转换电路用于将微弱的光电二极管雷电光生电流进行前置放大并转换为电压信号。 高通滤波放大电路用于去除混杂在雷电光信号中的低频背景光噪声信号并且降低电路噪声信号的影响,设置高通滤波器 - 3 d B带宽的截止频率f为1.64 k Hz,提取出雷电光信号后再将其送入脉冲展宽电路。 脉冲展宽电路用于将雷电光脉冲信号展宽以满足雷电拍摄设备的触发要求。
2.2 摄像视频模块
系统选用SONY 1 / 3 SUPER HAD CCD传感器, 其水平分辨率为540线;感光面积宽4.8mm,高3.6 mm; 内置定焦镜头8 mm;直流工作电源12 V。 摄像机以录像的模式记录雷击发生前后数秒的视频,避免了触发时间误差导致的漏拍。
2.3 远程通信控制模块
系统通信记录单元选用的视频终端处理器型号为TL-MR9004,支持6~36 V电压输入,采用标准H.264压缩算法,可提供3G无线通信并支持SD卡存储。 为实现雷击在线拍摄系统的远程人工控制、调试及低功耗开启关闭等功能,设计了远程控制通信开关电路并编制了相应算法,其工作的主要流程见图3。
2.4 自供电源模块
自供电源模块采用40 W的太阳能电池板对12 V、40 A·h的蓄电池供电,在缺少阳光的情况下,蓄电池可供系统连续工作2 d。
2.5 系统测试
为了验证系统对空气间隙击穿产生的光信号的拍摄效果,在上海交通大学高电压实验室中,采用3 000 k V的冲击电压发生器,对1.5 m长的棒-板间隙施加负极性雷电冲击电压(1.2 / 50 μs),拍摄装置与放电间隙距离为10 m,拍摄结果如图4所示。 由图可见,光信号可以有效触发系统,系统通过记录触发时刻前后数秒的视频,有效捕捉长间隙放电的图像信息。
3 拍摄结果与运行统计数据对比
3.1 典型拍摄结果
在上海电网历年来雷击跳闸多发的配电线路附近安装该系统,其中在2条无避雷线的10 k V配电线路附近安装2套,在1条单避雷线35 k V配电线路附近背靠背安装2套,运行调试时人工触发拍摄的结果如图5和图6所示。 经过一个雷季的运行,系统获得了上百段云闪和20段雷击配电线路附近地面的地闪视频,其中典型的雷击配电线路附近地面的图像如图7 — 10所示。
3.2 和运行统计结果对比
结合线路雷击跳闸统计数据、上海电网生产管理系统PMS(Production Management System)中雷电定位系统与线路位置和电气参数的数据,对观测结果进行分析,典型分析过程如下。
a. 雷击图像如图7所示 ,雷击时间为2013年7月31号21:07:42,在PMS中查找在该10 k V线路附近该时刻 ±5 min的雷电定位数据,得到21:08:06的雷击点如图11所示,负极性雷电流的幅值为12.3 k A。
b. 采用PMS中的测量工具获得雷击点与线路最近距离如图11所示,为423 m。
c. 采用IEEE标准公式计算感应过电压[14]:
其中,Umax为感应雷过电压最大值(k V);I为雷电流幅值(k A);Z0为雷电通道特征波阻抗,采用观测经验值30 Ω;y为雷击点与线路绝缘子的距离(m);c为光速;v为雷电流在回击通道中的传播速度,一般为c / 3;h为导线平均高度,取为7.8 m;ρ 为土壤电阻率,由于没有实测,取100~1000 Ω / m。 计算得到感应雷过电压幅值为19.3~42.7 k V,该10 k V线路采用PS-15针式支柱绝缘子 ,其在标准雷电波下的50 % 闪络电压为105 k V,表明该线路未发生雷击跳闸,线路运行统计结果也证实了该结论。
