國(guó)網(wǎng)江西省電力公司吉安供電分公司 羅曉玉

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智能電能表及采集終端的遠(yuǎn)程控制技術(shù)分析

國(guó)網(wǎng)江西省電力公司吉安供電分公司 羅曉玉

【摘要】電力企業(yè)的快速發(fā)展，使智能電能表應(yīng)用更加普遍。智能電能表是對(duì)傳統(tǒng)電表的升級(jí)和優(yōu)化，它具有自動(dòng)抄錄功能，能對(duì)用電量進(jìn)行控制，并降低運(yùn)行能耗。本文對(duì)智能電能表的功能、特點(diǎn)及采集終端遠(yuǎn)程控制技術(shù)進(jìn)行分析，為智能電能表提供廣闊的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】智能電能表；采集終端；遠(yuǎn)程控制

1　前言

智能電能表讓人們?nèi)粘Ｓ秒姼颖憷?。用戶能夠借助智能電能表?duì)日常用電情況和電價(jià)進(jìn)行明確了解，也能夠提高供電公司對(duì)用戶的信息認(rèn)知度。進(jìn)而借助電價(jià)優(yōu)惠政策，對(duì)電力資源進(jìn)行合理分配，為人們提供良好的用電環(huán)境。智能電能表實(shí)現(xiàn)了用戶與供電公司的雙向交流和溝通，將電力資源的應(yīng)用價(jià)值發(fā)揮到最優(yōu)。同時(shí)，也提高了電力企業(yè)的服務(wù)水平。

2　智能電能表的功能和特點(diǎn)

2.1智能電能表的功能

（1）分時(shí)計(jì)量功能。智能電表功能比較齊全，包括正向有功電能、反向有功電能和四象限無(wú)功電能計(jì)量功能。借助相關(guān)時(shí)段，對(duì)有功電能量進(jìn)行累計(jì)能夠?qū)?、尖、峰、平、谷電量進(jìn)行儲(chǔ)存。它能夠?qū)γ磕甑目傠娔芰窟M(jìn)行存儲(chǔ)，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間也有明確要求。其雙向計(jì)量技術(shù)，與分布式發(fā)電能力用戶訴求相匹配，實(shí)現(xiàn)了電能的合理應(yīng)用和分配。

（2）費(fèi)用控制功能。智能電能表能夠借助本地和遠(yuǎn)程兩種方式對(duì)費(fèi)用進(jìn)行控制。本地費(fèi)用控制是借助CPU卡，在電能表內(nèi)，直接對(duì)電費(fèi)進(jìn)行計(jì)算，如果余額不足，電能表會(huì)借助聲音或者發(fā)光，提醒用戶。遠(yuǎn)程費(fèi)用控制是借助載波實(shí)現(xiàn)的，電能表不對(duì)用電信息進(jìn)行存儲(chǔ)，它接收遠(yuǎn)程售電系統(tǒng)發(fā)出的指令后，通過(guò)密碼驗(yàn)證，執(zhí)行操作，確保信息安全性。

（3）測(cè)量和監(jiān)測(cè)功能。智能表既能夠?qū)﹄妷汉碗娏鞯冗M(jìn)行測(cè)量，也能夠?qū)κ?、失流、停電等情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保用戶日常用電便利度和安全性［1］。

（4）永久記錄時(shí)間。智能電能表內(nèi)部設(shè)置存儲(chǔ)芯片，它的容量比較大，能夠?qū)﹄娔芰亢碗妷弘娏鞯认嚓P(guān)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，也能夠在清零過(guò)程中，對(duì)電能量數(shù)據(jù)進(jìn)行永久存儲(chǔ)，并對(duì)各種電力故障情況、編程次數(shù)、時(shí)間等進(jìn)行記錄。

（5）費(fèi)率和時(shí)段。智能電能表中包括兩套費(fèi)率時(shí)段表。它們可以相互轉(zhuǎn)換。也有日歷和時(shí)鐘功能等，能夠在一天內(nèi)對(duì)八個(gè)時(shí)段進(jìn)行編程，最小間隔時(shí)間為15min。

