低压载波集中抄表系统整体方案

低压载波集中抄表系统整体方案北京大马森机电设备有限公司低压载波集中抄表系统是一个综合的系统工程，涉及到营销、调度、生产、运行、计划等多个部门。它的建设与完善是智能电网发展和电力市场管理的迫切需要，是实现电力企业生产自动化管理到电网现代化经营、决策管理的转变，是实现电力营销现代化管理的需要。随着用电管理水平的不断提高，改变以往陈旧的人工抄表方式迫在眉睫，实现抄表自动化取代人工抄表，从根本上解决抄表不到位、估抄、误抄、漏抄等现象以及抄表数据不准时、不同时、不准确等问题。克服了统计数据慢、报表周期长等缺点。低压载波集中抄表系统综合了先进的计算机技术、网络通信技术、控制技术、电子技术、数字信号处理技术以及数字加密技术等多种技术。系统主要功能有自动抄表管理、预付费管理、用户侧用电分析、电能质量数据统计、负荷控制、台区监测、线损统计分析、信息发布以及用户用电控制等。低压电力线载波通信在集中抄表方案(AMR)中的应用已有几十年的历史，由于采用了统一的标准，在欧美等地区使用效果较好。电力线载波通信应用于用电信息采集系统建设中的最大优势，就是在于以利用无所不在的电力线网络作为一种通信媒介，这是分布范围最广的、最现成的通信资源，并且构建的抄表系统简洁，成本低廉，是电表抄表系统的最佳通信资源。一、系统简介低压载波集中抄表系统是集电能表数据采集、传输、存储、通信、数据处理及停送电控制等功能于一体的自动化系统。通过集中器与终端电能表进行数据通信，汇集电能表的数据，使用相应通信设备发送到用电管理部门的数据服务器中，再由管理软件对数据进行处理并将结果以各种报表、图示等形式上报给用电管理部门。随着电子技术和通信技术的成熟，县级供电企业的载波抄表工作已由试点转向推广普及阶段。供电企业通过远程抄表，可节省抄表的人力物力，及时掌握用户用电情况，进行用电监测，根据需要进行供电控制，为用电管理提供技术支持，并能自动计算电费，生成报表，如与银行微机系统联网可实现电费银行自动划拨。系统主要功能：通过计算机控制，远程进行电能表表码的采集包括最近表底、历史表底、日冻结表底、月冻结表底，点抄表底等；实时进行电压、电流、表码数据的采集，便于进行用电监控；对电量进行统计计算；月电量的浏览和异常分析；台区线损电量的统计；远程停送电投切控制。低压载波集中抄表的主要功能如下：A、抄表管理抄表是低压载波集中抄表系统的基础，主要完成电能表数据的采集。抄表分三类用户：变电站、专变和公变。一般而言，变电站抄表系统的上行通道采用光纤通讯，下行通道为RS-485通讯，通过场站终端采集和记录每15分钟至1小时的电表信息；专变抄表系统的上行通道采用公用无线或有线网络或专用光纤通讯，下行通道为RS-485通讯，通过I型终端（负控终端）采集和记录每15分钟至1小时的电表信息；公变抄表系统的上行通道采用公用无线或有线网络或专用光纤通讯，下行通道为电力线载波或小无线通讯，通过II型终端（集中器）采集和记录每小时至每天的电表信息。B、电费管理电费管理包括两大部分：电费算费和缴费。电费算费以及费控功能是根据采集的用户用电信息，核算当月电费。若用户电费节余小于零则进行催费告警，并且根据事先预订的管理策略对此类用户进行强制断电。电费缴费功能是利用收费营业点、银行、商店等多种渠道缴费，通过现金、借记卡、信用卡以及专用充值卡等多种方式，实现用户的电费充值。C、数据分析和挖掘从抄表数据中可以挖掘分析出线路损耗、供电质量等电力生产、运行、营销等所需的参数，同时对电网故障以及非正常用电（包括窃电）进行告警提示，为营销、调度、生产、运行、计划等多个部门服务。D、信息发布根据采集用电数据，按时段自动生成各种功能报表，提供给电力营销、调度、生产、运行、计划等多个部门。同时，可以为非电力客户提供相关信息查询，提高电力服务水平。E、反窃电及台区管理从表计至主站提供一系列反窃电措施，为合理用电提供技术支撑，增强用电管理水平。