任县电力GPRS远程自动抄表系统解决方案.doc

任县电力GPRS远程自动抄表系统解决方案河北双子科技有限公司任县电力GPRS远程自动抄表系统解决方案一、项目背景远程抄表的目的和作用现状及问题电力远程自动抄表的必要性二、方案目标及优点设计目标优点三、系统概述四、系统构成中心服务器带GPRS模块的采集模块五、模块结构1.三相智能电参数采集模块（9033D）2.开关量/脉冲输入模块（9082）3高性能工业级无线通讯模块（8110）4.接口及通讯协议5.电源6.测量精度7.工作环境8.安装方式9.安装尺寸10. 技术指标六、系统软件配置参数设置功能与特点七、总结电力远程自动抄表的效益分析八、售后服务定制开发项目实施技术培训售后服务一、项目背景随着国内电力事业前所未有的发展，电力资源的需求也迅速增长。 电能计量是现代电力营销系统中的一个重要环节，而传统的电量结算是依靠人工定期到现场抄取数据，在实时性、准确性和应用性等方面都存在诸多不足之处。电力部门面临着如何准确及时结算购售电量、系统网损等工作，为了能够更好地为经营决策提供有力的数据依据，采用计算机技术来实现电力部门数据的信息化和自动化势在必行。远程抄表的目的和作用远程抄表系统是把变电所安装在各条线路上的电能计量表及主变表读数，在同一时间或人工随机选定的时间抄录下来，并及时准确的传送到电力销售中心的主控计算机。电力销售中心的工作人员能够对收到的数据进行分析，以便及时发现电网供电量异常，分析原因及时调整，最大限度的减少电量损失。现状及问题目前各变电所每天有专人定时用统一表格抄写各线路及主变电能表读数，每周电力销售中心派专车专人去各变电所收取其报表，回来后人工对数据进行统计分析。这种传统方式，既耗费大量的人力物力，又无法避免手工抄写和计算带来差错，更重要的是对数据的处理分析也滞后一周，不能及时发现问题、解决问题。电力远程自动抄表的必要性随着无线通信数字网络的发展，无线远程自动抄表已成为未来发展的必然趋势，尤其是在油田,各变电所的分布很广，采用电话线传输方式，线路维护量大，而且也很难保证其传输质量；若与变电所的电力调度电话线公用，通讯时经常发生冲突，即影响了数据的传输也对电调部门的正常工作造成了干扰，并且此种方式对通讯部门程控交换机正常、稳定的运行也有一定的影响；若采用专线方式，虽传输的质量可以保证但投资成本太高；而采用GSM和GPRS无线数字网的通讯方式，可解决上述难题。二、方案目标及优点设计目标本方案的设计目标是：功能完备、技术先进、实用性及稳定性高、高度自动化、制造成本相对较低、经济效益显著、适用于各种电网结构，使用与安装简便。在用途上要有效解决电力行业当前在供、用电管理中存在的几个突出的现实问题。如： 低压电网的线损监测、线损定位，从根本上解决窃电、漏电及滞后处理等难题，基本上排除管理线损。 配变监测动态调整功率因数，优化电网运行降低电网技术线损，保障供电质量。 自动抄表到户，监测用电状况，故障准确定位，替代手工作业，降低运营成本。 强化电费回收管理，自动提醒催费。 统一时间结算用户月电量，准确、规范计费。自动传送数据到相关管理系统，用户可在公网查询有关信息，提高服务质量。 实施台区的日、月亏盈核算，实施网络日报、月报、年报。及时发现与纠正供、用电中的问题，强化用电管理，提高经济效益。 自动巡检，违章用电自动报警、系统故障自动报警，预防盗电漏电。优点GPRS无线远程抄表系统具备如下优点： 1、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、处理多个/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。 2、可对电表设备进行远程控制：通过GPRS双向系统还可实现对电表设备进行远程控制，进行参数调整、开关等控制操作。 3、建设成本少低： 由于采用GPRS的无线公网平台，只需安装好设备就可以，不需要为远程抄表进行专门布线，前期投资少、见效快，后期升级、维护成本低； 4、集抄范围广： GPRS覆盖范围广，在无线GSM/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：配电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，完全能满足本系统数据传输速率（10Kbps）的需求。 7、通信费用低：采用包月计费方式，运营成本低。8、具有良好的可扩展性。由于目前GSM/GPRS网络已覆盖省内绝大部分地区，基本不存在盲区，可实现大范围的在线监控，满足无线采集传输系统对覆盖范围的要求。9、监控范围广： 构建采集传输系统要求数据通信覆盖范围广，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。