论文部分内容阅读
摘 要：随着人们生活水平的提高及电力系统的发展与进步，对电力系统电能计量自动化系统的建设赋予了新的使命，使电力用户抄表实现自动化。如何改变原来由供电局抄表工定期人工抄表的现状，提高电费计量和管理的自动化程度，成了一个亟待解决的问题。本文提出建设电能量采集及计费自动化系统对各部分应当具备功能的要求，并提出电能计量自动化系统的设计思想和技术手段。
关键词：电能计量；计费；电力系统；电能表；自动化；系统设计、
中图分类号：TM76
1引 言
长期以来，居民用电的电费是由供电局工作人员进行定期抄表，不仅效率低、浪费人力资源，而且无法获得用户实时的用电量。电能量采集及计费自动化系统是集电能自动采集、传输、计费、结算于一体的自动化系统，是电网推行商业化运营和管理，電力走向市场的技术保障之一。从结构上讲，电能量采集与计费自动化系统是集主站系统、远程抄表终端、电能表于一体的，全面实现发、输、配电网用户电能量的自动采集、分析与计费功能的自动化系统，对加强用电管理、提高用电质量、降低用电成本和实现用电管理自动化，具有积极的意义 。
2主站系统
2.1总体目标
从整体上看，电力系统执行的管理模式应遵循“统一调度，分级管理”的原则，因此，计费系统对于不同的电力用户，其形式和规模将存在一定差异，但总的来讲应达到以下目标:电网各采集、计量、考核点电能量数据的采集、传输和存储；电网重要关口电量准实时监测；电网线损电量计算与变电站电量平衡分析；双向通信，完成远程维护子站任务；分费率、分时段电能量统计和结算及电力营业计费核算自动化；为SCAUA , UMS等提供完整、准确的电量数据，为电力系统负荷调度模式和电量调度模式相结合提供条件；而向居民用户的计费系统还要考虑到低压用户的电量采集，供、用电考核等；在通信手段、网络设计中，要保证所有数据易于转送到其他系统，供其他系统使用其产生的结果。
2.2配置设计原则
a满足电力系统对电能量采集与计费自动化主站系统中数据存放及处理的要求，考虑到今后业务规模发展和信息量增加的需要，保留配置中的冗余设计；b确保数据准确、一致、完整和系统的安全、可靠、灵活、开放；c考虑系统的标准化、可操作性、可扩展性等；d考虑性能价格比以及保护用户己有投资。
2.3系统构成及其功能
（1）业务工作站及数据库子系统
业务工作站与数据库子系统配合，主要实现各种电能量原始数据的存储；采集、分析和统计所需的参数设置和维护；对采集到的电量数据按照电力企业运营需要进行自动统计、分析，如用户用电量统计、电网网损电量计算，计量点在不同时间、不同空间的对比分析；电力用户用电情况分析；以报表和图形方式输出统计、分析结果；与其他系统连接，如SCAUA/EMS, MIS； Wcb技术的使用等。
（2）前置机与网桥子系统
前置机与网桥子系统的功能，主要是实现计费系统主站与电能量采集之间的数据通信，以及系统主站与企业内其他系统通信，实现电能量数据的自动周期采集和按操作要求随机采集(远方抄表)、读入现场抄表数据等数据采集；支持多种通信方式，包括电话网通信、无线通信、载波通信等；支持多种规约；目前，有采集装置能够达到的最小采集周期可达1min；此外，前置机还负责对采集装置的管理和运行状态监视；完整的计费系统应当考虑必要的备用机制。
（3）图形工作站子系统
地理信息系统应用到电力企业还是最近的事情，计费系统应当肖观地向电力企业管理人员提示用户或计量点的具体位置，进行设备维护、故障处理、定期有针对性地巡查。图形管理子系统提供基于不同比例地图的电网接线图，计量设备安装信息，在相应的地理位置上显示各类统计、分析结果。
3远程抄表终端系统
3.1远程抄表终端系统构成
远程抄表终端系统依据其使用场合的不同，从功能要求和用户接受的角度来看，制造工业用和居民用两类采集终端是完善整个计费系统的必要措施，两者可接入同一主站系统，既可以用于变电站的电能量采集，也可以将居民小区的电能量采集上送。