（6）報(bào)警功能。如果余額不足，智能電能表會(huì)進(jìn)行購(gòu)電提醒。如果出現(xiàn)故障，會(huì)直接對(duì)錯(cuò)誤信息編碼進(jìn)行顯示。

（7）凍結(jié)功能。它涵蓋的范圍很廣，包括定時(shí)、瞬時(shí)、日凍結(jié)和約定凍結(jié)。定時(shí)凍結(jié)即根據(jù)提前設(shè)置的時(shí)間狀況，對(duì)電能量數(shù)據(jù)進(jìn)行凍結(jié)。瞬時(shí)凍結(jié)即非正常狀態(tài)下，只對(duì)當(dāng)前時(shí)間和電能量進(jìn)行凍結(jié)。日凍結(jié)是指每天對(duì)零點(diǎn)的電能量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。約定凍結(jié)是為了滿足電力公司的工作訴求，如果有特殊需求，對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行凍結(jié)。

（8）非法用電檢測(cè)功能。智能電能表能夠?qū)Ρ硐溟_啟、接線變動(dòng)和表計(jì)軟件等進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)竊電行為。電力企業(yè)將總表數(shù)據(jù)與分表數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，以控制潛在竊電行為［2］。

2.2智能電能表的特點(diǎn)

（1）功能多。智能電能表的功能比較多，包括準(zhǔn)確計(jì)量、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制等。它具有很好的可靠性和應(yīng)用效果。

（2）準(zhǔn)確度高。相較于普通電表，智能電表不存在機(jī)械磨損情況。它應(yīng)用精密的電子元件和補(bǔ)償，提高了應(yīng)用過(guò)程中的精確度，它的準(zhǔn)確度等級(jí)為0.2～2。

（3）起動(dòng)電流小。智能電能表具有比較好的靈敏度，在0.1%Ib背景下就能夠起動(dòng)計(jì)量工作。人們?nèi)粘Ｉ钸^(guò)程中多應(yīng)用220V、5A電能表，僅僅需要1.1W智能電能表就能夠起動(dòng)。智能電能表對(duì)電流的要求不高，即使電視機(jī)和空調(diào)處于待機(jī)狀態(tài)，它也能夠進(jìn)行正常計(jì)量。

（4）具有良好的信息交互功能。智能電能表的接口是RS485和RS232，將其與用電信息采集系統(tǒng)進(jìn)行同步應(yīng)用，既能夠?qū)崿F(xiàn)用電信息匯總，也能夠通過(guò)其他設(shè)備的指揮進(jìn)行停電和送電操作。智能電表借助通信接口對(duì)數(shù)據(jù)和通信網(wǎng)關(guān)進(jìn)行分擔(dān)。在本地通信中應(yīng)用光電通信，在上行通信中應(yīng)用GPRS，達(dá)到了良好的信息交互效果。供電公司要結(jié)合管理系統(tǒng)具體要求，對(duì)用戶的日常用電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)供電設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行明確認(rèn)知，降低電力人員日常工作量［3］。

（5）過(guò)載能力強(qiáng)。傳統(tǒng)感應(yīng)電表主要借助線圈工作，過(guò)載4倍，而智能電表的過(guò)載量達(dá)到6～10倍。

（6）安裝應(yīng)用方便。傳統(tǒng)感應(yīng)式電能表的安裝應(yīng)用要求比較高，懸掛傾斜不當(dāng)會(huì)對(duì)計(jì)量工作產(chǎn)生干擾。智能電能表以靜止計(jì)量為主，輕便且功能多樣，安裝方便。

（7）受外部磁場(chǎng)干擾比較小。智能電能表示借助乘法器實(shí)現(xiàn)計(jì)量，外部磁場(chǎng)不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生太大干擾。相較于感應(yīng)式電表，具有明顯的性能優(yōu)勢(shì)。