由于电表采集点数量众多，分布在全县范围内，部分采集点位于偏僻地区，而且地理位置分散。10、接口丰富：提供专用配电网数据接口，为将来更加接近实际地计算电网损耗提供实时数据保证。11、安装简单，实用性强：终端模块集成度高，安装方便，一般人员稍加培训即可实施。12、多种调试方式：终端模块既可通过计算机串口读出数据，又可通过移动网络传输数据，两种方式配置简单，既可现场配置，也可远程调试实施。13、双重计量：终端自带两种计量方式，脉冲记数方式和电子测量方式。两种计量同时进行，同时回传数据中心，交替验证，可靠性强。 三、系统概述 GPRS电表远程抄表模块是河北双子科技有限公司开发的基于GPRS技术的用电管理自动抄表系统。它主要由三相智能电参数采集模块、开关量/脉冲输入模块及高性能工业级无线通讯模块三部分组成。模块实时采集用户的用电数据，通过GPRS把数据汇集到服务器。具有采集数据快速准确，能快速生成用电统计分析的特点，与传统的人工抄表、电话线抄表相比，极大地提高了效率。采用6通道16位A/D以4K的数据率同步交流采样、数字滤波与校准、合理的数据处理算法，保证数据的可靠性与准确性；通讯接口、供电电源、电压输入、电流输入、开关量输入、继电器输出、电能脉冲输出、模拟量输出等都相互隔离，保证了产品的可靠性；集全面的三相交流电参数测量、谐波分析、越限控制、开关量输入、继电器输出、模拟量输出、网络通讯等于一体；真正实现“四遥”功能。系统利用公共的GPRS移动通信网络为载体，通过GPRS网络实现系统主站和现场终端之间的实时在线通讯，具有远程抄表、用电异常信息报警、电能质量监测、门磁开关报警等功能。终端采用两种远程采集电能的方式：一、直接从现场取A、B、C三相电压及电流到无线抄表终端。二、由现场的脉冲电能表输出脉冲到无线抄表终端。然后将两种途径采集到的相关数据通过GPRS网络传送到中心主站，由GPRS无线抄表系统处理并计算出相应的电度。如果两种途径采集到的电能值相差较大，则可能有窃电的现象,系统软件提示用电异常信息。终端结合中心主站的GPRS无线抄表系统可以采集现场的ABC相电压、ABC相电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、基波有功功率、谐波有功功率、有功电能、A相有功电能、B相有功电能、 C相有功电能、ABC相电压电流上下限、有功功率上下限、无功功率上下限、无功功率上下限等参数。并提供停电数据保护功能，在掉电10年内数据不丢失。本系统可结合移动公司的短信平台，在告警时，可根据具体内容发短信给相关的管理人员。GPRS无线抄表终端具有技术成熟、安全可靠、安装维护简便、综合应用成本低等优点,可广泛应用于电力无线抄表系统、分布式电力系统监控、变电站综合自动化系统、无人值守变电站、低压智能配电系统、智能型开关柜/配电盘、楼宇自动化系统中。 抄表软件系统数据库为SQL Server数据库，运行于WINNT的操作系统，稳定性强，易于操作使用。四、系统构成 本系统由带系统软件的主服务器和带GPRS模块的采集模块组成。中心服务器 是基于数据库系统的一个TCP/UDP SERVER端，可以响应多个客户端的连接请求，并对TCP/UDP数据包进行接收、存储和分析，建立终端对应的数据分析、记录数据库，并提供数据分析和数据记录查询功能。服务器通过GPRS网络与采集器相连。主站要配置一个固定的IP地址和互联网出口。带GPRS模块的采集模块收集电表数据传送到数据中心，它连接主站和电度表。这两个主要的组成部份是相互关联的主从关系。整个结构如下图所示：各电表使用GPRS透明数据传输终端，通过移动的GPRS网络与配电中心相连。 电表使用移动通信公司统一的SIM卡，同时配电中心对各电表数据采集点进行登记，保存相关资料以便识别和维护处理。各电表数据采集点运行系统软件，支持24小时实时在线，实现信息采集点24小时传送采集的电表数据。五、模块结构该终端主要由三相智能电参数采集模块、开关量/脉冲输入模块及高性能工业级无线通讯模块三部分组成。模块外观结构图如下：1.三相智能电参数采集模块（9033D）智能型三相电参数数据综合采集模块；三表法准确测量三相三线制或三相四线制交流电路中的三相电压、三相电流（真有效值）；总的及各单相的有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、基波有功、谐波有功、基波无功；频率、正反有功电度、正反相无功电度等电参数；并带2路开关量输入、2路继电器输出（可设置为报警输出）、2路有功电能脉冲输出及1路4-20mA模拟量输出；模块实时数据的更新周期40ms-1000ms可设置；数据与报警信息等可自动上传。