電力需求側(cè)管理中集抄管理系統(tǒng)的應(yīng)用工學(xué)論文
摘要：電力需求側(cè)管理中的集抄管理系統(tǒng)是目前新興的一種技術(shù)，是一種將電能計(jì)量數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、傳輸和處理的系統(tǒng)，它克服了傳統(tǒng)人工抄表模式效率低和容易出差錯(cuò)的缺點(diǎn)，不僅可以提高勞動(dòng)效率，還可以提高工作質(zhì)量，更重要地是推進(jìn)了電能計(jì)量管理現(xiàn)代化的發(fā)展進(jìn)程，為電力需求側(cè)管理的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：電力需求側(cè)管理；終端采集器；PS485總線
電力需求側(cè)管理(Demand Side Management，簡稱DSM)是指通過提高終端用電效率和優(yōu)化用電方式，采取有效的激勵(lì)措施，引導(dǎo)電能消費(fèi)者改變用電方式，使電力資源得到優(yōu)化配置，達(dá)到節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的用電管理活動(dòng)。20世紀(jì)90年代初，電力需求側(cè)管理引入到我國，國家有關(guān)政府部門及部分省級(jí)政府出臺(tái)了很多關(guān)于電力需求側(cè)管理的政策，對(duì)實(shí)施有序用電、提高能效、緩解電力供需矛盾發(fā)揮了積極作用。電能計(jì)量集抄系統(tǒng)是DSM信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是其重要組成部分。
1 集抄管理系統(tǒng)的構(gòu)成
典型的電能計(jì)量集抄系統(tǒng)主要由電能表、終端采集器、采集通訊系統(tǒng)、中心處理系統(tǒng)構(gòu)成，通過網(wǎng)絡(luò)還可以和電力公司的營業(yè)收費(fèi)系統(tǒng)相連實(shí)現(xiàn)負(fù)控、抄表、收費(fèi)一體化。整個(gè)系統(tǒng)的連接是由采集通信系統(tǒng)的2個(gè)信道組成：電能表：終端采集器，稱為下行信道；終端采集器：主站系統(tǒng)。稱為上行信道。
1.1電能衰
太原市現(xiàn)主要應(yīng)用的是全電子多功能電能表。它通過乘法器完成對(duì)電功率的測量，可獲得有功、無功、最大需量、電壓、電流和功率因數(shù)等多項(xiàng)數(shù)據(jù)。輸出接口分為RS485接口型和低壓配電線載波接口型兩大類，可充分滿足終端采集器的要求。
1.2終端采集器
終端采集器是整個(gè)集抄管理系統(tǒng)中的核心，分為單表采集器和多表采集器兩種，單表采集器只能采集、存儲(chǔ)1塊電表的數(shù)據(jù)，多表采集器可同時(shí)采集、存儲(chǔ)8、12、16、24、32或64塊電表的數(shù)據(jù)，采集器除完成電表的各類數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存工作以外，還要根據(jù)系統(tǒng)的要求完成和主站系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊。
1.3采集通信系統(tǒng)
1.3.1下行信道
按照采集數(shù)據(jù)的通訊方式及媒介的不同，分為RS485總線網(wǎng)、單導(dǎo)線脈沖采集和低壓電力線載波通訊網(wǎng)。
RS485總線：采集器和電能表之間采用屏蔽雙絞線(485總線)，用于采集電能表數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)適用于城市較分散的商業(yè)用戶和居民用戶，每個(gè)電能表需安裝內(nèi)置式485模塊，該模塊將電能表的脈沖轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，然后通過485接口傳送到采集器。電能表和采集器之間的485網(wǎng)線長度不能超過1200m，這是目前使用較多的一種方式。
單導(dǎo)線脈沖采集：采集器和電能表之間用一般導(dǎo)線連接，用于脈沖采集。該系統(tǒng)適用于居民和商業(yè)戶較為集中，并且電能表計(jì)已安裝在集中表箱內(nèi)。
