电力需求侧管理中集抄管理系统的应用工学论文
时间：2021-08-31摘要：电力需求侧管理中的集抄管理系统是目前新兴的一种技术，是一种将电能计量数据自动采集、传输和处理的系统，它克服了传统人工抄表模式效率低和容易出差错的缺点，不仅可以提高劳动效率，还可以提高工作质量，更重要地是推进了电能计量管理现代化的发展进程，为电力需求侧管理的发展奠定了基础。
关键词：电力需求侧管理；终端采集器；PS485总线
电力需求侧管理(Demand Side Management，简称DSM)是指通过提高终端用电效率和优化用电方式，采取有效的激励措施，引导电能消费者改变用电方式，使电力资源得到优化配置，达到节约能源，保护环境的用电管理活动。20世纪90年代初，电力需求侧管理引入到我国，国家有关政府部门及部分省级政府出台了很多关于电力需求侧管理的政策，对实施有序用电、提高能效、缓解电力供需矛盾发挥了积极作用。电能计量集抄系统是DSM信息系统的基础，也是其重要组成部分。
1 集抄管理系统的构成
典型的电能计量集抄系统主要由电能表、终端采集器、采集通讯系统、中心处理系统构成，通过网络还可以和电力公司的营业收费系统相连实现负控、抄表、收费一体化。整个系统的连接是由采集通信系统的2个信道组成：电能表：终端采集器，称为下行信道；终端采集器：主站系统。称为上行信道。
1.1电能衰
太原市现主要应用的是全电子多功能电能表。它通过乘法器完成对电功率的测量，可获得有功、无功、最大需量、电压、电流和功率因数等多项数据。输出接口分为RS485接口型和低压配电线载波接口型两大类，可充分满足终端采集器的要求。
1.2终端采集器
终端采集器是整个集抄管理系统中的核心，分为单表采集器和多表采集器两种，单表采集器只能采集、存储1块电表的数据，多表采集器可同时采集、存储8、12、16、24、32或64块电表的数据，采集器除完成电表的各类数据采集、储存工作以外，还要根据系统的要求完成和主站系统之间的数据通讯。
1.3采集通信系统
1.3.1下行信道
按照采集数据的通讯方式及媒介的不同，分为RS485总线网、单导线脉冲采集和低压电力线载波通讯网。
RS485总线：采集器和电能表之间采用屏蔽双绞线(485总线)，用于采集电能表数据。该系统适用于城市较分散的商业用户和居民用户，每个电能表需安装内置式485模块，该模块将电能表的脉冲转换为数据，然后通过485接口传送到采集器。电能表和采集器之间的485网线长度不能超过1200m，这是目前使用较多的一种方式。
单导线脉冲采集：采集器和电能表之间用一般导线连接，用于脉冲采集。该系统适用于居民和商业户较为集中，并且电能表计已安装在集中表箱内。
低压电力线载波通讯：是电力系统特有的通讯方式，它利用低压线路进行多路载波调制、线性调频脉冲、双音多频调制、扩频、窄带通讯等多种方式。对低压电力载波通讯造成较大影响的因素有：低压电力网噪声干扰如交、直流两用电动机、配电变压器、电视接受器等等，会造成数据传输质量的降低；电力线路的阻抗特性限制了信号的传输距离。
1.3.2上行信道
按照通讯介质的'不同，常见的分为有线和无线。有线包括：①电话网(PSTN)：投资小，但信息易堵塞；②光纤传输：投资大，传输质量高；③有线电视网：不易铺设。无线包括：①GPRS／GSM通讯：是目前常用的一种方式，价格低廉、通讯速度快、可靠但容易发生信息堵塞造成数据丢失；②无线电台：信号不稳定、投资较大；③红外抄表系统：是南红外掌上电脑和主站系统组成，不需要终端采集器，降低了一部分成本但必须人员到现场，降低了自动化程序和信息数据的实时性。
1.4中心处理系统
中心处理系统主要由中心处理工作站以及相应的软件构成。是整个电能计量集抄系统的数据管理层，同时也是其成果体现的地方。中心处理系统作为整个系统的最终组成部分，根据采集回来的数据进行分析整理，为电力管理提供多项服务。中心处理系统对硬件的要求比较高，要求工作站具有快的运算速度和大的储存空间，对应用软件的要求是需满足电力需求管理的各项功能分析。
