有關電能計量集抄技術的探討

摘 要:本文介紹了電能計量低壓集抄技術，即計量自動化系統低壓集抄子系統，從電能計量低壓集抄技術的現狀構成、特點及今后發展、建議做了較為全面的介紹。

關鍵詞:低壓集抄系統 低壓電力線 集中器

0 引言

隨著計算機技術、通訊技術、網絡技術和微電子技術的飛速發展，對自動抄表技術水平、自動抄表的投資成本、抄表的效率、可靠性和準確度、管理體制提出了更高的要求。

1 電能計量集抄技術的現狀

1.1 電能表根據電能測量機構的不同，分為機電脈沖式電子電能表和電子式電能表兩大類。目前應用最多的是電子式電能表，它通過乘法器完成對電功率的測量，可獲得最大需量、電壓、電流和功率因數等多項數據，輸出接口分為RS485接口型和低壓配電線載波接口型兩大類，可直接讀取其脈沖輸出，有的新型電能表本身安裝有多種接口，適用于模擬、數字等各種通訊模式。預計今后相當一段時間內，電能計量低壓集抄系統的終端采集裝置將以電子式電能表為主。

1.2 采集器和集中器采集器和集中器是匯聚電能表電量數據的裝置，是整個系統的核心，它能夠接受主控站命令，依次抄收并儲存各采集器中數據，然后通過一定的傳輸介質將數據傳至主控站進行數據處理。集中器具備RS485接口和電話線接口，同時具有數據采集和儲存、設置功能、遠程監控、校時功能及異常信息記錄功能。

1.3 通訊信道通訊信道的可靠性是電能計量低壓集抄技術中的關鍵。數據通訊方式的選取要綜合考慮各種因素。國內外對于不同通訊方式各有側重。在西方發達國家，對于電能計量自動抄表技術的研究起步較早，電力系統包括配電網絡較規范、完備，所以載波抄表被廣泛應用:在我國，受條件所限，較多使用公共電話網絡和RS485、總線傳輸方式抄表。近來，隨著對擴頻技術研究的深入，低壓電力線中阻抗干擾、信號衰減、噪聲干擾等問題的逐步解決，低壓電力線載波抄表方式在電能計量低壓集抄領域中，得到了進一步的推廣，具有非常廣闊的前景。

2 電能計量集抄系統的構成和特點

典型的電能計量集抄系統主要由中央數據處理系統(上位機主控站)、集中數據采集器(集中抄表器)和用戶終端(各種電能計量儀表)等三部分組成。系統的連接方式，主要有星型和總線型。星型連接是以工作主站為中心，以星型發散的形式通過通訊信道與集中器連接，形成1對N的連接形式。這種方式信道通訊數據量大，要求有一定的傳輸速率和頻寬。總線型通訊以一條串行總線連接各采集器或電能表，實行各節點的互連。這種方式信道上節點多，傳輸速率也不高，一般用于底層電能數據的采集，常見的有RS485、總線網和低壓電力線載波通訊網。

2.1 采集系統按照采集數據的通訊方式及媒介的不同，電能計量集抄可分為本地自動抄表和遠程集中抄表。

本地自動抄表方式一般是通過抄表員手持便攜式手持掌上電腦，通過其上的紅外發射和接收裝置，在紅外可視距離內，非接觸地讀取儀表數據。這種方式操作簡單方便，實現起來較可靠，且成本較低。但數據傳輸距離較短，且系統的自動化程度較低，較適合在計量儀表相對集中的城市居民區應用。

遠程集中抄表方式一般是通過RS485、總線或低壓電力線，將用戶終端計量儀表的電能脈沖，先通過一級脈沖采集器將脈沖匯總，再經過二級集中抄表器的集中抄收和記錄整理，最后通過MODEM和公共電話網絡以點對點的方式將數據傳輸到上位機中心數據處理系統，來進行統一的遠程計量數據管理、計量監控及報表結算工作。這種方式不需要抄表員到達現場，數據傳輸速度快，大大提高了抄表效率推動了電力系統自動化發展的進程。

2.2 通訊網絡數據通訊網絡的選擇是自動抄表系統的關鍵，它直接關系到系統的穩定性。通訊網絡也稱信道，即數據傳輸的通道。從集中器看，從集中器到主控站之間通訊規定為上行信道，從集中器到采集器之間通訊規定為下行信道。上行信道目前主要使用的有電話網、電力網、無線通訊網，GSM等。下行信道目前使用的主要有電力網、RS485、總線網、有線電視網等。自動抄表系統中涉及的兩段通訊網絡，每段可以相同也可以完全不同，因此可以組合出各種不同的自動抄表系統。按通訊介質不同，分為有線通訊和無線通訊。

