远程控制预付费集中抄表系统设计

目前，已经投入使用的预付费低压集中抄表系统主要是采用带有载波通信模块的IC卡预付费电表，它结合了IC卡预付费表和集中抄表系统两者的优点，有利于提高抄表效率、促进电费回收。但是，这种系统也存在一些技术质量、管理方面的问题，使其难以满足电力营销管理改革的需要：抗干扰能力脆弱，特别是其开放的读写窗口易受外界攻击;质量问题突出，容易出现IC卡无法充值的现象，导致用户买了电却无法用电;必须有足够的营业网点，每个用户都必须到供电营业厅购电，既给用户带来麻烦，也增加了供电企业的工作量。因此，急待开发新的先进的抄表收费系统，以满足电力系统不断发展的需要。

1 远程控制预付费集中抄表系统

目前，国内开发生产的低压电力线载波集中抄表系统的厂家非常多，抄表成功率、准确率都相当高，其中，南京三能电力仪表有限公司开发的网桥式自动抄表系统，已在天津、上海等地投入运行，抄表和远程通断电的成功率都能达到100%。在此类系统的基础上，进行二次开发，扩展功能，即可实现预收电费、远程切断电力供应/恢复电力供应、实时抄读电表数据、实时在线监测、定时线损分析等功能。

电力线载波远程控制预付费系统结构和一般集中抄表系统大体一致，主要由后台管理系统、集中器、电力载波电能表及通信信道组成。系统采用分布式体系结构：后台管理系统与集中器之间通过移动无线网络连接，为上层。

集中器与电力载波预付费电表之间通过低压电力线载波连接，为下层。下面分别介绍系统各部分的组成和主要功能。

1.1 后台管理系统

后台管理系统是远程控制集中抄表系统的管理平台，是系统的神经中枢，承担整个系统的管理，包括电表数据抄录，电表通断电控制等，具体功能如下：档案管理功能。系统需建立操作员档案，并赋予相应的操作权限;建立台区档案，注册每一台区集中器的信息参数;建立表计档案，注册每一台区下所有电表的信息，包括电表地址、表计类型、用电类型、相序类别、倍率、电表型号。必要时可增加注册电表对应用户信息。

抄表数据管理。主要包括数据查询，数据维护，表计故障自检，以及线损数据分析的功能。并可以分析定时数据(从历史表底中)，以及可手工设置月末表底，这是针对因为设备故障，不能抄回表底时，采用手工录入的方法补充这一个(或一批)计量点表底。

集中器管理功能。包括加载和读取参数，用于将上位机正确注册的集中器及表计的档案数据加载到『集中器』设备中，并将加载的数据读取回来以便于操作员核对加载的数据是否正确;还有协议检查功能，用来确认集中器和上位机之间通信所采用的协议是否相同、校时功能，可定时对集中器自动校时，以保证集中器时间的正确性;同时集中器可对所辖电表广播校时，以确保时间的一致性。

数据抄录和通断电控制管理功能。对集中器下的所有电表进行抄录，抄录电表表底及抄录时间;也可实时抄录单个单表的数据及状态;并可通过控制电表继电器的通断来控制电力供应。与用电营销管理系统进行接口的功能，实现两个系统之间实时数据交换。

1.2 通信信道

上层数据的采集采用星型结构，即一个后台管理系统对多个集中器;上层通信系统以安装在供电企业管理中心的系统工作站为中心点，通过通信信道与分散于各台变的集中器连接所形成的1对N连接形式的系统。在这种方式下，信道的通信数据量较大，要求有一定的传输速率和带宽。目前，蜂窝移动无线网(GSM)覆盖面几乎遍及全国，因此，构建这种抄表系统时完全可以利用现成的GSM无线网络而不必重新建设新的基站。基于移动无线网络的抄表系统必须在管理中心和采集器中加装无线通信模块，由于这种无线通信模块结构简单、控制容易，后台管理系统与各个采集器都装有这种无线通信模块，它们之间的通信是通过拨号或以短消息SMS的模式接入GSM网来进行传数据、下达命令。利用移动无线网使用和维护都相当方便。

底层数据的采集采用低压电力线载波通信。电力线载波通信是指将信息调制为高频信号后叠加在电力线路上进行通信的技术，在同一变压器区域下，一个集中器采集若干个采集器或电能表的数据，构成一个基于电力线的通信网。其优势在于：电力线是属电力部门完全控制的通信信道，不必另外铺设通信信道;电力线是所有住房和建筑物的基础设施，以电力线作为通信信道可大大节省铺设通信信道的投资;几乎不需要维护或维护量极小;以电力线为通信信道可以灵活地实现即插即用。因此，底层数据采用电力线载波通信，运行成本低、安全性好、可维护性强。

1.3 集中器

集中器是本系统的中心设备，是连接后台管理系统和前端电能表的桥梁。它能集中抄录和存储所在台区的电能表数据，可以将抄读的电表数据传回后台管理系统，并将系统控制信息传递至电能表，以实现抄表和远程通断电控制。

集中器的主要功能：设置参数，可由后台系统或掌上电脑进行设置，包括数据库表号、时钟、时段、冻结抄表时间、自动周期抄表日、中继参数以及启动抄读、停止抄读状态参数等;抄读和存储数据，集中器在抄表时段内集中抄读台区电表数据并存储起来。中继功能，集中器能够依据学习结果自动启用中继，实现中继抄表;冻结功能，集中器能够依据后台设置对台区电表进行冻结抄表;远程监控，支持后台系统远程实时监控电表，对电表情况进行分析;自诊断功能，可自动进行系统检测，发现异常即进行记录和报警;智能化，具备记忆与感知电网结构的智能，对抄读结果自行分析与自我学习，一旦某只电表直接抄读不成功，能够通过学习结果迅速选择合适的中继电表实现中继抄读。

1.4 载波电能表

载波电能表是载波集抄系统的最基础的组成部分，是电能计量和远程控制通断电的执行部件，它包含电能计量模块、通信模块、和通断电控制模块三个主要功能模块。计量模块实现电能数据采集、故障和窃电检测，能够按峰、谷、平时段累计计量交流有功电能;其计量性能指标应符合GB/T 17215-2002 (IEC61036)、GB/T15284-2002的要求，计量精确，误差稳定，线性好。

通信模块包含两个部分，一是采用扩频方式进行电力线载波通信模块，通过低压电力线实现电表数据的传送和控制;各个电能表通信模块之间具有相互自动中继功能，确保电能表和集中器之间通信畅通。红外通信模块作为备用通信手段，主要用于现场抄录，红外通信协议应符合行业标准DL/T 645-1997。