電能計量自動抄表技術(shù)分析

邢雪瑩 郭旭鵬

摘 要：隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，電能計量的準確性成為人們關(guān)注的焦點。電能計量的數(shù)據(jù)是電力企業(yè)和用電客戶進行電費核算的依據(jù)，而長期以來我國電能計量都是采用人工抄表的方式，不僅存在著效率低、勞動強度大，同時其準確性也無法保證。目前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電能計量自動抄表系統(tǒng)得以廣泛的應(yīng)用，這是電能管理現(xiàn)代化的具體體現(xiàn)，充分的實現(xiàn)了計量數(shù)據(jù)的自動采集、傳輸和處理。文章分析了電能計量自動抄表系統(tǒng)的構(gòu)成、技術(shù)和特點。

關(guān)鍵詞：電計量；自動化；解析

1 電能計量自動抄表系統(tǒng)的構(gòu)成

1.1 前端采集子系統(tǒng)

電能計量自動抄表系統(tǒng)由于在采集方式上存在著不同，所以可分為本地和遠程兩種自動抄表系統(tǒng)。本地自動抄表系統(tǒng)是利用加裝了紅外轉(zhuǎn)換裝置的電能表，利用紅外信號將電量進行置換，利用便攜式抄表微型計算機在現(xiàn)場內(nèi)就可以實現(xiàn)自動抄表，而不需要進行接觸即可讀取數(shù)據(jù)。而對于遠程自動抄表系統(tǒng)則首先需要用戶使用的是電子式電能表，或是使用機電脈沖式電能表，但需要加裝光電轉(zhuǎn)換器才行。這樣電能表即可以作為遠程自動抄表系統(tǒng)的前端，將用戶的用電量以脈沖的形式來傳遞給上一級數(shù)據(jù)采集裝置，由于當前所用的遠程自動抄表系統(tǒng)多數(shù)時候采用的是兩級式數(shù)據(jù)匯集結(jié)構(gòu)，這樣則需要在用戶生活小區(qū)及配電變壓器兩處進行采集器的安裝，從而實現(xiàn)小區(qū)內(nèi)采集器進行收集若干電能表的讀數(shù)， 然后傳輸給配電變壓器的集中器上，這樣系統(tǒng)則可以定期從配電變壓器集中器上進行數(shù)據(jù)的讀取，完成遠程自動抄表。

1.2 通信子系統(tǒng)

采集完成的數(shù)據(jù)需要傳輸給控制中心，這就需要一個數(shù)據(jù)的傳輸通道，而通信子系統(tǒng)即作為控制中心的傳輸信道，在實際工作中其實通信子系統(tǒng)的構(gòu)成有多種方案，但除了要考慮環(huán)境的適應(yīng)情況外，還對成本具有一定的要求，所以通信子系統(tǒng)通常都會按照介質(zhì)的不同而分為光纖傳輸、無線傳輸、電話線傳輸和低壓電力線載波傳輸四種。

當前光纖通信具有非常大的優(yōu)勢，其不僅頻帶較寬，而且傳輸速率高和傳輸距離遠，這都是其他通信所無法比擬的，抗干擾性也較強，對于上層通信網(wǎng)具有非常好的適用性。但由于其在安裝過程中受到結(jié)構(gòu)的限制，同時其成本也較高，所以在當前的自動抄表系統(tǒng)中應(yīng)用的還較少。而當用戶較為分散時，其位于一個較大的范圍內(nèi)，在這種情況下，通常會采用無線通信，其可以利用某個頻點上以散射通信方式進行，其具有較大的通信容量，傳輸距離也較完，而且可以通過中繼站來使傳輸?shù)木嚯x得到進一步的延伸，傳輸?shù)念l帶也較寬，所以在當前的自動抄表系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，保證了數(shù)據(jù)傳輸通道的高效、便捷和可靠性，但由于無線通信需申請頻點使用權(quán)，一旦頻點使用不合理，則會導(dǎo)致相鄰信道之間產(chǎn)生相互干擾的情況發(fā)生。電話線傳輸是利用租用電話線來進行通信，通過調(diào)制解調(diào)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)出和接收，具有傳輸數(shù)據(jù)具有較好的可靠性及投資少的特點，但線路通信時間較長。低壓電力線載波通信利用低壓電力線作為系統(tǒng)前端的數(shù)據(jù)傳輸信道。其基本原理是：在發(fā)送數(shù)據(jù)時，先將數(shù)據(jù)調(diào)制到高頻載波上，經(jīng)功率放大后耦合到電力線上。此高頻信號經(jīng)電力線路傳輸?shù)浇邮辗?，接收機通過耦合電路將高頻信號分離，濾去干擾信號后放大，再經(jīng)解調(diào)電路還原成二進制數(shù)字信號。此種通信有效的使前幾種通信方法在應(yīng)用時所存在的問題得到避免，其直接利用配電網(wǎng)絡(luò)， 不僅降低了成本，同時對于運營管理費也十分有利，具有非常好的發(fā)展前景，所以只需解決其電力線上的干擾問題，提高通信的可靠性，此種通信方式就可以廣泛的進行應(yīng)用。

1.3 中心處理子系統(tǒng)