2 集抄管理系统的功能
集抄管理系统的主要功能是：电力营销管理功能、DSM信息系统的服务功能、营销分析与决策分析支持功能等。
2.1电力营销管理功能
集抄管理系统对电力营销管理支持功能包括远程抄表、电费回收、电能计量、用电秩序管理等。
2.1.1远程抄表
集抄管理中心实现定时实时远程抄表，保证结算电能表的及时和准确，与电力营销网相连后可随时进行电费收取、票据打印、报表统计等操作。
2.1.2电费回收
集抄管理系统可利用采集终端的信息发布功能，向用户发送相应催费信息，增加电费催收的途径；可利用负荷控制功能，对违反电力法和不按时履行缴纳电费义务的，限制用户继续用电。集抄管理系统还可通过预付费电能表提供预售电控制功能，从而增加了电费回收的力度。
2.1.3电能计量及用电秩序管理
集抄管理系统实现对用户端电能计量装置运行状况的在线监测，为电能计量及用电秩序管理提供了技术平台。集抄终端通过数据接口，连续(循环)将电能表数据传送至中心处理系统，实时在线监测电能计量装置的运行状况，对掉电、断相、失流、逆相序、编程计数、时钟偏差等异常工况自动报警，同时记录事件和相关数据；为用电异常分析提供依据，开展负荷跟踪对比等综合数据监测分析功能。
2.2DSM信息系统的服务功能
电能计量集抄管理系统的主要目的是DSM信息系统管理的服务支持：①系统对用户电量数据进行采集和分析。正确反映当前电力市场的需求，为电力企业分析市场、平衡电力需求提供基础数据；②提供用户的负荷曲线，能够帮助用电企业对电力负荷和成本进行分析，为企业节能增效提供技术指导工作；③检测供电质量，为提高电压合格率提供数据；④能够及时判断电力故障，提高供电抢修的速度；⑤可落实和执行避峰、限电等电力需求侧管理措施和方案。
2.3营销分析与决策分析支持功能
集抄管理系统与电力营销网连接实现数据共享，为电力营销管理决策提供技术数据支持。能够对各种行业的用电特性进行分析，作出行业负荷预测；对每个时段的电量动态监测，决策峰谷负荷；为售电量、线损等报表分析提供数据基础；为电力线路的负荷平衡和发展提供必要的电量分析结果。
3 集抄管理系统的选择
选择集抄管理系统就是选择数据通讯网络，也就是两个信道的选择。在采集通讯系统中上行和下行信道，可以相同也可以完全不同，不同的组合能够形成不同的集抄系统。每个模式都有优点和缺点，怎么选择在于各地区的实际情况来考虑。如太原市用户数量较大分散均匀，且移动和联通无线通讯覆盖面较广，于是下行信道采用全电子多功能表通过RS485总线和多表终端采集器就地连接；上行信道采用终端采集器通过GPRS／CDMN无线通讯和中心主站连接。这样，下行信道虽然使用了较多的采集器，但就地连接安全可靠、数据采集完整，并减少了施工布线和运行维护的工作量。上行信道租赁无线机站或号段，极大地减少了投资成本，只需支付短信流量费用，但在信号减弱的地方或信息高峰时。数据不易传输。无论选择什么样的组合方式，通讯信道的可靠性是采集通讯系统技术中的关键。
4 结束语
随着计算机技术、通讯技术、网络技术和微电子技术的飞速发展，对集中抄表技术水平、集中抄表的投资成本、抄表的效率、可靠性和准确度、管理体制提出了更高的要求。选择合格的抄表终端设备；选用较为成熟的、经测试合格的产品；因地制宜选择抄表方式；提高集中抄表技术的智能化、多元化；注意集中抄表系统自身安全性；控制系统访问权限；制定合理、高效的安全策略；追踪国际技术发展，缩短与国际先进抄表技术的差距，是摆在我们面前的首要问题。电能计量集中抄表技术发展较快，在选用产品时，应选用较为成熟的产品，避免重复投资，从而使电能计量集抄技术更好地为电力需求侧管理奠定坚实的基础。
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