2.2.1 有線通訊技術

①光纖傳輸:造價和安裝費用較高，但具有頻帶寬、通訊距離遠、傳輸速度高、抗干擾能力強等優點，目前廣泛應用于許多領域。

②電話線傳輸:投資小，適用范圍廣，適合不方便布線的地區。不過，這種方式傳輸數據易堵塞，且租賃費用偏高，不適合大容量系統的通訊傳輸。

③RS485總線:是目前采用較多的一種通訊方式，其傳輸數據速度較快，可靠、穩定，通訊質量較高。但布線工作大，通訊信道易受外界因素破壞，且被損壞后故障排除困難，信道后續維護工作量大。

④低壓電力線載波傳輸:是供電系統特有的一種通訊方式，它充分發揮了低壓電力線覆蓋面廣、不需要重新布線的優勢。為改善低壓電力線載波通訊的質量，實現數據的可靠傳輸，有振幅鍵控、移頻鍵控、移相鍵控、正交雙邊帶調制及無載波調幅調相等調制方式:為實現數據的高速傳輸，有窄帶通訊、雙音多頻調制、線性調頻脈沖、多路載波調制、擴頻、超窄帶及多路載波等傳輸技術。

2.2.2 無線通訊技術

①紅外線:需要通訊雙方加裝紅外收發通訊模塊，操作簡單，成本低，可在紅外可視距離內實現非接觸性抄表。此種方式對方位性要求較高，較適合于儀表相對集中的區域內使用。

②RS485通訊:需要在管理中心和集中器中加裝無線通訊模塊，不需重新組網，價格較低廉，通訊速度快，且免于維護。但系統實時性及可靠性較差，可能發生信息擁塞或丟失現象，不適合業務量大系統的應用。

在應用中，各種通訊模式都有優缺點，任何一種采用單一通訊技術的方案均很難完全滿足需要。因此，在自動抄表的不同通訊階段采用不同的通訊方式來組成自動抄表網絡。在數據傳輸量不太大、傳輸距離較近的底層數據采集階段，可以采用如紅外、總線傳輸、RS485、低壓電力線載波的通訊方式;而在集中器到數據處理中心段，則可采用光纖、無線電臺、電話線或GPRS，GSM無線通訊等，選擇什么樣的組合方式，需根據實際情況統籌考慮。

2.3 中心處理子系統中心處理子系統主要由中心處理工作站以及相應的軟件構成，是整個電能計量遠程自動抄表系統的數據管理層，所有用戶的用電信息通過信道匯集到這里，管理人員利用軟件對數據進行匯總和分析，作出相應的決策。如果硬件允許，還可直接向下級集中器或電能表發出指令，從而對用戶的用電行為實施控制，如停電、送電的遠程操作。

由于抄表要處理的數據量大，因此要求中心工作站的硬件必須有一定的運算和存儲能力。軟件上要求操作系統穩定可靠，抄表軟件必須具有處理大量數據的能力。典型的抄表軟件具有如下功能:

①可遠程設定抄表集中器和采集器內的參數:②抄收整個系統中所有電能表的數據;③中央控制站可遠程地對用戶電能表進行斷電和送電控制;④運行數據庫可生成用電量日報、月報，進行電費結算:⑤可進行查詢管理，對異常用戶給予告警。 3關于低壓集抄技術應用的建議 隨著計算機技術、通訊技術、網絡技術和微電子技術的飛速發展，對自動抄表技術水平、自動抄表的投資成本、抄表的效率、可靠性和準確度、管理體制提出了更高的要求。選擇合格的抄表終端設備:選用較為成熟的、經測試合格的產品;因地制宜選擇抄表方式:提高自動抄表技術的智能化、多元化;注意自動抄表系統自身安全性:控制系統訪問權限;制定合理、高效的安全策略;追蹤國際技術發展，縮短與國際先進抄表技術的差距，是擺在我們面前的首要問題。

4 結束語

電能計量集中抄表技術發展較快，從而使電能計量集抄技術更好地為電力系統和用戶服務。大大提高了抄表效率和數據實時抄收的可靠性，方便實時監控，推動了電力系統自動化發展的進程，具有非常廣闊的應用前景。