而在整個自動抄表系統(tǒng)中中心處理子系統(tǒng)是作為系統(tǒng)的最上層位置，其主要由中心站和相關(guān)的軟件所組成，所收集的所用用戶信息都需要經(jīng)過信道集中到中心處理子系統(tǒng)中，然后管理人員利用相應(yīng)的軟件來對這些數(shù)據(jù)進行匯總和分析，從而做出正確的決策。而中心處理子系統(tǒng)如果在硬件允許的條件下，還可以實現(xiàn)直接發(fā)號指令的作用，實現(xiàn)對用戶用電行為的控制和操作。

2 電能計量自動抄表技術(shù)

2.1 電能表

當前隨著各項技術(shù)的快速發(fā)展，使電能計量自動抄表技術(shù)有了更好的發(fā)展基礎(chǔ)，在傳感器、自動化儀表以及集成電路技術(shù)的發(fā)展下使得機電脈沖式和電子式電能表都能有效的滿足當前電能計量自動抄表的需求。

2.2 采集器和集中器

采集器和集中器是匯聚電能表電量數(shù)據(jù)的裝置，由單片機、存儲器和接口電路等構(gòu)成，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了較成熟的產(chǎn)品。

2.3 通信信道

在電能計量自動抄表系統(tǒng)中，其通信子系統(tǒng)是其中最為關(guān)鍵的技術(shù)，所以在實際工作中，在對數(shù)據(jù)通信方式進行選取時需要考慮多種因素的影響，如地理環(huán)境、用電行為、技術(shù)水平、管理體制及成本等。在這方面由于一些發(fā)達國家研究的較早，所以在各方面都較為規(guī)范和完備，因此在目前利用最為廣泛的即是低壓電力線載波技術(shù)。而我國由于這方面起步較晚，而且受制因素較多，所以使用最多的還是電話線通信技術(shù)，只是在近幾年，擴頻技術(shù)得到了較快的發(fā)展，使干擾問題得到了逐步的解決，所以在自動抄表技術(shù)中低壓電力線載波通信方式才得以推廣開來，且效果較為顯著。

3 電能計量自動抄表技術(shù)的熱點

3.1 電力線載波通信

電力線載波通信，是將信息調(diào)制為高頻信號（一般為50-500kHz）并疊加在電力線路上進行通信的技術(shù)。其優(yōu)勢是利用電力線作為通信信道，不必另外鋪設(shè)通信信道，大大節(jié)省投資，維護工作量少，可靈活實現(xiàn)“即插即用”。目前，國內(nèi)10kV以上電壓等級的高壓電力線載波技術(shù)已經(jīng)較成熟，但低壓電力網(wǎng)絡(luò)上的載波通信還未能達到令人滿意的水平，這在一定程度上制約了電能計量自動抄表技術(shù)在我國的實際應(yīng)用。

3.2 無線擴頻通信

擴頻技術(shù)是一種無線通信方式，把發(fā)送的信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后由擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號，以擴展信號的頻譜，通過相關(guān)接收，用相同的頻碼序列解擴，最后經(jīng)信息解調(diào)，恢復(fù)出原始信息。此通信方式可以實現(xiàn)較遠的通信距離，而且抗干擾能力是其他通信方法無法比擬的，安全保密性能極佳。所以其在自動抄表系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，且取得了較好的效果。

3.3 復(fù)合通信

這是一種將各種通信技術(shù)進行綜合使用的方法，目的都是為了實現(xiàn)自動抄表的需求，即在抄表過程中在不同的通信階段采用不同的通信方式，而在實際通信方案制定時具體采用哪種復(fù)合的方式，則需要根據(jù)實際情況來進行具體考慮。

3.4 自動抄表的安全性

自動抄表的安全性主要是指數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩爸行奶幚碜酉到y(tǒng)的安全，由于自動抄表過程中需要對所采集來的數(shù)據(jù)利用信道進行傳輸，所以需要確保傳輸?shù)陌踩涂煽啃?。而中收處理子系統(tǒng)主要利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，所以需要做好來自于黑客、病毒的、操作人員失誤及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等方面的安全隱患，采取預(yù)防和保護措施，通過對各種現(xiàn)代化技術(shù)進行綜合的應(yīng)用，從而實現(xiàn)子系統(tǒng)的安全。

4 結(jié)束語

近幾年我國電網(wǎng)進入了快速建設(shè)階段，其無論是運營還是管理方面都開始向現(xiàn)代化和商業(yè)化的方向發(fā)展，為了更好的與當前市場經(jīng)濟形勢相適應(yīng)，自動化抄表系統(tǒng)作為電力走向市場的最主要技術(shù)保障開始進行廣泛的應(yīng)用。其是一種集各種先進技術(shù)于一體的系統(tǒng)，此系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，對于電能計量系統(tǒng)管理起到積極的促進作用，同時也有效的保證了電費計量的準確性，使客戶和電力企業(yè)的利益都得到很好的保障。

參考文獻

[1]趙俊秋.計量自動化系統(tǒng)的一體化設(shè)計與應(yīng)用研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2009.

[2]趙寧，葉鍵.擴頻技術(shù)及其在自動抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電測與儀表，1999（8）.