采用以上方法分析了系统拍摄的20段雷击配电线路附近地面的地闪视频,其中,雷击点与10 k V线路的最近距离为30 m,最大雷电流为13.7 k A,产生的最大感应雷过电压为42.7 k V;雷击点与35 k V线路的最近距离为210 m,最大雷电流为12.4 k A,产生的最大感应雷过电压为31.8 k V。
感应雷过电压的计算结果与运行统计结果都表明,系统拍摄的20段地闪没有造成线路跳闸。
3.3 雷击点定位讨论
采用安装在多个位置的多台拍摄装置对准同一区域可以进行雷击点的定位。 如图12所示,安装2台拍摄方向正交的观测装置,可以根据摄像视场分析进行雷击点的定位,但是由于当前项目经费有限, 观测重点是尽可能多地有效捕获雷击图像,所以并没有安装对准同一区域拍摄的多台观测装置。
4 结论
本文研发的电力系统雷击远程在线拍摄系统已在户外配电线路上正常稳定运行,成功拍摄到上百段云闪和20段雷击配电线路附近地面的地闪视频。 将20段雷击配电线路附近地面的地闪视频与线路雷击跳闸统计数据、上海电网PMS中雷电定位系统与线路位置和电气参数的数据进行对比分析,结果表明观测结果与运行统计相符。
摘要：为对电力系统雷击事故确切原因进行远程实时调研,研发了基于雷击光触发的全天候电力系统雷击远程在线拍摄系统。该系统采用高速摄像机拍摄光电触发前后数秒的雷击视频,通过无线通信模块将视频发送至远程监控中心系统,并通过专用软件对视频进行逐帧分析。已有4套系统在线运行于上海电网2条10 k V和1条35 k V配电线路,通过一个雷季的运行,获得了上百段云闪和20段雷击配电线路附近地面的地闪视频。对视频进行分析,分析结果和统计数据一致。
电力远程抄表系统 篇9
在无线公网信号覆盖不到的区域实现远程电力抄表,原有的集抄模式基本达不到预期目标。在多年的开发理论及实践经验基础上,推出基于无线中继远程电力抄表系统有重要意义。
1基于无线中继远程电力抄表系统的实现框图
随着GPRS无线公网的发展和推广应用,无线通信网络的可靠性和高效性已经得到社会的广泛认可。 基于GPRS模块通信的自动化抄表系统,利用现有的无线通讯基站,不需重新铺线,且抗干扰能力强,误码率小。而且随着无线通信技术、网络技术的迅猛发展,同时伴随着数字化程度的提高,基于无线公网的自动化抄表系统已经成为电力管理的优先选择。
但不可否认的事实是,我国的无线公网还未实现100%全覆盖,一些偏远地区和山区还存在通讯盲点, 还有很多地方存在信号不好的状况,使得有很多地方主站与集中器的通信成功率不高,从而致使系统的抄表成功率不高,达不到自动化抄表的预期效果。
由于无线公网信号缺失或不良导致一些地方的集中器与主站通信效果不好,因此经常需要工程人员到现场去排查问题,甚至根本无法解决该问题,因而还需要人工抄表,这样既严重浪费了人力和物力,又无法真正地实现集中抄表的功能。
由于这些原因,事实上在很大程度减小了基于无线公网的集抄系统的使用范围,同时使一些已经使用中的集抄系统根本达不到其设计目标。为了在无线公网信号覆盖不到的区域实现集中抄表,提出了基于无线中继实现的远程电力抄表系统的方案(见下图), 系统包括用户电表、采集器、集中器、无线中继器、 主站。主站中设置无线公网传输模块,系统增设了无线中继单元和无线网关,集中器和中继单元中设置无线传输模块,无线网关中设置无线传输模块和无线公网通信模块;集中器与中继单元、中继单元之间、中继单元与无线网关通过无线传输模块联接,无线网关与主站通过无线公网通信模块联接,集中器经过一个或几个中继单元以及无线网关与主站联接。
2功能实现
2.1现场数据采集层的功能实现
现场数据采集层作为系统最基本的部分,保持现有基本模式,采用采集器或者是电力载波表。
采集包括正向有功的尖峰、峰、平、谷电量,组合有功、电压、电流、功率因数、剩余金额、剩余电量等信息,为主站系统提供足够的电能量信息作分析与统计之用。
