电网互动式计量技术方案研究

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1采集系统现状分析

1．1现有低压集中抄表系统分析

随着计算机与通信技术的快速稳定发展，特别是电力线载波通信技术的发展，近年来，以低压电力载波为主体的自动抄表技术发展迅速，已经形成了一项具有相当科研开发能力和生产规模的产业，并积累了丰富的实践经验，目前普遍应用的远程抄表方案系统(见图1)。

1．2现有低压集抄系统存在的问题分析

(1)虽然随着通信技术的发展使信号抗干扰性能越来越强，使电力线载波抄表技术得到了广泛应用，但由于大功率及变频电器的应用，使低压电力线环境受到极大干扰，通信不稳定仍然是载波通信技术难以逾越的技术障碍。(2)电表和数据采集设备之间的硬件接口种类繁多。(3)通讯协议和组网方式不尽相同，通讯方式采用全载波、半载波、485总线等多种方式，表计档案维护工作量大。(4)缺乏统一的管理规范、维护部门以及维护流程，实际投入持续运行的程度不一。

2预付费系统现状分析

预付费改变了长期以来“先用电后交钱”的买卖关系，由以前“用多少电交多少费”转变为现在的“交多少费用多少电”，解决了收费难、逃费等问题，减少了供电企业收费人员，达到减人增效目的。电子式预付费电能表目前在应用的费控方式主要有两种，即电子式本地费控电能表(CPU卡表)与电子式远程费控电能表。使用本地费控电能表，存在开设售电营业厅较多，电价变化时无法进行及时调整、购电卡损坏、急用电时表内是否有足够余额等问题，同时让用户充当了信息通道的角色，未体现管理部门服务的宗旨。使用远程费控电能表，主要通过RS485和低压电力线载波为传输介质构建集抄系统，可目前国内低压集抄系统仍存在较多问题，只有稳健的集抄系统才能有效支持远程控制功能，实现电力商品预付费。

3智能电网互动式计量解决方案

通过对目前现有集抄系统、预付费系统的分析我们知道，通过远程技术手段采集用户用电信息实现预付费，即提高了工作效率，降低了企业经营成本，又增强了管理和服务的现代化水平。在此基础上，能够实现用户网上预购电、银行ATM机、营业厅、小区自助缴费机等多种缴费方式，同时也要满足用户能够自主查询用户用电信息与电网信息，建立与用户的互动平台;进一步完善集抄系统中表计档案管理、是未来智能电网发展的趋势。系统解决方案(见图2)。

3．1专网、有线、无线或光纤互联网远程抄表

随着GPRS，3G等无线技术的快速发展，加上互联网的应用已十分普及，许多小区特别是院校等地方，有线或光纤互联网已经到户，该方案就是利用这些已经建立的通信技术实现用电的远程抄表，利用现有已经建立的网络设备，不需要再布线，抄表不受空间、距离和时间的限制。

3．2无极性RS485通信技术应用

RS485总线以其结构简单、通信稳定、抄表成功率高等优点，在表计、采集系统中得到了广泛的应用。在以前应用系统中，RS485总线通信需要两根线，即A，B两端，如A，B端接反，总线通信就会出错，这种方式在集中式表箱接线施工当中，接线出错不可避免，现场排查也比较困难。无极性RS485通信技术的应用，有效解决了这一问题。新工艺无极性485芯片，完全兼容传统的485芯片，通信引脚没有A，B之分，给现场施工与排查带来极大方便，避免了因A，B端子接反所引起的通信问题。

3．3自动搜表技术的应用

目前采集系统中，普遍采用自上而下的表计档案管理方式，这种方式存在对后续更新表计不能及时的发现与抄读、统计下发档案不正确等问题。此系统中的采集器具有自动搜表功能，可自下而上更新电表档案，采用缩位算法高效搜寻自己管辖单元下电表，并以产生事件形式通知主站进行档案的核对更新，替代了人工表计档案管理，实现了表计档案建立的智能化。

3．4用户交互终端的使用

用户可通过用户交互终端体现管理与用户之间的互动性，交互终端所具功能如下:(1)具有射频卡读写功能:用于用户的用电信息查询。(2)具备本地合闸功能:当远程合闸失败时，可用用户卡通过交互终端输入合闸命令，保证用户在充值以后能恢复用电。(3)具备消息显示功能:可实时显示计量管理中心下发的广播消息，如停电、提示用户购电等公共信息。(4)具备按键查询功能:用户交互终端可以通过其上面的按键方式查询用户用电信息。

3．5密钥系统安全保障

密钥管理系统的应用包括远程应用、本地应用以及密钥更新等，其中远程应用主要为主站对电能表发起的拉合闸控制，本地应用包括通过用户卡进行本地信息查询和本地合闸两种操作。完成密钥的设备包括费控表、远程加密机、用户射频卡，交互终端与采集器做透传协助处理。不管是主站远程发起对电能表的拉合闸控制，还是本地用户卡进行本地信息查询和本地合闸，首先要做系统身份认证，然后以密文方式发送控制命令，如果解密成功，才执行操作，保证了操作安全性。嵌入式安全模块由电网公司对其进行初始化，预装测试密钥、建立文件结构和写入初始化数据，然后提交给电表厂商，电表厂商将嵌入式安全模块嵌入电能表中，并通过预装的密钥和初始数据等信息进行检测。电表厂商将从厂内检测通过的电表提交给验收请求，通过验收后，由电网公司人员入户挂装并通过远程来替换嵌入式安全模块的密钥，形成正式使用的密钥。嵌入式安全模块通过正式密钥和表号等相关信息生成电表应用密钥，实现用户的一户一表一密的安全机制。

3．6智能电网互动式计量系统特点

(1)所有用电信息采集通过集中抄表系统设定任务自动采集，避免了大量人工数据的抄收和记录，提高了计费准确率。(2)电网用电检测能力提高，能对用电异常状态生成事件记录并告警。(3)对特定用户(如欠费用户)能实施远程断送电功能。(4)对用电信息数据采集的实时性和同步性，能提高用电数据分析的准确性，如线损的计算，为电网用电的合理配电提供全面的数据依据。(5)增加了与用户的交互信息流通，用户通过本地交互终端或者远程网络能方便进行用户用电信息查询，实现网上预购电、银行ATM机、营业厅、小区自助缴费机等多种便利缴费方式缴费。(6)低压电力用户集中抄表系统采集器(无线)有自动搜表功能，支持自下而上档案更新，减少档案维护工作量。(7)抄表成功率高:此系统采用了稳定可靠地无极性RS485总线进行抄表，抄表成功率可达100%，又减少了现场施工工作量。(8)实现了电力部门用电管理的自动化服务，电费的结算与控制可由计算机自动完成。(9)数据传输的安全性和稳定性，主站系统对表的控制类操作报文采用专用安全认证密文，采集器采用透明转发方式完成数据传输，本地卡对交互终端操作也须通过卡身份验证合法后才能进行交互通信，保证了数据传输安全性。

4结束语

随着计算机与通信技术的不断发展，售电管理的自动化、多样化、智能化、和网络化是未来的发展趋势，从提高效率、节省人力、提高服务质量的前提出发，上述方案具有自动化程度高、通信稳定、抄表成功率高、现场维护简单、透明消费等优点，配合对应的营销系统，在实验条件下对所设计的系统进行了测试，测试结果表明所设计的系统运行平稳，达到了设计要求，具有很好的应用前景。

本文作者:林军张向程王春生工作单位:海南电力技术研究院