（8）繳費(fèi)方便。傳統(tǒng)一卡通繳費(fèi)模式背景下，人們不能夠?qū)τ秒娗闆r進(jìn)行明確了解。智能電能表能夠?qū)θ藗內(nèi)粘Ｓ秒娗闆r進(jìn)行監(jiān)控，余額不足的時(shí)候，智能電表和電力公司都會(huì)提醒。如果由于個(gè)人原因未能及時(shí)繳費(fèi)，智能電表會(huì)根據(jù)用戶與電力部門的協(xié)議自動(dòng)斷電。繳費(fèi)成功后，再次開通，有效避免了滯納金的產(chǎn)生，既提高了人們?nèi)粘＠U費(fèi)便利度，也避免了不必要的電費(fèi)支出。

3　智能電能表采集終端的遠(yuǎn)程控制

3.1GPRS移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)

應(yīng)用GPRS網(wǎng)絡(luò)對(duì)智能電能表采集終端進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，能夠?qū)χ悄茈姳聿杉降臄?shù)據(jù)進(jìn)行解碼處理，對(duì)其格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其借助公網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，將信息傳達(dá)到供電公司。在智能電能表采集終端遠(yuǎn)程控制中，GPRS系統(tǒng)具有良好的應(yīng)用效果。并且成本比較低、設(shè)備安裝方便，能夠?yàn)橛脩籼峁o(wú)線IP連接，提高人們?nèi)粘Ｓ秒娰|(zhì)量，且用電過(guò)程更加便利［4］。

3.2電能表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)

智能電能表的集中器直接與電表進(jìn)行連接，既能夠滿足單個(gè)電表的計(jì)量要求，也能夠滿足多個(gè)電表的計(jì)量要求，其適用環(huán)境和范圍比較廣。它通過(guò)GPRS對(duì)采集到的信息進(jìn)行傳輸。同時(shí)，集中器也能夠?qū)╇姽鞠嚓P(guān)指令進(jìn)行傳達(dá)，從而對(duì)電表操作進(jìn)行控制，降低日常用電過(guò)程中的安全隱患，減少不必要的浪費(fèi)。

3.3智能電能表數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)

ESAM安全模塊中，對(duì)本地智能電能表的費(fèi)率和剩余金額等信息進(jìn)行存儲(chǔ)，并以此為基礎(chǔ)，執(zhí)行計(jì)量工作。遠(yuǎn)程費(fèi)控智能電能表不需要在本地進(jìn)行計(jì)費(fèi)，ES—AM既能夠?qū)﹃P(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，也能夠?qū)ζ溥M(jìn)行認(rèn)證。如果修改ESAM芯片參數(shù)，經(jīng)過(guò)身份認(rèn)證之后，要應(yīng)用MAC+明文的方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和操作。如果需要修改ESAM芯片外部參數(shù)，完成身份認(rèn)證工作之后，要以MAC+密文的形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和認(rèn)證，通過(guò)認(rèn)證之后，借助明文的方法對(duì)參數(shù)進(jìn)行獲取，并保存。

3.4采集主站對(duì)智能表的遠(yuǎn)程控制

在用戶小區(qū)內(nèi)部，對(duì)智能電能表的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，并與GPRS進(jìn)行連接。在它的內(nèi)部添加處理器，應(yīng)用GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。一般情況下，需要先對(duì)處理的協(xié)議進(jìn)行封裝，然后向GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸，再經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)，將其發(fā)送到供電公司的用電信息采集系統(tǒng)中。如圖1所示，遠(yuǎn)程智能配變采集終端和智能電能表運(yùn)行控制原理圖［5］。

圖1　智能電表采集終端和原理控制

4　結(jié)語(yǔ)

智能電能表作為智能電網(wǎng)的神經(jīng)末梢，在電力企業(yè)發(fā)展過(guò)程中應(yīng)用比較普遍，很大程度提高了人們?nèi)粘Ｉ畋憷取Ｖ悄茈娔鼙硐鄬?duì)比較復(fù)雜，它對(duì)技術(shù)參數(shù)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求比較高。供電部門要結(jié)合人們的日常用電要求，對(duì)智能電能表進(jìn)行不斷升級(jí)和規(guī)范，使其達(dá)到良好的計(jì)量效果和應(yīng)用效果，并拓寬它的應(yīng)用空間，提高人們的日常用電質(zhì)量，推進(jìn)電力企業(yè)快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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