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浅谈公网无信号区域远程抄表问题解决方案及产品选型

更新时间:2023-11-09 浏览次数:263

摘要:随着计量自动化系统的逐步完善,电网全用户表码信息采集成为系统数据得以深化应用的重要基础。利用无线公网通信是目前实现远程抄表的主要手段之一,但仍存在公网难以覆盖的偏远山区、公网信号屏蔽地下室或弱信号区域,无法实现远程抄表,无公网信号问题成为解决远程抄表的首要难题。列举了4种解决无信号区域远程抄表解决方案,详细对比说明各技术特点,供专业人员参考、借鉴,达到解决实际抄表问题的目的。

关键词:计量自动化系统;远程抄表;无线公网;无信号区域

0.引言

随着通信技术的迅猛发展,各行业加强智能化建设也迈向新的台阶。目前,无线公网在配电自动化和计量自动化中的应用都颇为广泛,促进了供电企业抄表方式的转变[1]。为此,供电企业加快智能电表和低压集抄全覆盖工作,逐步取消人工抄表模式,实现全量客户自动化模式抄表,以适应新一轮电力体制改革新要求,提升企业管理水平,提高工作效率[2-4]。公网无信号区域大部分为偏远山区,人工抄表耗时费力且人身风险较大。显然,解决公网无信号区域的远程抄表问题是必行之举。

1.计量自动化系统

搭建计量自动化系统以实现电能量数据的远程采集。这套系统是数据采集、通信通道、数据库、应用分析、前端WEB展现等多模块的有机组合。数据采集是计量自动化系统主站*基本业务,采集终端将存储的电能表数据通过上行通信传送至计量主站(上行通信方式包括厂站调度数据网通道、专线通道、拨号通道、公网等多种),计量主站对上传的数据进行处理和平台展现,并发送相应采集任务指令至采集终端。因此,终端与电表之间的下行通道,与主站之间的上行通道,两通道链路的稳定可靠传输是整个计量自动化系统良好运行的基础。计量自动化系统可进行自动抄表率、终端在线率、数据完整率等多项指标统计。借助系统统计指标,基层运维人员可有针对性的加强现场运维,提升电能量数据采集完整性、可靠性。

  1. 采集终端远程抄表实现过程

  2. 变电站电能表数据采集,厂站终端与电能表通过RS485进行下行通信,厂站终端将采集的电能量数据通过调度数据网实现与计量主站的双向通信。厂站侧电能量数据采集通信可靠[5]。

  3. 专变用户电能量数据采集,负控终端与电能表通过RS485进行下行通信,负控终端内置GPRS通信模块,使用SIM卡,通过无线公网(移动、联通、电信),实现计量主站与负控终端的双向通信。

  4. 公变台区考核户电能量数据采集,配变终端可直接计量,数据通信方式与负控终端通信方式相同[6]。

(4)集中器电能量数据采集,集中器与电能表可通过多种方式实现下行通信,较为常用的是电力载波、微功率无线、RS485总线等,集中器上行通信部分则与负控终端通信方式相同。无线公网因覆盖范围广、无需额外投资、维护成本低而被广泛应用,但单一通信始终牵制着电能量数据的实时采集,影响数据传输的可靠性。

3.公网信号盲点远程抄表解决方案

对抄表所在区域现场环境、公网信号情况、改造投资预算等多维度考量,采取有针对性的解决技方案。

3.1物联网技术

NB-IoT、LoRa物联网技术是当前研究的热点方向,是解决日渐扩展的高级采集业务时下行通道阻塞的一种通信方案,现已在水表、燃气表、电表等多领域的数据采集应用中有初步尝试。NB-IoT通信方式技术特点:是将通信模块直接置于智能电能表中,免去集中器中间环节,避开下行通信带宽受限瓶颈,实现电表与主站层的直接通信,兼容2G、3G、4G、5G通信网络。

NB-IoT对联通、电信、移动、广电有专门的频段,不存在信号干扰。NB-IoT技术用于用电信息采集系统,能够提高采集实时性,实现停电事件主动告警等高级应用。但目前移动运营商NB-IoT的基站未全部覆盖,且NB-IoT采集方式带来了SIM卡通信费用,因此短时间内难以全面推广。