其输入为三相电压（0-500V）、三相电流（0-1000A）；输出为RS-485或RS-232接口的数字信号，支持的通讯规约有3种：（ASCII码）ADAM兼容通讯协议、十六进制LC-04协议、MODBUS-RTU协议。EDA9033D模块可广泛应用于各种工业控制与测量系统及各种集散式/分布式电力监控系统。EDA9033D模块是一款高性价比的智能电参数变送器，他能替代过去的电流、电压、功率、 功率因数、电量等一系列变送器及测量这些变送器标准输出信号的模入模块，可大大降低系统成本, 方便现场布线，提高系统的可靠性。 其485总线输出及兼容于NuDAM、ADAM等模块的ASCII码指令集，使其可与其他厂家的控制模块挂在同一485总线上，且便于计算机编程，使你轻松地构建自己的测控系统。采用电磁隔离和光电隔离技术，电压输入、电流输入及输出三方完全隔离。2.开关量/脉冲输入模块（9082）14路与通讯接口隔离的输入通道；可用做14路脉冲记数输入或14路开关量输入；其脉冲记数输入为记数值掉电存储，掉电时记数值存入EEPROM，上电后从掉电前的值开始累计。9082模块可广泛应用于各种工业控制与测量系统中。它能用于流量计量、变送器脉冲输出测量、开关状态检测等。其输出为485总线方式，ASCII码指令集兼容于NuDAM、ADAM等模块，可与其他厂家的控制模块挂在同一485总线上，便于计算机编程。3高性能工业级无线通讯模块（8110）采用高性能工业级GPRS模块，结合远程（野外）数据（监控）传输的特点，在产品的稳定性、可靠性、安全性、以及供电系统等方面经过精心考虑设计而成，标准的工业接口，支持双频网络并且集成了SIM卡使它成为一个能应用与移动计算和多媒体领域的理想GPRS数传终端，具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点，提供标准232数据口可直接与计算机、RTU、PLC、GPS接收机、数码相机、数据终端等连接，具有远程诊断、测试、监管功能，满足各行业调度或控制中心与众多远端站之间的数据采集和控制。特点：l 采用先进的嵌入式内核和电路设计，工作稳定性和通讯可靠性都有更强的保障。严格的抗干扰设计,可以在2KHZ /4KV下稳定运行。l 内嵌TCP/IP协议栈，包括TCP、UDP、FTP、SOCKET、TELNET、POP3、SMTP、HTTP等，适用于更全面和广阔的应用。l 高速传输：GPRS网络的传输速度最快将达到171.2Kbps，速率的高低取决于移动运营商的网络设置，根据中国移动的网络情况，目前可提供2040Kbps的稳定数据传输。l 永远在线、按流量计费：XHGPRS上电即自动拨号上网，一直在线，断线重拨连接；按照接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量传递时，不收费用。l 应用灵活、方便：XHGPRS采用标准的RS-232接口和通用开关量IO口，只要跟用户设备连上，插入SIM卡、接上电源即可。l 组网简单、迅速、灵活：不依赖于运营商交换中心的数据接口设备，通过Internet网络随时随地的构建覆盖全中国的虚拟移动数据通信专用网络。l 支持多种工作模式，除了提供标准的通用功能外，还可根据用户的特殊需求定制功能。l 内置看门狗，具备异常重起。采用多种判断和纠错机制，保证DTU的长期稳定运行。l 可使用短信控制DTU运行，既可节省费用，又可监控DTU的运行情况。l 串口、远程、短信三中参数配置模式。l 提供2路开关量输出、1路开关量输入，用来目前指示开关状态和节能控制，客户也可以定制单独使用这三个预留接口。l 接口： RS232、RS485、PCMCIA。l 安装灵活、使用方便、可靠。l 支持VPN安全功能。l 支持透明数据传输与协议转换 。4.接口及通讯协议4.1 GPRS（LQ8110）：RS485通讯接口， 9600,n,8,1； UDP CLIENT2 通讯协议； 4.2 EDA9033D： RS485通讯接口， 9600,n,8,1； MODBUS通讯协议； 4.3 EDA9082： RS485通讯接口， 9600,n,8,1； LC-02 HEX通讯协议；5.电源 AC220V供电；6.测量精度电压、电流等优于0.2，其它电量优于0.5；7.工作环境工作环境温度：-20+70，相对湿度：(50，3090无凝结)； 8.安装方式 螺丝固定在配电柜前门内侧 注意事项:GPRS天线要安装在箱体开孔的位置. 9.安装尺寸35CM*20CM*6CM10. 