由于目前电网中使用的电能表既有数字型电能表，又有以脉冲形式输出的脉冲型表，还有不适用于计费系统的机械式感应电能表；另外，变电站和居民用户的传输通道、传输质量不同，抄收数据的影响范围也不同。因此，为适应不同的电能表数据采集、传输方式，开发功能各异的远程抄表终端十分必要。
由于配电自动化系统的发展，安装在配电变压器端的采集终端应当满足接入配电终端的要求。
3.2远程抄表终端的功能特点
采集脉冲电能表电量和数字电能表电量，保存3个月以上的历史数据，实现与主站通信，利用Modem通过专一线电话网、公用交换电话网,无线网通信。远程抄表终端之间应当能够互相通信，保证信息能够互相中继，上送到主站。
远程抄表终端各个模块之问的连接可采用光纤或低压电力载波方式，具体应用可根据用户现场的分布情况、应用环境状况、应用现场不同以及对系统性能的具体要求等确定。而且具备当地统计分析功能，满足现场进行简单的处理工作。
4计量表计的要求
4.1复杂运行环境下保证精度
目前电力用户设备种类越来越多，对电网和电能质量的影响也越来越大，当电网谐波成份较大时，传统的机械式表及普通电子式电能表从原理上无法保证测量精度，对这种情况，建设电能计费系统时，应考虑选用能够在复杂情况下，保持计量精度的电能表计，避免将来大面积更换计量设备。
由于我国地域辽阔，各地的气候条件不同，要求计量设备既可以在高温湿热的南方地区运行，也适合使用在冬季气温较低的北方地区特别是全电子式计费装置，液晶、电解电容等受温度影响较大的器件能否经受住环境的考验，是电能计量设备做到长寿命必须解决的难题。
4.2方便维护、表计设置和更换
全电子式多功能电能表主要用于多费率分时计费的场所，因此电能表参数的设置相对较繁琐，通常是由生产厂家根据用户的要求在产品出厂前设好，因此一旦用户的需求发生变化(如费率、时段及时区发生变化等)，电能表就必须从现场拆除，送回原厂家进行重新设置、校验，给用户的使用造成极为不便。特别是在现场更换表计，还需要将原表计记录的信息转入新表，操作起来十分烦琐。提供远程设表，方便更换表计，使新表迅速替代旧表进行工作，是减少计费系统维护工作的重要手段。
4.3适应性强
传统的电能表电源一般都采用线性电源，这种电源仅能工作在额定电压±15%的变化范围内，当电网的电压波动范围超出上述范围时，会造成电能表异常工作，其至烧毁。为此，电能表应当在更宽的电网电压波动范围内正常工作，保证电能表的精度不受电网电压波动的影响。
4.4改进常规调校方法。电能表的调校方法应简单、快速，传统电能表的校验和调整十分耗时，对减少用户的工作量不利。
4.5通信方式要灵活。通信方式应适合不同用户，灵活地将电能表数据远传到电能量采集装置。可选择串行口、网络、光纤等方式上送数据。
4.6通信安全性。为防止非法利用电能表的通信口进行数据操作，电能表设有多级安全密码。
4.7事故记录功能
随着电力系统自动化水平的提高，管理手段的进步，对考核供电部门服务情况的供电可靠率要求越来越细，在设计计费系统时，用电能表作为用户端供电情况的记录设备是最为合适的方式之一。因此，电能表提供断电等事件记录功能，开关量输出，是电能量采集及计费自动化系统采集、计费、监控用电的保证。
5 结束语
电能计量自动化系统的应用越来越普及，解决了原始自动抄表问题，使电费计量和管理得到了提高。但电能量采集及计费自动化系统是十分复杂的系统，涉及到软件、硬件设计的各环节，因此一个高效、实用、稳定的计费系统的建设，还需要电力企业、科研部门与生产厂家密切合作，逐步解决在计费系统建设中出现的问题，并加以完善，才能广泛运行。电能计量自动化系统对电网建设改造及电网管理水平的提高具有十分重要的意义。
参考文献：
[1]魏本刚.发电厂厂用电抄表系统的研究与设计[学位论文].硕士，2005.
[2]廖永刚，廖传强.无线集中抄表系统设计研究[J].航天制造技术，2004(3).