2.2通讯层的功能实现
当用电管理终端附近的GPRS信号无法满足通信要求时,原有的设计就无法实现自动采集功能,为了实现自动采集,提出了采用无线中继来作为通信介质,实现数据传输。
2.2.1中继器的选择
微功率无线技术是当前广泛使用的技术,其特点主要有不受电力线干扰、通信相对距离长、穿透力强以及稳定性好等。大多数情况下,集中器需要传输的距离不是很远,因此优选采用微功率传输模块进行传输。当需要远距离传输时,可以使用数传电台。
2.2.2中继单元的搭建
目前广泛使用的微功率传输模块有Wi Fi模块、 蓝牙模块、zigbee模块等,Wi Fi传输距离相对更远些,本实施例中使用Wi Fi模块。GPRS是最早应用的公网数据传输技术,虽然传输速率不及3G和4G技术,但电力抄表本身传输的信息量不多,本实例中, 无线公网通信模块使用GPRS通信模块。
系统设无线中继单元和无线网关,集中器和中继单元中设置无线传输模块,无线网关中设置无线传输模块和无线公网通信模块;集中器与中继单元、中继单元之间、中继单元与无线网关通过无线传输模块联接,无线网关与主站通过无线公网通信模块联接,将通信无线延长到了GPRS信号能够满足通信要求的位置。
该应用多在边远偏僻地区,中继单元和无线网关大多工作在室外,供电线路需要另行铺设,增加施工难度和成本。所以本实例中,中继器和无线网关配套太阳能发电设备。中继器和无线网关由于采用微功率传输模块,并且不需要连续工作,因此功耗都不会太大,使用太阳能发电设备可以满足使用要求。但太阳能发电设备不稳定,发电量及蓄电池的储电量随天气变化很大,因此增加蓄电池电量检测单元,当设备需要工作时检查电量,判断是否满足功耗需求来决定是否开启设备,避免传输中断等情况的发生。有些情况下,只需要一个中继单元和无线网关,如集中器位于地下室,将信号从地下传到地面即可,因此可以将无线中继单元和无线网关设置为一体。
无线网关设置在GPRS信号良好的位置以保证与主站的通信,中继单元设置在既能保证与集中器通信又能保证和无线网关通信的位置。当中继单元在保证与集中器通信的情况下不能与无线网关通信时,可以设置多个中继单元,中继单元的个数根据实际工作环境来决定。最终将集中器抄收到的数据发送到GPRS信号比较好的地方,这样才能使得主站与集中器之间通信顺畅。
2.3系统主站层的功能实现
系统主站层是顶层设计,采用模块设计。主站通过GPRS向无线网关下发命令,无线网关收到从主站下发的命令之后通过微功率传输模块将该命令向中继单元转发,而中继单元收到数据帧之后不对数据帧做处理即转发出去;集中器通过微功率传输模块进行接收和发送数据帧。信息的上传与上述路径相同,方向相反。
3结束语
基于无线中继远程电力抄表系统是在GPRS通信无法完全覆盖的实际情况下最好的实现方案,可以有效地提高劳动生产率和管理水平,能够更好地服务于国家电力。
摘要：随着GPRS等无线公网的发展和推广应用,无线通信网络的可靠性和高效性已经得到社会的广泛认可,但我国的无线公网还未实现100%全覆盖,一些偏远地方和山区还存在通讯盲点,还有很多地方存在信号不好的状况,致使有很多地方主站与集中器的通信成功率不高,从而致使系统的抄表成功率不高,达不到自动化抄表的预期效果。基于无线中继实现的远程电力抄表系统,采用无线中继单元和无线网关,来解决GPRS信号覆盖不到,存在通信盲点问题。通过这种策略将集中器抄收到的数据发送到GPRS信号比较好的地方,使得主站与集中器之间通信顺畅。
电力远程抄表系统 篇10
