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GPRS电表远程抄表系统

摘要:本文提出了一种基于GPRS 的无线远程抄表系统设计原理和实现方案,简要介绍了GPRS 技术的基本知识,描述了GPRS 无线传输应用于电力数据传输的实现方法。通过实际应用,获得了理想的效果。
关键词:GPRS;DDN;电力;联网;电力抄表系统;


一、背景介绍

上世纪80年代末90年代初,中国开始了自动化抄表系统的试点工作。全国各供电企业基本建立了无线电电力负荷控制系统,虽然其主要建设目的是控制负荷,但也逐渐用于大用户的电能表抄表。1989年全国第一套跨省网的电量计费系统在华北电网投入运行,北京供电局的电话抄表系统在90年代开始投入运行。1994年以色列居民集抄系统进入中国,全国各地供电企业大多都开展了低压电力载波技术试点。90年代中期,国内已有研制成功一批自动抄表系统的报道,2000年经全国电工仪器仪表标准化技术委员会秘书处召集生产、用户以及计量检测等20个成员单位组成《自动抄表系统》国家标准起草工作组,通过标准的制定有效地规范了市场和引导技术的发展。2004年现场用电管理终端作为负控和抄表需求的融合产品产生,并陆续在浙江电网和广东电网大量推广使用。2005年国家电网公司颁布《关于加强电力营销现代化的建设意见》的406号文后,中国迎来了远程抄表发展的黄金时期。从2005年N2007年各电力公司基本实现了发电侧、供电侧及终端侧315kVA及以上大用户的电能自动抄表,全国估计有几十万个采集终端投入应用,成为目前世界发展最快的市场。2007年部分省市电力公司又重新启动居民用户集中抄表系统工程,中国将至少具有十年的发展黄金时期。

近年来,随着我国住宅产业的高速发展,能源消费计量和管理的需要,以及广大居民生活水平的提高,对建筑智能化水平的要求越来越高,远程抄表系统得到了迅猛发展。这既是提高能源管理水平的需要,也是电子技术、通信技术和计算机技术迅速发展的必然。

二、同类方案对比

1、电力线载波抄表
以电力线作为传输信道,将数据信号调制为高频信号叠加在电力线上进行通信。此方式无需另外布线、易施工、成本低、与电网建设同步。目前国内10kV以上电压等级的高压电力线载波技术已较成熟,但低压电力线载波还未能达到令人满意的水平,制约了电力线载波抄表在我国的应用。原因在于电力载波信号存在着脉冲干扰,传输距离越远,信号衰减越大。低压电器电磁兼容性的控制尚不十分严格,低压电力线上存在的电磁污染严重,干扰大,影响载波通信的质量;另外,用户负载千变万化造成网络传输特性复杂多变,难以用准确的数学模型加以表征。因此,抗干扰是低压电力线载波技术必须克服的问题。
2、总线抄表
总线通信是目前国内自动抄表系统采用较多的一种通信方式,其数据传输速度较快,可靠,稳定,通信质量高。目前使用的总线通信方式有RS-232,RS-485,LonWorks等。但这种方式布线工作量大,通信信道易遭外界因素破坏,信道后续维护工作量大。
3、红外抄表
抄表员将录有用户信息的红外手持抄表器拿到居民区数据集中器附近,通过红外通讯方式集中采集各耗能表的数据,然后返回主站将数据传输到计算机中。这种方式在红外可视距离内能非接触的读取仪表数据,但速率较低,易受外界环境的影响。
4、GSM短信息抄表
GSM短信息抄表系统在用户端安装集控器和无线发射终端,将用户的耗能数据通过GSM网以短信息(SMS)的形式上传到GSM网的SMS中心,SMS中心将接收到的数据通过专线传递给能源管理部门。但每条短信息通信容量有限,系统实时性及可靠性较差,可能发生信息拥塞和丢失现象,不适合在业务量大的系统中应用。
5、GPRS抄表
GPRS抄表系统通过GPRS网连接至Intemet网与主站计算机进行通信。用户的数据经过GPRS模块处理、协议封装后发送出去,由GPRS接收模块接收经Intemet网络传送至主站,实现用户耗能数据和主站的实时在线连接。GPRS以GSM网络为基础,采用分组交换的传输方式,克服了GSM电路变换速率低、资源利用率差等缺点,最大限度地利用了现有的GSM网络资源。它的传输速率高,接入时间短,用户实时在线且按流量计费,迅速降低了服务成本,特别适合突发性小流量数据传输。

三、方案优点 
  
GPRS无线电力远程抄表系统具备如下特点:  
1、建设周期短,成本低:
GPRS无线网络可为电力系统提供了简单有效的通信传输手段。中国移动GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建电力远程抄表系统,实现电表数据的无线数据传输具有可充分利用现有网络,缩短建设周期,降低建设成本的优点,而且设备安装方便、维护简单。 
2、实时性强: 
由于GPRS具有实时在线特性,系统无时延,无需轮巡就可以同步接收、处理所有数据采集点的数据。可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。
3、可对电表设备进行远程控制: 
通过GPRS双向通讯方式还可实现对电表设备进行远程控制,进行参数调整、开关等控制作用。
4、集抄范围广:
GPRS覆盖范围广,在无线GPRS网络的覆盖范围之内,都可以完成对集抄的控制和管理。而且,扩容无限制,接入地点无限制,能满足山区,乡镇和跨地区的接入需求。 
5、系统的传输容量大: 
数据中心要和每一个电表数据采集点保持实时连接。由于电表数据采集点数量众多,系统要求能满足突发性数据传输的需要,而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要。 
6、数据传送速率高: 
每个电表数据采集点每次数据传输量在10Kbps之内。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s,目前GPRS实际数据传输速率在40Kbps左右,能满足本系统数据传输速率(≥10Kbps)的需求。 
7、通信费用