LoRa是一个更灵活的自主网络,是一种低功耗远距离局域网,一个LoRa网关可连接上千个乃至上万个。

LoRa节点,但使用1GHz以下的免费非授权频段,可能会对其他使用公用频段的设备产生信号干扰。此外,实现LoRa通信需要全新组建网络设备,前期设备投资大。

3.2信号中继

目前,新建小区配电房多建于无信号或弱信号地下室,导致计量终端无法上线。针对这种弱信号区域,多台终端处于同一信号盲区无法上线情况,可以加装信号延长设备,解决地下箱变无法抄表问题。在信号盲区的终端侧加装电力载波GPRS近端设备,在有信号的区域加装电力载波GPRS发送设备,采集终端与近端设备通过以太网接口连接,近端设备与发送设备通过电力载波线建立连接,从发送设备接受来自主站的发送数据,识别数据目标设备后,通过以太网口将通信数据返回给采集终端。在信号良好区域的发送设备通过GPRS获取主站通信数据,实现与计量主站的双向数据交互。这种方案仅借用已有的电力载波线即可实现公网信号延长,施工简单、安装灵活,可有效保障采集终端与主站的稳定通信[8]。

3.3增益天线

针对偏远乡村较为分散的弱信号区域,在考虑投资成本情况下,可将终端天线从配变箱中引出加长终端天线或加装信号放大器等方法解决弱信号。加长终端天线,将天线引到信号较强的区域,涉及现场重新布线,且受制于现场环境和用户协调等多重问题,可结合实际条件选择此改善方案。加装信号放大器的方法,在信号弱区域可起到信号放大作用,信号盲区则不适用。

4.安科瑞建筑能耗分析系统

4.1概述

Acrel-5000web建筑能耗分析系统是用户端能源管理分析系统,在电能管理系统的基础上增加了对水、气、煤、油、热(冷)量等集中采集与分析,通过对用户端所有能耗进行细分和统计,以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各类能源的使用消耗情况,便于找出高耗能点或不合理的耗能习惯,有效节约能源,为用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支撑。用户可按照国家有关规定实施能源计算,分析现状,查找问题,挖掘节能潜力,提出切实可行的节能措施,并向县级以上管理节能工作的部门报送能源计算报告。

4.2应用场所

适用于公共建筑、集团公司、工业园区、大型物业、学校、医院、企业等不同行业的能耗监测与管理的系统设计、施工和运行维护。

4.3系统功能

4.3.1系统概况

平台运行状态,当月能耗折算、地图导航,各能耗逐时、逐月曲线,当日,当月能耗同比分析滚动显示。

4.3.2用能概况

对建筑、部门、区域、支路、分类分项等用能进行对比,支持当日逐时趋势、当月逐日趋势曲线、分时段能耗统计对比、总能耗同环比对比。

4.3.3用能统计

对建筑、区域、分项、支路等结构按日、月、年报表的形式统计对分类能源用能进行统计,支持报表数据导出EXCEL,支持选择建筑数据进行生成柱状图。

4.3.4复费率统计

复费率报表按日、月、年统计对单栋建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用电量及成本费用进行统计分析。支持数据导出到EXCEL。

4.3.5同比分析

对建筑、分项、区域、支路等用能按日、月、年以图形和报表结合的方式进行用能数据同比分析。

4.3.6能源流向图

能源流向图展示单栋建筑时段内各类能源从源头到末端的的能源流向,支持按原始值和折标值查看。

4.3.7夜间能耗分析

夜间能耗以表格、曲线、饼图等形式对选择支路分类能源在时段工作时间与非工作时间用能统计对比,支持导出报表。

4.3.8设备管理

设备管理包括,设备类型、设备台账、维保记录等功能。辅助用户合理管理设备,确保设备的运行。

4.3.9用户报告

用户报告针对选定的建筑自动统计各能源的月使用的同环比趋势,并提供简单的能耗分析结果,针对用电提供单独的复费率用能分析,报告可编辑。

5.系统硬件配置

应用场景

型号

图 片

保护功能

建筑能耗管理系统

Acrel-5000web

采用泛在物联、云计算、大数据、移动通讯、智能传感等技术手段可为用户提供能源数据采集、统计分析、能效分析、用能预警、设备管理等服务,平台可以广泛应用于多种领域。

智能网关

ANet-1E2S1

采用嵌入式硬件计算机平台,具有多个下行通信接口及一个或者多个上行网络接口,作为信息采集系统中采集终端与平台系统间的桥梁,能够根据不同的采集规约进行水表、气表、电表、微机保护等设备终端的数据采集汇总,并使用相应的规约转发现场设备的数据给平台系统。

