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低压电力线远程抄表、计量监测及管理系统技术发展与探讨

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/3/21 16:43:32   

 关键词:  计量 电力线 远程抄表


一、前言
二十多年前,欧美文明发达国家就实施远程自动抄表,银行划款的现代管理方式。当时主要以汽车巡抄无线传输方式。据不完全统计,美国有1200万户是采用此种方式。九十年代中末期又发展成无线网加汽车巡抄方式。近几年低压电力线远程抄表在欧美发达国家有了长足的发展,已成为主流产品。而我国还是十八世纪的抄表方式,到九十年代末,研制低压电力线远程抄表系统的单位如雨后春笋,但技术均未过关。主要是对低压电线作为通信信道的特殊性研究不够。通过几年深入研究,技术逐渐成熟,使用效果也较好,但各厂家产品性能差异很大。由于低压电力线远程抄表必然成为抄表发展的趋势,有些厂家为了迅速占领市场,把价格压得很低,而不顾及产品的质量,导致抄表市场混乱,所以建议供电部门要谨慎选择。
二、我方产品使用情况

自2002年我方产品推向市场以来,在河南的巩义市,河南的辉县市,张家口万全县,北京的通州区,密云县,河北保定市,共计安装10万户左右,共计300多台区,有的运行两年之久,系统运行良好。主要特点有:
1:系统稳定、年故障率≤1‰
如河南巩义市1200户,自2002年12月份安装以来,运行近两年,只有1个采集器在2004年9月份烧坏(烧坏原因不祥,已更换),且系统与农行联网,一直使用良好。又如河南辉县市安装700户,自2003年6月份安装以来,只有一次供电局换表后忘记将我方采集器接电源,其他一直无故障。再如北京通州区密云区安装近5万户,均自2003年7月份陆续安装以来,只有马驹桥坏了一个采集器,其余均运行正常。
2:抄到率为100%
我方产品不管是大台区还是小台区,低压电力线是明线还是地缆,抄到率均为100%,例如河南巩义市紫荆小区,配电室通过350多米的地缆到住宅楼群,共计700多户,抄到率为100%(全天候)。又如河南辉县,全部是架空明线,沿街一条线距离很长,变压器到最远端用户距离有1.2公里,一个台区500多户,抄到率100%(全天候)。张家口万全县30个台区全部走明线,北京通州密云两区全部是地缆加暗线,抄到率均为100%。
3:准确率为100%
这里有一个前提,电能表输出脉冲信号一定要规范标准。例如河南巩义为威胜三相全电子电能表,无误差;密云为华立长寿命机械表,无误差;张家口万全县为华立全电子电能表,无误差。如果电能表输出脉冲信号和驱动字轮不同步的不能保证准确率为100%,但能保证电能表输出的脉冲数不丢失。所以建议表计厂商应规范脉冲标准。脉冲为高低电平等宽,高电平幅度≥4伏,低电平幅度≤0.5伏,且与驱动字轮脉冲同步。
4:降低了线损
河南巩义市原靠人工抄表时,线损均在10%以上,可安装我方产品后线损≤4%,安装十几万户线损没有超过5%,均<5%,且统计非常准确。利用两个时段的冻结电量统计,如9月1日零点冻结电量和10月1日零点冻结电量,这样统计既科学又准确。
5:功能齐全
后台管理,用户需要什么功能均可解决,如日、月、年用电量统计、计量管理,与mis(保定市)、银行、网站联网均可实现,包括低压线配网管理。为供电部门供用电方面提供了较好的信息化、数字化服务管理系统。
6:多台区一个上行信道
我方产品用一条通讯电缆将距离为1.2公里之间的n(n≤15)台区串联,利用接口信号转换技术,使n台区只用一条上行通讯信道。例如通州最多为12个台区共用一个上行信道,且在-35℃~+75℃工作均无问题,这样克服了一台区一个上行信道的弊端。减少了推广使用的难度,也大大降低了电力部门运行成本。例如北京市要推广使用,城区按300万户计算,按一个台区一个上行信道,一个台区为200户左右(北京台区均较小)则需要15000条电话线,难度就很大,初装费用为235元计算则需要350万元,年运行费用为35元/月租12个月15000条=630万元运行费,而用我方技术后,平均按8台区一个上行信道则只需1875条上行信道,初装费为44万元,而年运行费用为35元/月租121875=78.75万元。
7:抄收速度快
由于我方产品抄收能力强,且用了多台区同一个上行信道,减少了拨号时间(无论电话线拨号还是gsm拨号,拨号一次均需25到30秒左右)因而抄收速度较快,300多个台区,10几万户,我们用一台计算机抄收一次仅需4个小时左右。
8:零电量检测功能应用
用连续n天电能表零电量检测功能(1≤n≤31)判断表计故障,提高损坏表计的维护速度,减少电力部门电量损失。《北京晚报》报道北京8年损失8亿度电,我想北京不会有如此多的人偷电,主要是表计处于无管理和无维护状态造成。因为没有手段,靠人巡查是无法管理,只有远抄系统能及时发现。
9:表计集中、投资成本低
河北保定市(河南地区也如此)均采用表计相对集中管理方式(未装远抄前就采用表计集中管理方式),其好处是:其一,用户偷电困难,一个门栋的表计均在一层楼门或地下室,全部走暗线,所以很难偷电。所有表箱均用电磁锁,普通钥匙无法开启,供电部门专人集中管理。其二,进行表计维护不扰民,一般均采用13户的采集器(12户居民表,一块楼道灯电能表,此电表月电量,远抄时每月结算就自动分摊到该门栋的每户),加强了系统的服务。供电部门加装集抄系统连远端断、供电控制系统及电子表在内平均每户比一块载波表价格和卡式电能表均低30%。卡式电能表已被理论及实践证明问题较多,载波表问题后面再叙述。


