單相載波預付費電能表
推薦方案
設計單位：寧夏隆基寧光儀表****
序言城市居民小區住宅智慧型化、電力管理現代化，是當今二十一世紀各個小區電力部門為主奮鬥的目標。以何種先進的方式來替代人工入戶抄表收費，是電力部門目前迫切需要得到解決的問題。基於低壓電力載波通訊技術及計算機技術於一體的「住宅小區載波預付費集中抄表系統」，是利用現有的低壓220v線路作為通訊載體，它以抄表速度快、精度高、投資小、執行可靠等諸多優點，在未來幾年內，將成為大多數小區未來替代人工抄表、人工被動收費的高科技產品之一。
第一部分技術背景
一、 電力線載波
電力線載波通訊技術出現在20世紀20年代初期，發展速度相當的快，到了40年代國內就已經有日本生產的載波機在東北執行，做為長距離高壓電力線排程的通訊手段，目前仍在應用。到目前為止，該技術已經經歷了數十年的發展，國內研究、應用也已具相當的規模和水平,而且國內已經有專業研究適合我國電網電力線載波通訊的公司，並且在近幾年內作了一些試點工作，已經解決了一些關鍵的技術問題。該技術也逐步的在家庭自動化，智慧型小區自動化控制、監察，集中抄表系統領域得到了應用，尤其是在集中抄表領域，國內一些省市已經開始進行試點並準備應用、普及。
二、 低壓電力線載波通訊的優點
1、 電力線載波通訊不需要敷設專用的通訊線路，直接利用現有敷設好的電力線作為訊號的傳輸通道。
2、 直接應用電力線作為通訊通道，通道具有牢固、可靠性高等特點。
3、 無須額外增加線路投資，具有投資少見效快的特點。
4、 具有與電網建設同步的優勢，方便供電部門實現集抄。
5、 資料傳輸經過編碼加校驗處理，資料傳輸穩定可靠，安全保密性好。
6、 實現資料的分散與集中管理。
7、 不受環境因素的影響，實現全天候資料傳輸。
8、 可以實現用電監察、線損分析、負荷監控等功能的實時監測。
三、 電力線載波通訊技術方式
1、 傳統的窄帶載波fm通訊方式
傳統窄帶載波fm通訊方式是一項成熟的傳統技術。其在電力線模擬通訊方面已達到實用標準，能夠做到在電力線上跨相位甚至跨變壓器進行通訊，**低廉且較為容易實現，所以在應用中比較普遍。但該傳統窄帶載波fm通訊方式採用模擬通訊技術，容易受到干擾，而且干擾訊號存在疊加，訊號的檢出困難。
2、 擴頻通訊方式
擴頻通訊方式是一種利用類似乙太網的帶有衝突檢測機能的載體偵聽多重訪問csma/cd協議的擴頻通訊技術。它利用一系列短促的、可自同步的掃瞄頻率作為載體，這種掃瞄頻率具有固定模式，可被網上的任意結點接收。具有較強的抗干擾能力和自相關特性，可以使所有連線在網路上的裝置同時識別從網上任意裝置發出的獨特資訊，而不需要在傳送和接收裝置間進行同步。
但擴頻通訊方式傳輸距離較近，遠距離通訊必需具有中繼功能。
四、 通訊通道
1、 上行通訊通道：公用**、rs485、gsm/gprs、rs232 、vpn專線
2、 下行通訊通道：低壓電力線、遠紅外
五、 低壓電力線載波集中抄表的可行性
1、 集中抄表系統的實用性與先進性的關係
任何系統均存在效能**比，集中抄表系統也一樣，技術先進、複雜，硬體投資就高，這樣產品成本相對就高一些。但是衡量電力線載波集抄系統的先進與否，關鍵是看它能否進行可靠的實時通訊，也就是能否保持很高的通訊成功率。
就低壓電力線載波抄表系統而言，目前的技術水平和器件的發展已經達到了可以建成通訊穩定的資料傳輸通道，甚至有望建成實時系統。低壓電力線載波集中抄表正在以其實用性和先進性在集中抄表領域得到迅速的應用，而且必將得到普及。
2、 集中抄表系統資料傳輸的準確性與通訊通道的關係