技术指标（1） 系统容量： 采集模块个数：不受限制； 系统容量：原则上不受限制每表一号，实际可根据需要和主站电脑的容量确定；（2）通信距离： 无线采集模块与服务器之间采用GPRS网络作为通信介质，传输距离距离不受限制；（3）通信成功率: 无线采集模块与服务器之间，采用基于可靠连接的TCP/IP协议，通信成功率高于95%。六、系统软件配置GPRS自动抄表系统的核心部分是系统软件，它遵循DL/T645部标通讯规约，并有很强的扩展性。抄表软件系统数据库为SQL Server数据库，运行于WIN2000/XP/2003系统平台，易于使用，稳定性高。参数设置集抄设备参数：提供建立、配置、修改、删除、查询抄表设备的相关参数以及抄表用户信息等相关操作； 表类型定义：设置、修改用户自己定义的计量表的相关参 数（如：表类型、类型编号、脉冲计量参数等）； 通讯参数：设置远程抄表的相关通讯参数，支持GSM抄表、无线GPRS抄表、RS232串口直接连接抄表。 系统用户管理：建立、删除系统操作用户帐号，修改系统操作用户相关的登录信息；短信用户信息设置：建立、更改和删除报警信息的发送人，使设备报警能及时发送到相关责任人；采集时间设置：建立、更改或删除任意多个时间段，管理自动抄收数据；远程抄表：适于管理人员检查和维护系统时使用，可以自动抄表，也可以抄指定实时表码数据，抄表完毕，可以查询和打印抄表内容； 信息查询 实时抄表记录：提 供对实时抄表数据的查询、数据报表打印、修改、人工插入并输入未抄录的抄表数据等 基本报表功能外，还具有抄表数据的编辑、插入、删除等功能； 用量查询：根据计费抄表数据，计算出（当日、当月、季度、年）用电量，供用户查询、打印报表等；提供X-Y曲线参照，方便用户查询比对。功能与特点(一)安全可靠：由于电力远程抄表系统的特殊性，本系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，稳定是指系统能够724小时不间断运行，即使出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。安全性由以下几个方面构成：第一， SQL Server数据库是大型的、多用户的数据库，它的安全性高，允许多用户同时使用同一数据库而不会破坏完整性，用它来做抄表系统的数据引擎可以保证数据的安全；第二， 系统对用户实现分级授权管理功能，通过检查使用者的名字和授权密码，赋予使用者相应的操作权，借鉴银行系统的密码管理模式限制无关人员改变数据库和硬件设置。第三， 利用SIM卡的唯一性，对用户SIM卡号码进行鉴别授权，在网络侧对SIM卡号和APN进行绑定，划定用户可接入某系统的范围,只有属于指定行业的SIM卡手机号才能访问专用APN，移动终端与数据中心采用中国移动分配的专门的APN进行无线网络接入，普通的SIM卡号无法呼叫专门的APN。第四， 数据加密：通过VPN对整个数据传送过程进行加密保护。第五， 网络接入安全鉴定机制：采用防火墙软件，设置网络鉴权和安全防范功能，保障系统安全。(二)完善的系统日志：系统日志记录了进入系统，离开系统，采集，查询，设置硬件，改变运行参数操作等及操作者，操作时间，凡是改变数据库的操作都被记录下来，以备查询。(三)抄表速度快：抄表快、数据准确。系统自动对所有在线模块进行轮循采集，20分钟之内即可采集数百个远抄模块，且每个数据块都有效验码，保证了传输的准确性。(四)自动抄表功能：按照设置的抄表开始时间和抄表间隔，到预定的抄表时刻，系统便会依次轮循采集数据。对于抄不上数据，系统会自动补抄或人工发命令补抄。(五)掉电保存功能：系统在掉电10年内数据不丢失，重新加电后恢复断电前数据。(六)防盗及防窃电功能：模块配备2路门磁开关量输入，开关数据实时传输至数据中心，可有效防止变压器被盗案件的发生；同时，模块配备的9033D，测量精度达到0.2级水平，可配合9082进行比较，从而能有效防止窃电现象。(七)设备管理功能，如告警：开箱告警、缺相告警、逆相告警、电压电流超限告警、过载告警、功率因数报警、谐波告警等；告警选项可以进行设置，用户可以自主选择报警功能和种类，也可不报警。(八)本系统结合移动公司的短信平台，在告警时，可根据具体内容发短信给相关的管理人员。(九)历史记录查询 系统可以方便地进行各个用户的历史记录查询，可以方便地查询到该用户在某个时间内的电流、电压、谐波、功率因数等信息，也可对数据进行图形显示，便于查看和管理。(十)汇总电量 可以对某个用户在任意时间段内的电量进行汇总分析。(十一)曲线汇总：对某个用户在任意时间段内的电压、电流、负载、功率因数、谐波等参数进行直观的表示。(十二)谐波电量、电网健康指数实时显示，有利于针对威胁电网运行的因素进行有效治理。七、总结对于电力部门来说，远程抄表一直是一件非常头疼的事情，需要投入大量的人力、