电能计量的无线采集与监视系统优化探析

电能计量的无线采集与监视系统优化探析

史荣李家乐涂鸿芸

国网安徽省电力公司阜阳供电公司安徽236000

摘要：在对电能计量采集与监视系统的应用现状、结构组成及不足之处进行分析的基础上，着重从通信协议、数据传输、人机界面、电源系统等几个个方面进行了优化改进，有针对性地解决了这些方面的问题，可为此方面的应用研究提供参考。多功能电子式电能表的应用，有效促进了电力系统的发展。本文主要针对电能计量的无线采集与监视系统性能分析进行了简单分析和探讨。

关键词：电能计量；无线采集；监视；优化

引言

随着当今居民住宅小区、厂矿车间、店房门面等用电场所的自动化、现代化、智能化发展，传统的人工抄表、手工输入、逐条核算、挨户收费的方法已不符合现代电力管理人员精简、高效集成、方便迅捷、采核准确等高标准要求。另外，电能计量中的“防窃电”问题也是电力部门长期下大力气治理的问题。窃电的技术和装备也在“日益进步”，大量的窃电、漏电行为不仅扰乱了电力企业的正常运营，造成其大量损失，而且造成了用电紊乱，甚至引发大面积停电、火灾、爆炸等安全隐患。基于以上问题，本文有针对性地提出了基于无线采集与监视的自动抄表系统，并在当前普遍应用的自动抄表系统进行优化改进，以期更好地实现电能计量的采集和监视功能。

1电能计量的无线采集

该系统主要由电能表（全电子式）、现场单元、GPRS网络、控制终端（手机）和管理中心等五个部分组成。在进行无线采集，会通过数据网络接口，结合设备驱动程序，进行系统操作，在进行处理时，还要利用电缆的物理接口，接着由网络层负责寻址，寻找数据，通过路由器，完成在网终中的活动。

电能计量的无线采集系统设计，其主要的功能体现在三个方面：一方面，编辑记录，定位要修改的记录使之成为当前记录，调用Edit方法，给各字段赋值，调用Update方法，确定所做的修改。另一方面，可以增加记录，即调用AddNew方法，调用Update方法，给各字段赋值，确定所做的添加，将缓冲区内的数据写入数据库。第三方面，主要是删除记录，在经过系统定位的条件下，将已经被删除记录，变为当前记录，调用Delete方法；移动记录指针。

在采集系统运行时，其通过电能计量，将由发电厂、输电线、配电系统及负荷组成的数据信息，由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备，传送到操作系统。大量的规划和运行研究，并且可以进行在线分析；但是其存在的缺点就是没有时间轨迹，需对模型进行假设或简化，注意保证模型的基本特性，有时难以预测失稳的特性，快速的控制和非线性环节的影响，因此，就需要电能计量的监视系统来完成。

在电力网络中电压分布中，取用电设备的额定电压为线路额定电压，使所有设备能在接近它们的额定电压下运行，线路始端电压为额定电压的105%；发电机的额定电压为线路额定电压的105%，通过变压器分升压变和降压变一次侧电源，进行二次侧接负荷，所得到的数据取二次侧额定电压等于线路额定电压。另外，系统将用电设备的额定电压，直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压，连接线路始端，向负荷供电，应比线路的额定电压高5%，加上变压器内耗5%，然后通过线路末端，向负荷供电的数据，就可以通过系统传输过来。

2现有的系统存在的不足与改进的方向

随着无线采集与监控系统的应用，在一定的程度上实现了预定的功能，但还存在着很多的方面需要修改和进行完善，其主要包括：（1）按照原来系统的设定，大多的系统主要遵循ABB协议，从而造成我国的国产电表出现一定的水土不服，将对其进行改进。（2）在实际中，很多的系统主要以接受电子邮件的方式来获取相关的数据，但是在实际的应用中，经常会出现服务器比较繁忙，甚至出现邮箱满溢的问题的出现，因此，需要对系统的传输方式进行一定的改进和完善。（3）在人机界面，缺乏参数设置。在用的系统当中，虽然存在着在一定的程度上可以人机交互，但是其中的一些参数必须进行重新设置或修改，并将其应用单片机的芯片当中，因此，必须对该系统进行一定的改进。（4）现场单元需要完成AC-DC的转换，同时在考虑到外部接入可达性以及系统在断电时系统的可持续性等问题，必须对系统进行设置。