低壓電力線載波通訊：是電力系統(tǒng)特有的通訊方式，它利用低壓線路進(jìn)行多路載波調(diào)制、線性調(diào)頻脈沖、雙音多頻調(diào)制、擴(kuò)頻、窄帶通訊等多種方式。對(duì)低壓電力載波通訊造成較大影響的因素有：低壓電力網(wǎng)噪聲干擾如交、直流兩用電動(dòng)機(jī)、配電變壓器、電視接受器等等，會(huì)造成數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的降低；電力線路的阻抗特性限制了信號(hào)的傳輸距離。
1.3.2上行信道
按照通訊介質(zhì)的不同，常見的'分為有線和無線。有線包括：①電話網(wǎng)(PSTN)：投資小，但信息易堵塞；②光纖傳輸：投資大，傳輸質(zhì)量高；③有線電視網(wǎng)：不易鋪設(shè)。無線包括：①GPRS／GSM通訊：是目前常用的一種方式，價(jià)格低廉、通訊速度快、可靠但容易發(fā)生信息堵塞造成數(shù)據(jù)丟失；②無線電臺(tái)：信號(hào)不穩(wěn)定、投資較大；③紅外抄表系統(tǒng)：是南紅外掌上電腦和主站系統(tǒng)組成，不需要終端采集器，降低了一部分成本但必須人員到現(xiàn)場，降低了自動(dòng)化程序和信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。
1.4中心處理系統(tǒng)
中心處理系統(tǒng)主要由中心處理工作站以及相應(yīng)的軟件構(gòu)成。是整個(gè)電能計(jì)量集抄系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理層，同時(shí)也是其成果體現(xiàn)的地方。中心處理系統(tǒng)作為整個(gè)系統(tǒng)的最終組成部分，根據(jù)采集回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，為電力管理提供多項(xiàng)服務(wù)。中心處理系統(tǒng)對(duì)硬件的要求比較高，要求工作站具有快的運(yùn)算速度和大的儲(chǔ)存空間，對(duì)應(yīng)用軟件的要求是需滿足電力需求管理的各項(xiàng)功能分析。
2 集抄管理系統(tǒng)的功能
集抄管理系統(tǒng)的主要功能是：電力營銷管理功能、DSM信息系統(tǒng)的服務(wù)功能、營銷分析與決策分析支持功能等。
2.1電力營銷管理功能
集抄管理系統(tǒng)對(duì)電力營銷管理支持功能包括遠(yuǎn)程抄表、電費(fèi)回收、電能計(jì)量、用電秩序管理等。
2.1.1遠(yuǎn)程抄表
集抄管理中心實(shí)現(xiàn)定時(shí)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程抄表，保證結(jié)算電能表的及時(shí)和準(zhǔn)確，與電力營銷網(wǎng)相連后可隨時(shí)進(jìn)行電費(fèi)收取、票據(jù)打印、報(bào)表統(tǒng)計(jì)等操作。
2.1.2電費(fèi)回收
集抄管理系統(tǒng)可利用采集終端的信息發(fā)布功能，向用戶發(fā)送相應(yīng)催費(fèi)信息，增加電費(fèi)催收的途徑；可利用負(fù)荷控制功能，對(duì)違反電力法和不按時(shí)履行繳納電費(fèi)義務(wù)的，限制用戶繼續(xù)用電。集抄管理系統(tǒng)還可通過預(yù)付費(fèi)電能表提供預(yù)售電控制功能，從而增加了電費(fèi)回收的力度。
2.1.3電能計(jì)量及用電秩序管理
集抄管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶端電能計(jì)量裝置運(yùn)行狀況的在線監(jiān)測，為電能計(jì)量及用電秩序管理提供了技術(shù)平臺(tái)。集抄終端通過數(shù)據(jù)接口，連續(xù)(循環(huán))將電能表數(shù)據(jù)傳送至中心處理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測電能計(jì)量裝置的運(yùn)行狀況，對(duì)掉電、斷相、失流、逆相序、編程計(jì)數(shù)、時(shí)鐘偏差等異常工況自動(dòng)報(bào)警，同時(shí)記錄事件和相關(guān)數(shù)據(jù)；為用電異常分析提供依據(jù)，開展負(fù)荷跟蹤對(duì)比等綜合數(shù)據(jù)監(jiān)測分析功能。