現代通訊技術發展很快，抗干擾技術十分成熟，資料在通道上傳輸可以經過編碼加校驗，通過這些技術處理後，如果某乙個電表資料在通道上傳輸時受到干擾，接收時就會出現通訊失敗，告訴你這一次資料傳輸失敗，再試一次，而不會出現乙個錯誤的資料，這種現象反映在實時監控系統中表現為"拒動"，反映在數字話音通訊時，表現為失真或阻塞，因此電力線通訊通道和有線專線一樣，均可以保證資料正確傳輸，只是二者的通訊成功率不一樣而已。
3、 對低壓電力線載波抄表系統通訊距離的認識
目前，低壓電力線載波集中抄表系統以檯區為單元，一台變壓器作為乙個配變電台區，在乙個臺區內採用電力線傳輸電表資料，資料集中後再借助其它通道往上傳，因此通訊距離主要指一台變壓器供電範圍內資料在沒有集中前的傳送距離。它是衡量系統優劣的乙個重要指標，關係到系統的實用性。但是低壓電力線是乙個隨參通道，也就是說線路上的各種引數，例如：
分布電容、分布電感、負載性質、負載阻抗值、雜訊等，都是動態的，而不是恆定的。對於乙個設計定型的產品來說，其調製/解調方法、工作頻率、傳送功率等都是不變的。設計者通常是建立在某一種引數基礎上進行設計而定型的，通道引數變化，通訊效果也隨之變化，因此它的可通訊距離也會變化。
通常在不考慮電表模組參與中繼的情況下，一般情況下電力主幹線點對點能夠傳送500公尺或更遠一些，如果加上中繼功能，傳輸距離一般能夠達到1.5km-2.0 km，這在同一檯區完全能滿足城市小區的集中抄表要求。
4、 電力線載波集中抄表系統已經具備實用化應用的條件
衡量乙個產品是否具備實用化條件，標準有二個，第一是技術是否成熟，第二是產品**是否適合批量使用。
電力線載波集中抄表系統在我國部分省市已有相當多試點，我公司的載波表已經在寧夏電力公司、內蒙電力公司、新疆省電力公司、黑龍江省電力公司、陝西省電力公司、甘肅省電力公司已經使用了近50萬只。目前產品執行可靠，抄表準確率達到99%。
六、 載波通訊技術與智慧型ic卡技術的有機結合
依靠低壓電力載波通訊技術，發展起來的集中抄表應用系統，能實現檯區電費的遠距離集中抄錄，監控對檯區總電量、線損的統計、計算。有效緩解了抄收電費工作量大的問題。但只採用遠端抄表的檯區仍然需要抄表員給使用者送電費單，並進行人工催費。
仍然無法滿足供電局在電費核收環節減員增效、提高管理水平的客觀要求。
依靠智慧型ic卡技術，發展起來的預付費電力管理系統，能實現先交費，後用電的管理模式。解決了電費收繳難的問題。但無法實施有效的用電管理及監控，如電費核算週期內的線損計算、電量彙總等功能，不能實現「抄」「核」環節的自動化。
預付費低壓電力載波集中抄表系統有機的將上述兩種技術結合在一起，綜合上述兩種應用系統的優勢，在實現預付費電力管理的同時，使系統仍然具備遠距離集中抄表，監控的功能。為供電企業的「抄」「核」「收」 全面自動化，提供了更加可靠的技術支援。
第二部分載波預付費抄表系統方案
一、系統組成
低壓電力載波預付費抄表系統一般由載波預付費表、載波集中器、計算機系統和ic卡預付費電能表管理軟體、智慧型ic卡、掌上電腦等組成。
二、系統各組成部分簡介
1、 ddys22載波預付費表：
載波預付費電能表作為低壓電力載波預付費集中抄表系統的終端裝置，是採集、管理使用者用電資料資訊的主要裝置。該錶主控cpu採用專為自動抄表及遠端監控系統而設計的單片微處理器；電能計量採用ade7755計量晶元；顯示器採用專門定製的漢字led/lcd。具有整合度高、安全性高，計量精度高，功耗小，通訊介面豐富，顯示清晰且資訊量大等特點.