三、关于集中远抄模式的看法

(一)下行信道
1、485专线。此种方式无推广价值,不能普遍推广,且后患无穷。主要是今后线路维护困难,设备无技术含量。线路投资成本高,我个人认为电力部门不应采纳。
2、有线电视网。供电部门有自己的电力网,为什么还要租用别人的网呢?施工难度极大,因为每个表箱均要加装有线电视网接口设备,成本当然高,运营成本也高。
3、400-500mhz无线。我认为无推广价值,主要原因是此频段不允许有阻挡,运行很不稳定。
4、电力线。此种产品做好了技术含量很高,信道无需维护,可靠稳定,最具有推广价值。表计相对集中投资也不大,维护方便,施工简单。如果表计集中程度(即一个表箱中表计数量)≥6块以上,则电力线集中远抄附带全电子表及远程通断电控制装置比装卡式电能表投资成本低20%-30%。
(二)上行信道
系统应该具备有线(电话线)无线(gsm、gprs)功能,这样灵活方便。因为不是所有地方都能安装有线电话。我公司产品在通州区这几种方式是混用的,即大部分小区是用电话线,个别小区(如站前巴黎)就是用gsm作上行信道。
应具有n个台区共用一个上行信道功能(绝不允许用小交换机替代),因为小交换机工作温度范围为+5℃+40℃,这样可大量节约投资成本和运营成本。