同时，对台区用电设备进行监测和管理，如变压器油温、油位监控等，加强电力公司的资产和设备管理。F、增值业务建立信息采集和服务平台，扩展到其他相关行业的服务，提供增值服务，为电力公司创造更多的利益。二、系统结构1、系统逻辑架构系统逻辑架构分为主站、信道、终端、采集点等几个层面，系统逻辑架构图如图1所示。具体说明如下：（1）低压载波集中抄表系统在逻辑上分为主站层、通信信道层、采集设备层三个层次。（2）主站层又分为营销采集业务应用、前置采集平台、数据库管理三大部分。业务应用实现系统的各种应用业务逻辑；数据采集负责采集终端的用电信息，并负责协议解析；控制执行是对带控制功能的终端执行有关的控制操作；前置通信调度是对各种与终端的远程通信方式进行通信的管理和调度等。（3）通信信道层是主站和采集设备的纽带，提供了各种可用的有线和无线的通信信道，为主站和终端的信息交互提供链路基础。主要采用的通信信道有：光纤专网、GPRS/CDMA无线公网、230MHz无线专网。（4）采集设备层是低压载波集中抄表系统的信息底层，负责收集和提供整个系统的原始用电信息，该层可分为终端子层和计量设备子层，对于低压集抄部分，可能有多种形式，包括集中器+电能表和集中器+采集器+电能表等。终端子层收集用户计量设备的信息，处理和冻结有关数据，并实现与上层主站的交互；计量设备层实现电能计量和数据输出等功能。主站层通信信道层采集设备层数据库营销采集业务应用前置采集平台采集请求、设置参数、控制指令终端数据、执行返回等光纤专网GPRS/CDMA无线公网230MHz无线专网其他通信信道计量设备专变终端计量设备专变终端远程多功能表载波表集中器采集器集中器载波表采集器...电能表电能表...电能表电能表...采集请求、设置参数、控制指令终端数据、执行返回等图1系统逻辑架构图2、系统物理架构系统物理架构是指低压载波集中抄表系统实际的网络拓扑构成，从物理设备的部署层次和部署位置上给出形象直观的体现。用电信息采集系统物理架构图如图2所示。具体说明如下：（1）低压载波集中抄表系统从物理上可根据部署位置分为主站、通信信道、采集设备三部分。（2）主站网络的物理结构主要由营销系统服务器（包括数据库服务器、磁盘阵列、应用服务器）、前置采集服务器（包括前置服务器、工作站、GPS时钟、防火墙设备）以及相关的网络设备组成。（3）通信信道是指系统主站与终端之间的远程通信信道，主要包括光纤信道、GPRS/CDMA无线公网信道、230MHz无线电力专用信道等。（4）采集设备是指安装在现场的终端及计量设备，主要包括专变终端、可远传的多功能电表、集中器、采集器以及电能表计等。信息内网现场终端GPRS/CDMA无线公网通信信道信息内网主站防火墙...230MHz无线专网光纤专网前置采集服务器RS-485......专变终端集中器集中器采集器通信接口机通信接口机通信接口机应用服务器数据库服务器窄带载波RS-485载波......集中器采集器无线RS-485...载波预付费电能表预付费电能表(RS-485接口)预付费电能表(RS-485接口)计量装置RS-485专变终端计量装置各类专变用户电力用户中小型专变用户大型专变用户居民及低压一般工商业用户居民用户低压单相一般工商业用户低压三相一般工商业用户公用配变关口计量点专变用户营销业务应用前置采集平台中压电力线载波专网通信接口机图2系统物理架构图三、系统组成1、主站主站作为系统的控制及管理中枢，在硬件配置上要考虑到所选硬件对系统整体性能、系统容量、系统安全性能、系统功能实现及系统数据存储等多方面的影响。A.软件架构主站软件采用成熟、标准的J2EE（Java2EnterpriseEdition）企业平台架构搭建，采用多层的分布式应用模型、组件再用、一致化的安全模型及灵活的事务控制，使系统具有很好的移植性，能够适应低压载波集中抄表系统应用环境复杂、业务规则多变、信息发布的需要，以及系统将来的扩展的需要。相关系统对外接口消息服务权限服务报表服务其它服务数据访问服务采集子层通信接入任务调度规约解析…...