它具有計量、 記錄、儲存、控制和載波通訊功能，與載波集中器、抄表系統軟體構成集抄系統，可實現"一戶一表、集中抄表、預收電費"。
2、載波集中器：
載波集中器作為低壓電力載波預付費集中抄表系統的中心環節，通過有線/無線通訊網路連線管理系統計算機，通過低壓電力線連線電能表。負責抄表過程的控制以及抄表資料的接收、存貯與**。
3、計算機管理系統：
用於管理中心的計算機系統是電力載波預付費集中抄表系統的中樞，通過系統軟體可以採用主動下查資料，或設定集中器按規定時間自動上報的通訊方式和集中器進行通訊，除了對使用者表計的資料進行全面的抄收、管理之外，還可方便地對每個採集器的執行狀態進行監控，從而保證了系統的正常執行。
另外，ic卡預付費電能表管理軟體，是專為低壓電力載波預付費集中抄表系統設計的配套軟體。該軟體集電能表檔案管理、資料採集、資料管理和異常分析及ic卡售電管理為一體。為使用者提供了較為完善的人機介面。
根據軟體功能方案的要求，系統劃分為以下5個部分
● 基本資訊管理部分：錄入基本資料資訊,建立資料庫，為具體操作做準備；
● ic卡管理部分：在操作許可權的控制下，製備各種功能ic卡，進行預付費管理操作；
● 載波管理部分：在操作許可權的控制下，完成設定集中器、載波集中抄表、資料管理等操作；
● 資料維護部分：在操作許可權的控制下，可以對資料庫資料進行資料計算和相應的列印、瀏覽等操作；
● 系統管理部分：可以對資料庫進行修復、壓縮、備份等操作。
4、智慧型ic卡
智慧型ic卡保密性能好，安全係數高。在系統中主要作為電能表的各項引數設定，預付費電量（金額）的傳遞來使用。其中ic卡作業系統和其支援的國際通行3des加密演算法，負責ic卡資訊的儲存、傳遞安全。
負責根據預先設定的安全機制，對操作者的身份進行驗證並對其操作許可權進行控制，以及資料的加解密傳遞。
預付費低壓電力載波集中抄表系統中共有6種功能卡：系統設定卡，清零卡，補電卡，換表卡，檢查卡，使用者卡。
5、掌上電腦
掌上電腦在系統中主要作為電能表、載波集中器的各項引數設定，及人工抄收集中器或電能表的一種補充手段。主要通過紅外介面進行工作。
二、系統網路拓撲圖
四、系統功能及技術引數
1、載波預付費電能表的技術引數
a) 採用標準
gb/t17215-2002《1級和2級靜止式交流有功電能表》; dl/t645-1997《多功能電能表通訊規約》
dl/t 698-1999《低壓電力使用者集中抄表系統技術條件》
b) 電氣引數
起動電流：0.4%ib ；
功耗：電壓線路: <1.5w，5.0va； 電流線路: < 1.0va；
時鐘誤差：≤0.5秒/天；
電池使用時間：>10年；
掉電資料存貯時間：>20年；
液晶使用壽命：>10年；
產品壽命：>10年 ；
潛動：專用計量晶元具有邏輯防潛動電路。
c) 下行通道技術引數
載波中心頻率：270khz（或120khz）；
載波通訊頻寬：30khz（或15khz）；
載波通訊速率：360bps（或500 bps）；
載波通訊距離：500公尺（點對點通訊距離）；
載波通訊方式：直序列擴頻；
載波中繼深度：3級；
抗干擾能力：採用數字載波通訊技術，抗干擾能力較強；
功耗：待機時<1.0w ，傳送資料時<1.5w。
d) 主要功能
（1） 用帶漢字提示的液晶屏顯示,並有背光功能.
（2） 智慧型控制功能：電能表使用全電子一體式ic卡電能表，採用脈衝取樣方式自動計量使用者電量，當使用者購電量用完時，自動切斷使用者用電。
（3） 預報警功能：當使用者電能表中所剩電量小於報警電量時,能夠給予使用者報警提示，以便使用者盡快購電。
（4） 透支功能：當使用者電能表預購電量到零後，電能表跳閘，此時，使用者將原指定介質插入電能表後，電能表應能允許使用者透支一次預置電量，再次繳費購電插卡後，表內自動衝減透支電量。
（5） 防竊電功能（此功能可選）：當使用者有竊電行為時，電表自動跳閘，並在液晶上有提示，並且記錄竊電時間。
（6） 超負荷功能：當使用者用電負荷超出允許的最大負荷時，電表就會自動跳閘，使用者降低負荷後插卡可恢復用電，或5分鐘後自動恢復。（一分鐘平均功率）
（7） 電量返讀功能：使用者每次將電卡插入電能表後，電能表將自動把剩餘電量等資訊回寫到電卡中，以供售電管理系統查詢。
預付費電能表培訓
培訓資料目錄一 產品簡介 1 1.1 概述 1 1.2技術引數 1 1.3液晶顯示內容 1 1.4端子接線圖 2 二 功能說明 2 2.1計量功能 2 2.2輸出顯示功能 2 2.3監控功能 3 2.4其它功能 4 三 cpu卡片說明 5 3.1 cpu卡片型別及定義 5 3.2 插卡故障說明 5 ...
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