随着近年来网络技术的快速发展,以太网己被引入到工业控制领域,例如远程控制、远程监控、远程调试等。以太网抄表方式也是随之出现的一种新型的远程自动抄表方式。整个抄表系统大致分为两个子系统:抄表中心服务子系统和现场数据采集子系统。两个子系统通过局域网(LAN)和广域网(WAN)实现远程自动抄表的功能,具有以太网接口的现场数据采集器和现场仪表构成数据采集子系统,抄表中心服务器可以通过广域网与每个数据采集子系统通信,进行远程数据传输,从而实现远程自动抄表的功能。为了解决远程自动抄表系统中86系列单片机存在的问题,本文根据以太网传输原理,运用嵌入式系统移植与网络编程技术,实现了一个在以太网上基于ARM和TCP/IP的远程网络自动抄表系统。
以太网抄表系统结构图,如图1所示。
本抄表系统里,采用以太网作为系统的主要载体,上位机和下位机是系统的主要工作单元。下位机指的是采集/传输控制器(ARM),它集仪表数据采集器、传输器的功能于一身,因此它的下层通讯指的是与仪表的通讯。在系统结构中底层控制器位于以太网和底层总线之间,它需要满足以下要求:①一个终端设备必须能接多个仪表,以满足多路进线的要求及降低成本;②由于采集仪表需要一定的时间,所以为了在接收到上位机传来的查询命令时能及时将仪表数据上传,控制器必须在这之前将数据组织准备好;③除了采集数据内容这一功能外,底层控制器还应具备仪表初始化等其他功能。
抄表系统中,底层控制器采用微处理器(ARM芯片)来实现。ARM系列处理器当前有6个产品系列——ARM7、ARM9、ARM9E、ARM1O、SecurCore和ARM11。ARM7系列是低功耗的32位核,最适合应用于对价位和功耗敏感的产品, ARM7TDMI-S是世界上广泛使用的32位嵌入式RISC处理器,LPC2214则是它的代表产品。对于这种系统,由于自身的资源限制,需要扩展一些外围电路,如ROM, RAM, LCD等,设计的基本原则是尽量做到利用最小的系统消耗来实现所需的功能。
还可以使抄表控制器具有显示、打印功能。如果用户不使用系统的上位机,就可以利用控制器所带的微型打印机接口,连接打印机后将接收的信息(用户仪表数据)进行打印。显示模块则可以提供操作菜单,方便用户进行数据擦除、显示抄表时间、数据接收完毕提示等功能。
如图2示,嵌入式自动抄表系统控制器主要包括嵌入式CPU、以太网接口、USB接口、液晶显示器、串口通信口、Flash程序控制器、SRAM静态存储器、通用输入输出接口(GPIO)、调试端口、复位、键盘等。其中嵌入式微处理器是嵌入式系统硬件的核心。
ARM嵌入式平台主要完成以下功能:对仪表信号进行采样,A/D 转换;对所采集到的数据进行计算分析,得出各种监测指标参数;将采集到的数据转变成遵循TCP/IP协议的形式,然后上传到Internet上。工作人员可以通过Internet实时浏览在线监测信息。它是采用先进的改进型哈佛结构、多级流水高速设计,具有极其强大的数据处理能力和管理能力。该平台从功能上可分为测控部分,液晶显示及键盘阵列部分,数据存储、通信部分及微处理器系统部分。数据存储部分存储大量历史数据,采用掉电保护设计,在系统掉电情况下数据不会丢失。
2以太网通讯程序的实现
由于LPC2214本身没有以太网控制模块,所以需要一个与之匹配的控制芯片。这里我们选用了RTL8019AS,它是一种高度集成的以太网控制芯片,是8/16位ISA总线的网卡,集成了MAC和物理层的功能,能简单地实现Plug and Play并兼容NE2000、掉电等特性。在全双工模式下,如果是连接到一个同样是全双工的交换机或集线器,就可实现同时接收和发送。这个特性虽然不能把传输速率从10Mbps提高到20Mbps,但是在执行以太网CSMA/CD协议时,可以避免更多的冲突发生。