[3]吴在军.变电站自动抄表系统设计与实现[J].电力自动化设备，2002(2).
[4]刘军兰，刘文华.电能表信息管理与通信配置检测系统设计与实现[J].西安工程大学学报，2008(2).
关键词：电能计量；计费；电力系统；电能表；自动化；系统设计、
中图分类号：TM76
1引 言
长期以来，居民用电的电费是由供电局工作人员进行定期抄表，不仅效率低、浪费人力资源，而且无法获得用户实时的用电量。电能量采集及计费自动化系统是集电能自动采集、传输、计费、结算于一体的自动化系统，是电网推行商业化运营和管理，電力走向市场的技术保障之一。从结构上讲，电能量采集与计费自动化系统是集主站系统、远程抄表终端、电能表于一体的，全面实现发、输、配电网用户电能量的自动采集、分析与计费功能的自动化系统，对加强用电管理、提高用电质量、降低用电成本和实现用电管理自动化，具有积极的意义 。
2主站系统
2.1总体目标
从整体上看，电力系统执行的管理模式应遵循“统一调度，分级管理”的原则，因此，计费系统对于不同的电力用户，其形式和规模将存在一定差异，但总的来讲应达到以下目标:电网各采集、计量、考核点电能量数据的采集、传输和存储；电网重要关口电量准实时监测；电网线损电量计算与变电站电量平衡分析；双向通信，完成远程维护子站任务；分费率、分时段电能量统计和结算及电力营业计费核算自动化；为SCAUA , UMS等提供完整、准确的电量数据，为电力系统负荷调度模式和电量调度模式相结合提供条件；而向居民用户的计费系统还要考虑到低压用户的电量采集，供、用电考核等；在通信手段、网络设计中，要保证所有数据易于转送到其他系统，供其他系统使用其产生的结果。
2.2配置设计原则
a满足电力系统对电能量采集与计费自动化主站系统中数据存放及处理的要求，考虑到今后业务规模发展和信息量增加的需要，保留配置中的冗余设计；b确保数据准确、一致、完整和系统的安全、可靠、灵活、开放；c考虑系统的标准化、可操作性、可扩展性等；d考虑性能价格比以及保护用户己有投资。
2.3系统构成及其功能
（1）业务工作站及数据库子系统
业务工作站与数据库子系统配合，主要实现各种电能量原始数据的存储；采集、分析和统计所需的参数设置和维护；对采集到的电量数据按照电力企业运营需要进行自动统计、分析，如用户用电量统计、电网网损电量计算，计量点在不同时间、不同空间的对比分析；电力用户用电情况分析；以报表和图形方式输出统计、分析结果；与其他系统连接，如SCAUA/EMS, MIS； Wcb技术的使用等。
（2）前置机与网桥子系统
前置机与网桥子系统的功能，主要是实现计费系统主站与电能量采集之间的数据通信，以及系统主站与企业内其他系统通信，实现电能量数据的自动周期采集和按操作要求随机采集(远方抄表)、读入现场抄表数据等数据采集；支持多种通信方式，包括电话网通信、无线通信、载波通信等；支持多种规约；目前，有采集装置能够达到的最小采集周期可达1min；此外，前置机还负责对采集装置的管理和运行状态监视；完整的计费系统应当考虑必要的备用机制。
（3）图形工作站子系统
地理信息系统应用到电力企业还是最近的事情，计费系统应当肖观地向电力企业管理人员提示用户或计量点的具体位置，进行设备维护、故障处理、定期有针对性地巡查。图形管理子系统提供基于不同比例地图的电网接线图，计量设备安装信息，在相应的地理位置上显示各类统计、分析结果。
3远程抄表终端系统
3.1远程抄表终端系统构成
远程抄表终端系统依据其使用场合的不同，从功能要求和用户接受的角度来看，制造工业用和居民用两类采集终端是完善整个计费系统的必要措施，两者可接入同一主站系统，既可以用于变电站的电能量采集，也可以将居民小区的电能量采集上送。
由于目前电网中使用的电能表既有数字型电能表，又有以脉冲形式输出的脉冲型表，还有不适用于计费系统的机械式感应电能表；另外，变电站和居民用户的传输通道、传输质量不同，抄收数据的影响范围也不同。因此，为适应不同的电能表数据采集、传输方式，开发功能各异的远程抄表终端十分必要。