高压重要回路或低压进线柜

APM810

具有全电量测量,电能统计,电能质量分析及网络通讯等功能,主要用于对电网供电质量的综合监控诊断及电能管理。该系列仪表采用了模块化设计,当客户需要增加开关量输入输出,模拟量输入输出,SD卡记录,以太网通讯时,只需在背部插入对应模块即可。

APM520

三相全电量测量,2-63次谐波,不平衡度,支持付费率,越限告警,SOE,4-20mA输出。

低压联络柜、出线柜

AEM96

三相多功能电能表,均集成三相电力参数测量及电能计量及考核管理,提供上24时、上31日以及上12月的电能数据统计。具有63次分次谐波与总谐波含量检测,带有开关量输入和继电器输出可实现“遥信"和“遥控"功能,并具备告警输出,可广泛应用于多种控制系统,SCADA系统和能源管理系统中。

动力柜

ACR120EL

测量所有的常用电力参数,如三相电流、电压,有功、无功功率,电度,谐波等,并具备完善的通信联网功能,非常适合于实时电力监控系统。

DTSD1352

DIN35mm导轨式安装结构,体积小巧,能测量电能及其他电参量,可进行时钟、费率时段等参数设置,精度高、可靠性好、性能指标符合国标GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和电力行业标准DL/T614-2007对电能表的各项技术要求,并且具有电能脉冲输出功能;可用RS485通讯接口与上位机实现数据交换。

AEW100

三相全电量测量,剩余电流、2-63次谐波,支持付费率,量值、电缆温度,可选2G/4G通讯。

照明箱

DTSD1352

DIN35mm导轨式安装结构,体积小巧,能测量电能及其他电参量,可进行时钟、费率时段等参数设置,精度高、可靠性好、性能指标符合国标GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和电力行业标准DL/T614-2007对电能表的各项技术要求,并且具有电能脉冲输出功能;可用RS485通讯接口与上位机实现数据交换。

DDSD1352

DDSD1352单相电子式电能表主要用于计量低压网络的单相有功电能,同时可测量电压、电流、功率等电量,具有红外通讯功能,并可选配RS485通讯功能,方便用户进行用电监测、集抄和管理。可灵活安装于配电箱内,实现对不同区域和不同负荷的分项电能计量,统计和分析。

DDS1352

单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,正反向电能计量,红外及RS485通讯,电流规格10(60)A,有功电能精度1级。无功精度2级,尺寸:1P

ADW300/4G

计量低压网络的三相有功电能,具有RS485通讯和470MHz无线通讯功能,方便用户进行用电监测、集抄和管理。可灵活安装于配电箱内,实现对不同区域和不同负荷的分项电能计量,统计和分析。

ARCM300T-Z-4G

三相全电量测量,剩余电流、2-63次谐波,支持付费率,量值、电缆温度,可选2G/4G通讯。

给水管道

水表

计量流经给水管道用水的体积总量,适用于单向水流,采用电子直读技术,通过RS485总线直接输出表盘数据。

  1. 结论

基于计量自动化系统的远程抄表技术,是推动供电企业计量、营销工作向自动化、智能化发展的动力。解决信号盲区终端数据采集问题,实现全量用户远程抄表,将企业更多的基层人员从简单重复的现场抄表工作中解放出来,优化了企业人员配置,有效盘活了一线人力资源,促进企业良性运作,提高员工积极性。全量用户数据的远程抄表,从根源上解决了人工抄表差错顽疾,及时、准确的基础采集数据,减少电费差错的同时,还可有利支撑电力大数据分析。引入多种通信技术解决公网无信号区域抄表问题,方能凸显全量用户远程抄表带来的经济效益和社会效益。

7.参考文献

[1]赵永良.用电信息采集系统本地通信方式对比研究[J].电力系统通信,2010,31(216):50-54.

[2]贾玲.浅谈自动抄表技术在电能计量领域中的应用[J].装备制造技术,2010,(6):188-189

[3]孙国学,郑帆.远程自动抄表技术在供电企业中的应用分析[J].内蒙古电力技术,2008,(3):5-8.

[4]张捷,付瑶,孙汉威,陈蓉燕,徐扬[J].公网无信号区域远程抄表问题解决方案

[5]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.


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