四、关于载波表问题

我建议谨慎。问题是:投资成本大,运行成本大。前面讲过表计集中度达6块电能表一表箱时低压电力线远抄投资成本比载波表的成本低20%~30%。而电力线集中抄表,只需表箱中留出一块电能表的空间即可。如装远程通断控制装置只需留出两块电能表的空间即可。运行成本方面也是载波表要高,无论是表计还是采集器出问题均需整体更换,而分体式就不需要。且我方产品绝对保证寿命在15年以上。可能表计轮换两次,我方产品才需更换。从目前一些已经安装载波表的地区的使用情况来看,载波表存在以下几个问题:
1、抄到率低
小台区还凑合,大台区就较差。原因是220v电力线负载太重,不装远抄负载就很重。从通信角度讲,需使100khz的信号,且传输功率受限制的条件下,如无干扰,在负载极重的信道中传输就很困难。外置远抄(即多块电能表用一采集器),则负载当然是载波表的几分之一或十几分之一。通信效果必然要比载波表好几倍至十几倍。陕西、河北等地只好将原购进的载波表当普通的表使用,主要是因为抄到率很低,如此投资这是何苦呢?有的开发人员,在技术面前不诚实,专门弄投其所好的事,可科学是来不得半点虚假的!
2、投资成本高
普通载波表价位在350~400元,这种表的质量并不太好。很简单,远程抄表系统的采集,电力线载波传输部分在抄一块表与抄多块表是一样的,要降低成本,则厂家就可能会放弃质量。
3、故障率高、维护量大
出现这种情况的原因很清楚,就是供电部门所能接受的价格是有限的,厂商为了投其所好,为了把产品买出去,就在设计上动脑筋,结果使其可靠性、稳定性降低。
4、线损大
原因是每个载波装置要耗电。如果要使产品做好,且可用,则每户一个载波模块0.3瓦功耗是不够的(这是国标规定),如果使用16户采集器,则其静态功耗可做到≤1.5w,每户静态功耗才0.093w,传输功耗国标允许△3w,而载波表的传输功耗在现有的表内装置绝对做不到。自然抄收效果就差,如果达到传输功耗为△3w,则整体体积就很大,线损也将增加几倍(与采集多块电能表比较)。就拿河南700户的台区讲,我公司采用采集12块电能表的采集器,抄一次,几毫微秒发射3w的功率,则12户的电量全抄回,而载波表必须12次发射3w的功率。
5、抄收速度慢
载波表的抄收速度(如果抄到率与采集多块电能表的采集器一样这是绝对不可能的)则慢几倍至几十倍。我们产品4小时可抄10万户左右,可用载波表抄表在4小时之内可能只能抄收1万户左右。
6、工程施工量与采集多块电能表的施工一样
载波表目前可操作性较差,应作试验,我估计小台区,即几十户一台区或200户以内一台区,抄到率好解决一些。但200户以上,甚至500户、700户大台区抄到率就不好解决。有的单位在低压网上增加许多中继放大器,这种方案我认为不可取。其一,施工麻烦。其二,中继放大器功耗为多少,国标无规定。有的单位做到十几瓦,这样就无形中增加线损。特别目前供电部门在安装过程中不测试功耗指标,厂家就将功耗加大,这种现象应制止。
建议1:老宅区已改造的已无法解决。新宅区及改造宅区电力部门应在安装时,将表计集中管理。好处最少有三个:其一,管理维护方便。其二,不守法户无法作鬼。其三,装远抄投资成本低,工程简单,施工速度快。
建议2:电力部门对表箱应规范要求。即表箱应留出一至二块电能表的空间。如只装远抄留一块表位空间,如装远程通断控制系统,就留两块表位空间,同时每层排表计距离为10㎝较好。
建议3:电力部门应规定远抄下行信道就用电力线。好处有三:其一,无线路施工量。其二,无线路维护量。其三,不会给宅区环境造成污染。
建议4:用普通长寿命机械表或全电子表加集中采集式远程抄表模式,这样投资小,运行维护成本低,线损低。载波表可试验做比较。
建议5:开发商报装时在变电箱之间放电力电缆时,应同时放一条防水、防油、带屏蔽的通信电缆,同时在某一个箱式变处放一通信线(电话线),这样可多台区用一上行信道,避免装集抄时再铺设,省投资,减工程量,减运行成本。


五、展望

随着社会的进步,经济的发展,抄表革命是必然的。我们不能停留在十八世纪,这也是解放生产力的需要。原来抄10万户的电能表需多少人,每人的劳动强度为多大,且抄收过程中存在多少问题,我未统计过。但低压电力线远程抄表我知道,一台电脑,四小时解决问题。且抄表的四小时无需人看管,计算机抄完会自动告诉你,且表计运行状态,线损统计,日、月、年用电量统计只需一人瞬间即能完成。国务院提出城市信息化、数字化管理的战略,抄表也应属此范围。而且欧美发达国家,包括韩国、日本早就实施远程自动抄表。这也是国电公司领导多次强调的一户一表、抄表到户、集中抄表、银行划款的方针。同时有利于社会治安,沈阳市在90年前平均每年发生11起以抄表、查表名义入户作案的案件。这也是改善电力部门服务形象的极有效的手段之一。

来源:电气商情网
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