以太网通讯程序是系统软件中的重要组成部分,它是抄表系统中控制器与上位机的纽带,系统中的控制命令的传送、仪表数据的接收都要依靠它实现,这部分功能的实现对系统的效率有很大的影响。网络通讯程序的主要任务是对以太网进行侦听,等待远端服务器发送过来的命令;对命令进行解析后,将远端服务器所需要的仪表数据、参数等信息在通过以太网返回给远端服务器。本系统移植的操作系统uC/OS-II虽然是一个富有开放特性的简单高效的实时嵌入式操作系统,但它只是一个实时的任务调度及通信内核,没有集成网络协议,所以要引入TCP/IP协议栈以实现TCP/IP协议,最终实现系统的网络通讯功能。所以这部分程序主要包括两部分:一是TCP/IP协议的实现;二是RTL8019AS驱动程序的实现。
2.1TCP/IP协议的实现
TCP/TP协议是把Internet上的各类系统互连起来的协议族。保证Internet上数据的准确快速传输。TCP/TP通常采用一种简化的4层模型:应用层、传输层、网络层、链路层。系统中的应用层是用来传递来自以太网和数据终端的数据,并对数据包作打包、拆包处理。传输层采用传输控制协议TCP或用户数据协议UDP。网络层实现TP协议,还要实现能报告数据传输差错等情况的ICMP协议。下面介绍TCP协议(传输控制协议)处理:
TCP数据封装在一个IP数据包中,并具有自己的TCP首部。TCP协议定义十分复杂,鉴于嵌入式系统的片内资源十分有限,系统对TCP协议进行了简化处理。编程实现TCP协议的一个重点在于TCP建立连接和终止连接具体过程的实现。TCP协议是一个面向连接的协议,连接的双方无论是哪一方向另一方发送数据,都必须通过“三次握手”过程在双方之间建立一条连接,通过“四次握手”终止连接。TCP状态变迁的过程如图3所示。
2.2RTL8019AS驱动程序的实现
开机复位信号接在RTL8019AS的复位接脚上,因此当开机后以RTL8019AS一直会处于复位状态,直到主控制器发出开始命令为止,初始化步骤如下。
(1)复位RTL8019AS,选中页0寄存器,RTL8019AS停止运行,设置数据配置寄存器为16位。
(2)清除远程DMA计数器,设置接收缓冲区区间,设置接收配置寄存器(仅接收自己的地址的数据包),设置发送配置寄存器(启用CRC自动生成和自动校验),中断寄存器清零。
(3)屏蔽RTL8019AS内所有中断,设置指向最后一个己经读取的页的寄存器(BNRY),选择页1寄存器。
(4)初始化物理地址,初始化组播地址,设置当前的接收结束页寄存器(CURR),选择页0寄存器,启动RTL8019AS执行命令,开启主机里RTL8019AS对应中断。
3操作系统
本文采集控制器采用uC/OS-II嵌入式操作系统,uC/OS-II是源码公开的实时操作系统,可用于各类8位、16位、32位单片机或DSP。uC/OS-II主要有以下的特点:
(1)源码公开。没有黑箱子,可以方便地获得源码和注解。
(2)移植性好。uC/OS-II大部分代码用ANSI C编写的,只有与微处理硬件相关的部分用汇编编写。它在设计的时候就已经考虑到可移植性,所以移植性好。
(3)占先式。uC/OS-II总是运行就绪状态下优先级最高的任务。
(4)可裁减。根据实际的使用功能,采用条件编译实现裁减。
(5)多任务。uC/OS-II最多可以管理64个任务,8个系统保留,用户最多可以有56个任务,且优先级不同。
(6)可确定性。全部uC/OS-II函数的调用与服务时间是可以确定的。
(7)稳定可靠。uC/OS-II是基于uC/OS的,uC/OS-II已经有很多商业的应用,
