電網從挨家挨戶手工抄電錶進化到遠程自動抄表的智能電網時代

2020-12-05 匯聚魔杖

隨著科學技術的發展,在中國約960萬平方千米的陸地上實現了挨家挨戶的手工抄電錶到不需要人力抄表的智能電網時代的飛速跨越。

以前,每個月我們都能看到肩膀扛著加長杆的放大鏡或樓梯、手裡拿著一本厚厚的記電本、滿頭大汗甚至溼了衣服的電錶抄報員走巷串戶。在很多偏遠的地區甚至需要跋山涉水去超表。

在當時抄表員被譽為是鐵飯碗,這碗飯並不好吃,因為工作單調辛苦、會遇到惡劣環境、抄表的難度大、效率低。

由於電是用了之後再付錢,所以造成了電費拖欠的現象非常嚴重,私接電也是一種非常普遍的現象。各個地區的電力系統調度、營業、監控自成系統,缺乏統一的基礎用電數據造成嚴重的資源浪費,所以停電在以前也是特別正常的一件事情。

這一切都歸咎於老式的電錶只能用來計量用電,電網只能用來傳輸電。

老式電錶叫感應式單相電能表又稱機械式單相電能表,它是利用電磁感應原理設計的。

當交流電通過電壓線圈時,在電壓元件鐵芯中會產生一個交變磁場,這個磁場經過伸入鋁盤下部的回磁板穿過鋁盤構成磁回來,並在鋁盤上產生渦流。當交流電通過電流線圈時,會在電流元件鐵芯中產生一個交變磁場,這個磁場通過鐵芯柱的一端穿出鋁盤,又經過鐵芯柱的另一端穿入鋁盤,構成閉合的磁場。電壓線圈和電流線圈產生的兩個交變磁場及產生的渦流與制動永磁鐵產生的磁場相互作用產生制動力矩。制動力矩的大小是隨著鋁盤轉速的增大而增加,與鋁盤轉速成正比。只有制動力矩與轉動力矩平衡時,鋁盤才能勻速轉動。在蝸杆和齒輪的帶動下,使計數器計數,顯示電量。

傳統的老式電錶由於是採用機械式計量,所以會受很多環境因素影響,這種電錶的穩定性和計量精度是比較差的。電錶內的鋁片選擇也會產生較大的功耗,而且沒有辦法防止偷電的行為,需要人工定期抄表。

隨著單片機和集成電路的發展,電子電能表開始逐步替換傳統老式電錶

電子式電錶裡面沒有笨重的鐵芯結構,所以它的重量很輕。通過晶片計量的方式計量精度提高很多且受環境的影響很小,由於沒有機械結構功耗也低了很多。

電子式電錶仍然要人工抄表,但它的出現為預付費電錶的出現奠定了基礎。

插入式預付費電錶和電子式電錶的原理是一樣的,不過它在電子式電錶的基礎上加入了計費的功能。

使用時,需要攜帶IC購電卡到供電部門或社區購電進行充值,被寫入數據的IC購電卡插入電錶就能通電。

插入式預付費電錶不再需要人工抄表,如果用戶欠費或有用電異常行為就會斷電。在用戶每次進行充值的操作時,購電系統就可以記錄用戶的用電量及用電行為。預付費電錶的出現極大縮減了電力本門人工抄報的人工成本,也為階梯式電價、智能電錶、智能電網的出現奠定了堅實的基礎。

智能電網時代

智能電網是建立在集成、高速雙向通信網絡的基礎上,通過先進的傳感和測量等技術設備,實現電網安全可靠和經濟高效的目標,它具有信息化、數位化、自動化和互動化等特徵。

智能電錶去掉了預付費的插卡操作,它的採集和計量參數更豐富,通過液晶顯示屏可以顯示總用電量、峰谷用電、用電功率、告警、歷史用電、實時供電、供電曲線等。

智能電錶擁有多種數據接口,既可以通過紅外通信進行手動抄表,也可以通過電腦遠程自動抄表,大大的提高了抄表精確性。也可以幫供電企業掌握客戶用電信息,第一時間獲取現場故障和異常情況,方便及時搶修,減少停電時間。

智能電錶遠程抄表的原理

不同環境下遠程抄表的方式也是有所不同的,如下圖:

方案一:目前採用較多的是電力載波表,通過電線連接到採集器,採集器通過GPRS上傳數據到遠抄伺服器(有點類似於網絡的電力貓)。方案二:大型建築、社區採用RS485總線連網的智能電錶,通過RS485總線連上採集器,採集器通過網線直接上遠抄伺服器。方案三:青年公寓,白領公寓,酒店式公寓採用wifi電錶,通過wifi遠抄伺服器,當然還有gprs電錶。方案四:物聯網智能電錶(NB-IoT電錶),通過NB-IoT網絡直接連接遠抄伺服器。

光有智能電錶還不行,還需要智能的電能收費系統

隨著售電管理模式以及用電管理方式需求的變化,我國逐漸發展了集成電路卡式預付費系統、鍵盤式電能表預付費系統和自動抄表系統三大類電力預付費系統。

通過電能預收費系統方案,可以看出你得先把錢通過銀行、微信、支付寶或者電網營業廳存到電網公司的帳戶把錢兌換成電,當你成功繳費後,銀行伺服器和電網的伺服器之間就會有協議數據傳輸,電網系統得知你充值的數據金額就會將你的充值金額告訴智能電錶。

智能電錶是最終的執行者,它知道你充了多少電、每時每刻用了多少電、快沒電了它會提醒你、沒電了它會自動斷電、充值了它會自動續電。智能電錶的數據會不間斷的和電網伺服器進行數據交換。

總結

智能電錶使電力消費更加智能、合理,但電錶偶爾也會出現技術缺陷,用戶發現問題一定要及時的向供電公司反映。

電力公司也不能簡單粗暴地安裝,還需要加大力度普及使用指南,避免群眾誤認為智能電錶成為形象工程和吸金工具。

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  • 還在人工抄水電錶?是時候告別手動啦!
    為了避免欠費停水停電,住戶商家時常留意用電量和帳戶餘額;為了催繳電費,物業房東則要挨家挨戶提醒交費。傳統的人工抄讀方式逐戶抄表時要耗費很多人力和時間,而且入戶抄表很難一次完成,有時只能估計,這種方式效率低,而且很容易產生錯誤。