由于配电自动化系统的发展，安装在配电变压器端的采集终端应当满足接入配电终端的要求。
3.2远程抄表终端的功能特点
采集脉冲电能表电量和数字电能表电量，保存3个月以上的历史数据，实现与主站通信，利用Modem通过专一线电话网、公用交换电话网,无线网通信。远程抄表终端之间应当能够互相通信，保证信息能够互相中继，上送到主站。
远程抄表终端各个模块之问的连接可采用光纤或低压电力载波方式，具体应用可根据用户现场的分布情况、应用环境状况、应用现场不同以及对系统性能的具体要求等确定。而且具备当地统计分析功能，满足现场进行简单的处理工作。
4计量表计的要求
4.1复杂运行环境下保证精度
目前电力用户设备种类越来越多，对电网和电能质量的影响也越来越大，当电网谐波成份较大时，传统的机械式表及普通电子式电能表从原理上无法保证测量精度，对这种情况，建设电能计费系统时，应考虑选用能够在复杂情况下，保持计量精度的电能表计，避免将来大面积更换计量设备。
由于我国地域辽阔，各地的气候条件不同，要求计量设备既可以在高温湿热的南方地区运行，也适合使用在冬季气温较低的北方地区特别是全电子式计费装置，液晶、电解电容等受温度影响较大的器件能否经受住环境的考验，是电能计量设备做到长寿命必须解决的难题。
4.2方便维护、表计设置和更换
全电子式多功能电能表主要用于多费率分时计费的场所，因此电能表参数的设置相对较繁琐，通常是由生产厂家根据用户的要求在产品出厂前设好，因此一旦用户的需求发生变化(如费率、时段及时区发生变化等)，电能表就必须从现场拆除，送回原厂家进行重新设置、校验，给用户的使用造成极为不便。特别是在现场更换表计，还需要将原表计记录的信息转入新表，操作起来十分烦琐。提供远程设表，方便更换表计，使新表迅速替代旧表进行工作，是减少计费系统维护工作的重要手段。
4.3适应性强
传统的电能表电源一般都采用线性电源，这种电源仅能工作在额定电压±15%的变化范围内，当电网的电压波动范围超出上述范围时，会造成电能表异常工作，其至烧毁。为此，电能表应当在更宽的电网电压波动范围内正常工作，保证电能表的精度不受电网电压波动的影响。
4.4改进常规调校方法。电能表的调校方法应简单、快速，传统电能表的校验和调整十分耗时，对减少用户的工作量不利。
4.5通信方式要灵活。通信方式应适合不同用户，灵活地将电能表数据远传到电能量采集装置。可选择串行口、网络、光纤等方式上送数据。
4.6通信安全性。为防止非法利用电能表的通信口进行数据操作，电能表设有多级安全密码。
4.7事故记录功能
随着电力系统自动化水平的提高，管理手段的进步，对考核供电部门服务情况的供电可靠率要求越来越细，在设计计费系统时，用电能表作为用户端供电情况的记录设备是最为合适的方式之一。因此，电能表提供断电等事件记录功能，开关量输出，是电能量采集及计费自动化系统采集、计费、监控用电的保证。
5 结束语
电能计量自动化系统的应用越来越普及，解决了原始自动抄表问题，使电费计量和管理得到了提高。但电能量采集及计费自动化系统是十分复杂的系统，涉及到软件、硬件设计的各环节，因此一个高效、实用、稳定的计费系统的建设，还需要电力企业、科研部门与生产厂家密切合作，逐步解决在计费系统建设中出现的问题，并加以完善，才能广泛运行。电能计量自动化系统对电网建设改造及电网管理水平的提高具有十分重要的意义。
参考文献：
[1]魏本刚.发电厂厂用电抄表系统的研究与设计[学位论文].硕士，2005.
[2]廖永刚，廖传强.无线集中抄表系统设计研究[J].航天制造技术，2004(3).
[3]吴在军.变电站自动抄表系统设计与实现[J].电力自动化设备，2002(2).
[4]刘军兰，刘文华.电能表信息管理与通信配置检测系统设计与实现[J].西安工程大学学报，2008(2).