2.2DSM信息系統(tǒng)的服務(wù)功能
電能計(jì)量集抄管理系統(tǒng)的主要目的是DSM信息系統(tǒng)管理的服務(wù)支持：①系統(tǒng)對(duì)用戶電量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析。正確反映當(dāng)前電力市場的需求，為電力企業(yè)分析市場、平衡電力需求提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；②提供用戶的負(fù)荷曲線，能夠幫助用電企業(yè)對(duì)電力負(fù)荷和成本進(jìn)行分析，為企業(yè)節(jié)能增效提供技術(shù)指導(dǎo)工作；③檢測供電質(zhì)量，為提高電壓合格率提供數(shù)據(jù)；④能夠及時(shí)判斷電力故障，提高供電搶修的速度；⑤可落實(shí)和執(zhí)行避峰、限電等電力需求側(cè)管理措施和方案。
2.3營銷分析與決策分析支持功能
集抄管理系統(tǒng)與電力營銷網(wǎng)連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為電力營銷管理決策提供技術(shù)數(shù)據(jù)支持。能夠?qū)Ω鞣N行業(yè)的用電特性進(jìn)行分析，作出行業(yè)負(fù)荷預(yù)測；對(duì)每個(gè)時(shí)段的電量動(dòng)態(tài)監(jiān)測，決策峰谷負(fù)荷；為售電量、線損等報(bào)表分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；為電力線路的負(fù)荷平衡和發(fā)展提供必要的電量分析結(jié)果。
3 集抄管理系統(tǒng)的選擇
選擇集抄管理系統(tǒng)就是選擇數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)，也就是兩個(gè)信道的選擇。在采集通訊系統(tǒng)中上行和下行信道，可以相同也可以完全不同，不同的組合能夠形成不同的集抄系統(tǒng)。每個(gè)模式都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，怎么選擇在于各地區(qū)的實(shí)際情況來考慮。如太原市用戶數(shù)量較大分散均勻，且移動(dòng)和聯(lián)通無線通訊覆蓋面較廣，于是下行信道采用全電子多功能表通過RS485總線和多表終端采集器就地連接；上行信道采用終端采集器通過GPRS／CDMN無線通訊和中心主站連接。這樣，下行信道雖然使用了較多的采集器，但就地連接安全可靠、數(shù)據(jù)采集完整，并減少了施工布線和運(yùn)行維護(hù)的工作量。上行信道租賃無線機(jī)站或號(hào)段，極大地減少了投資成本，只需支付短信流量費(fèi)用，但在信號(hào)減弱的地方或信息高峰時(shí)。數(shù)據(jù)不易傳輸。無論選擇什么樣的組合方式，通訊信道的可靠性是采集通訊系統(tǒng)技術(shù)中的關(guān)鍵。
4 結(jié)束語
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)集中抄表技術(shù)水平、集中抄表的投資成本、抄表的效率、可靠性和準(zhǔn)確度、管理體制提出了更高的要求。選擇合格的抄表終端設(shè)備；選用較為成熟的、經(jīng)測試合格的產(chǎn)品；因地制宜選擇抄表方式；提高集中抄表技術(shù)的智能化、多元化；注意集中抄表系統(tǒng)自身安全性；控制系統(tǒng)訪問權(quán)限；制定合理、高效的安全策略；追蹤國際技術(shù)發(fā)展，縮短與國際先進(jìn)抄表技術(shù)的差距，是擺在我們面前的首要問題。電能計(jì)量集中抄表技術(shù)發(fā)展較快，在選用產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)選用較為成熟的產(chǎn)品，避免重復(fù)投資，從而使電能計(jì)量集抄技術(shù)更好地為電力需求側(cè)管理奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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