业务子层数据管理综合应用C/S客户端、B/S客户端等表现层应用层服务层数据层数据库营销业务应用...运行维护其他系统图3主站软件架构主站软件采用分布式多层结构，典型的软件架构分表现层、应用层、服务层、数据层。根据本系统业务特点，应用层进一步细分为采集子层和业务子层、对外接口等。主站软件通过对外接口与外系统交互。（1）表现层：提供统一的业务应用操作界面和信息展示窗口，是系统直接面向操作用户的部分。（2）业务层：实现具体业务逻辑，是系统主站的核心层，根据系统的应用特点，业务层可分为采集子层、业务子层、对外接口等。（3）服务层：提供全局通用的业务服务、安全服务等组件服务支持，并实现本系统专用的业务逻辑服务，为业务层提供通用的技术支撑。（4）数据层：实现海量信息的存储、访问、整理，为系统提供数据的管理支持。数据层通过大型关系型数据库实现。B.详细功能主站包括12个功能模块，具体功能设计如下：⑴数据采集管理系统采集的主要方式有：定时自动采集：系统可以按采集策略设定的时间间隔自动采集终端数据，自动采集时间、采集内容和采集对象可设置。当系统中的定时自动数据采集失败时，系统可以自动补采，或由系统操作人员进行人工补采，系统能提供定时自动采集和人工补采两种功能。对于人工补采功能可随意定制采集开始时间和采集结束时间。随机召测数据：系统操作人员也可根据实际需要随时人工召测数据。如出现事件告警时，随即召测与事件相关的重要数据，供事件分析用，实现实时数据召测。主动上报数据：在全双工通道和数据交换网络通道（GRPS/CDMA，光纤）的数据传输中，允许终端启动数据传输过程（简称为主动上报），将重要事件上报，以及按定时任务的设置将数据定时上报，系统支持主动上报数据的采集和处理。⑵负荷管理系统提供有序用电方案编制功能，根据有序用电或安全生产要求，远程对客户侧配电开关进行控制，达到调整和限制负荷的目的。系统操作人员根据有序用电方案的要求，可以制定限电方案、错峰方案及避峰方案。通过远程控制，系统可以下发“控制投入”和“控制解除”两个限电控制参数到终端，以限制用电负荷。操作人员可以针对单个终端进行功率控制，功率控制的手段主要有：时段控、厂休控、当前功率下浮控等。系统可以根据暂停、暂停恢复、减容及减容恢复等要求，远程控制终端，执行营业报停负荷控制。系统操作人员可以批量向终端设置保电状态，当终端设置为保电状态时，有序用电方案、功率控制、电量控制、远程控制及预付费控制将不再生效，即对于客户执行的任何跳闸命令将不被执行。系统可以根据需要向终端或电能表下发遥控跳闸或允许合闸命令，控制用户开关。遥控跳闸命令包含告警延时时间和限电时间。控制命令可以按单地址或组地址进行操作，所有操作都有操作记录。远程跳闸将向用电客户进行告警提示。⑶费控管理系统可以实施三种费控管理：主站费控管理、终端费控管理和电表费控管理。主站费控管理：系统主站根据用户的预付费信息和定时采集的用户电能表数据由主站计算用户日用电量和电费，并在预付费信息中扣除日用电量和电费得到当前剩余电量，当剩余电量等于或低于报警门限值时，主站下发催费告警命令，通知用户及时缴费。当剩余电量等于或低于跳闸门限值时，主站向专变采集终端或电表下发跳闸控制命令，告知用户并通过电表内置继电器或外置接触器切断用户供电。用户缴费成功后，在规定时间内主站向专变终端或通过集中器向电表下发允许合闸命令，终端或电表控制内部或外置接触器合闸，保证用户用电。采集终端费控：根据用户的缴费信息，主站将电能量费率时段和费率以及费控参数包括购电单号、预付电费值、报警和跳闸门限值等参数下发终端并进行存储。当需要对用户进行控制时，向终端下发费控投入命令，终端定时采集用户电能表数据，计算剩余电费，终端根据报警和跳闸门限值分别执行告警和跳闸。用户缴费成功后，可通过主站发送允许合闸命令，允许合闸。电能表费控：根据用户的缴费信息，主站将电能量费率时段和费率以及费控参数包括购电单号、预付电费值、报警和跳闸门限值等参数下