3对系统优化

3.1多功能电能表通信协议DL/T645

DL/T645标准适用于本地系统，通过对系统的设置，并规定电能表的费率、装置的数据交换方式中的物理链接、通信链路及应用技术规范等进行制定。而该标准是在参照国际的标准IEC的关于本地和总线之间的数据通信的相关内容，同时结合我国的实际情况进行编写的额，其具体的协议层级以及构成。

图3DL/T645协议各层级构成及原则

3.2无线通信模块的Socket通信

该系统采用TCP/IP协议的GPRSModem，其主要包括GPRS模块（该模块为工业级的西门子MC35型号）与IP（采用内嵌的TCP/IP协议栈）模块2部分，这两个不同的模块各自独立，以此实现Socket通信。整个系统的管理中心必须具有公网的IP地址和相应的服务器软件，首先必须要实现对内网的服务器的建设，具体的做法是通过端口的映射程序，将网关的端口映射到本机的端口，端口可随意选择，以此在执行的端口上实现映射。

3.3人机界面的软件设计

对参数的设置的程序主要有在管理中心上执行的VB程序以及现场执行的汇编程序，该部分一般通过RS232串口实现两者之间的通信，在完成对现场单元的参数进行设置之前，需要对管理中心和现场单元的串口进行事先的链接，在选择好串口后，并按照要求对VB程序的参数设置。

3.4电源的改进

为便于AC-DC的转换，以及方便设备的选配，在原来的系统的基础上内设DC电源，并对外提供AC220的接口，另外，为保证系统在停电的情况下仍然正常的运行，在内还设有备用电源，而去主备用电源的工作的情况。

3.5现场单元改进

现场单元电源模块将AC220V转换成DC12V，所配置的备用电源负责在停电状态下为现场单元提供电源；无线通信模块负责在GPRS网络上进行数据传输；摄像模块和感应模块用于感应启动照相。现场单元安装使用时必须注意以下几点：（1）现场单元的感应模块和摄像模块应正对要监视的区域，并且应选择合适的高度；（2）现场单元的安装位置必须在中国移动通信公司的GPRS网络覆盖范围内；（3）确保接好天线的接头；（4）用电现场的电能表应是具有RS485接口的全电子式电度表；（5）现场单元机壳应在安装现场可靠地接地。

结语

本系统具有成本低、体积小、操作方便、无需建网和网络维护、通信费用少等优点，基本上能满足电力部门抄表的要求。随着综合自动化技术的不断提高，自动抄表的功能不断更新和增强，相信通过实践使用，系统不断发展完善，能够更好的适应今后的发展，在生产中发挥更大作用。今后的研究工作还可以从以下几个方面展开：1不断增强系统的功能，对通讯协议的兼容性和可扩充性进行充分考虑。现场单元和管理中心软件设计上还需进一步优化，提高可操作性，为用户提供简便、易操作的界面。例如，参数设置界面还要完善。2系统的可扩展性需增强。目前在软硬件设计中只对电能表应用，对水表、气表和其它类型的计量工具尚未提供接口。下一步的开发中应对系统的扩展性做进一步研究，使系统的适用范围更广。

参考文献

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[2]宇文肖娣.电力用户用电信息采集系统的研究与应用[D].华北电力大学（北京），2011.

[3]刘世宇.智能仪器监控程序设计研究[D].重庆大学，2008.

[4]冯洋.下水道可燃性气体预警系统关键技术研究[D].重庆大学，2009.