从上面可以看出,C/OS-II非常容易移植,只需要很少的工作;uC/OS-II采用大量的C语言使其结构简洁;另外,它具备了实时操作系统的全部性能,适合学习研究。实际上,UC/OS-II可以简单地看作是一个多任务调度器,在这个任务调度器上添加了与多任务操作系统相关的一些系统服务,如信号量、邮箱等。其90%的代码是用C语言写的,可以直接移植到有C语言编译器的处理器上。移植工作主要都集中在多任务切换的实现上,因为这部分代码用来保存和恢复CPU现场(即写/读相关寄存器),不能用C语言,只能使用汇编语言完成。UC/OS-II的全部源代码量大约是6 000～7 000行,共15个文件。将UC/OS-II 移植到ARM处理器上,需要修改三个与ARM 体系结构相关的文件,代码量大约是500行。这三个文件分别为:OS_CPU.H 文件、OS_CPU_A.S 文件、OS_CPU_C.C 文件。其中OS_CPU.H主要包含编译器相关的数据类型的定义、堆栈类型的定义以及几个宏定义和函数说明。重新定义数据类型是为了增加代码的可移植性,因为不同的编译器所提供的同一数据类型的数据的长度并不相同,例如int型,在有的编译器中是16位,而在另外一些编译器中则是32位。所以,为了便于移植,需要重新定义数据类型,如int32u 代表无符号32位整型。而OS_CPU_C.C 文件中则包含与移植有关的C 函数,包括堆栈的初始化函数和一些钩子(hook)函数的实现。OS_CPU_A.S 文件中则包含与移植有关的汇编语言函数,包括开/关中断、上下文切换、时钟中断服务程序等等。其具体移植过程可查阅相关文献。
4上位机管理程序
在远端控制中心,需要有上位机管理程序负责对数据的统计和管理。设计的抄表管理系统运行于Windows操作系统,使用Delphi编写,通过ODBC接口与ACCESS数据库系统连接。
软件的功能模块主要包括以下几个方面:系统管理包括重新登录、修改密码、操作权限管理等功能;系统设置包括仪表类型设置、收费参数设置等功能;远程操作包括读表、初始化和置数、拨号催款和关表等功能:数据管理包括仪表信息修改和查询、历史收费查询、收费、数据入库、用户的增添、删除、排序等功能;帮助包括使用指南等功能。
5结语
基于以太网的嵌入式抄表系统通过分布广泛的网络来构成传输通道,这使得它组网简单、费用低廉、易于维护。系统采用了高性能的32位ARM7TDM-S工处理器LPC2214作为采集控制器的核心芯片,大大提高了抄表系统的数据处理能力。这是目前大多数抄表系统8位、16位单片机不能比的。本抄表系统的采集控制器,可以通过以太网与抄表中心通讯,接收抄表中心发来的各种控制命令信号。并且该采集控制器已经移植了uC/OS-II实时嵌入式操作系统,能够实时地处理多任务,大幅提高系统的管理能力,这也是传统前后台系统所不能比拟的,具有很好的应用前景。
摘要：根据以太网传输原理,运用嵌入式系统移植与网络编程技术,实现了一个在以太网上基于ARM和TCP/IP的远程网络自动抄表系统。嵌入式采集控制器,可以通过以太网与抄表中心通讯,接收抄表中心发来的各种控制命令信号。并且该采集控制器已经移植uC/OS-II实时嵌入式操作系统,能够实时地处理多任务,大幅提高系统的管理能力。
关键词：ARM,uC/OS-II操作系统,以太网
参考文献
[1]常飞,赵伟.不断发展的自动抄表技术[J].电测与仪表,2004,(5).
[2]赵阳,周海军,邵世祥.一种远程自动抄表系统[J].电子技术,2001,(2).
[3]曾乃鸿.当前自动抄表技术的现状和展望[J].华东电力,2001,(2).
[4]贾延红.电能自动抄表系统及其评价[J].信息化技术与控制,2004,(4).
[5]周力功.ARM嵌入式系统基础教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.
