網(wǎng)絡(luò)化電能表和配網(wǎng)采集技術(shù)探究

張波

摘要：隨著高新科技的快速發(fā)展，自動抄表技術(shù)得到前所未有的發(fā)展，而通過向低壓配網(wǎng)中小電力用戶普及電能量采集，在低壓用戶采集系統(tǒng)和管理系統(tǒng)中應用網(wǎng)絡(luò)化電能表將會有非常重要的意義，因此有必要對網(wǎng)絡(luò)化電能表和配網(wǎng)采集技術(shù)進行研究。文章從新一代民用網(wǎng)絡(luò)化電能表的發(fā)展過程以及對民用網(wǎng)絡(luò)電能表發(fā)展的看法等方面進行了闡述。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)化電能表；低壓配網(wǎng)采集技術(shù)；中小電力用戶；電能量采集；電力系統(tǒng) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM933 文章編號：1009-2374（2016）19-0136-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.065

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展和通信技術(shù)水平的不斷提高，電子式的智能表得到廣泛的應用，具有遠程通信功能的電能表逐漸被人們認可并得到快速發(fā)展。經(jīng)過科研人員多年的努力，我國已經(jīng)形成了電能量實時采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要以計算機主站為依托，對于解決公司計量點監(jiān)控、線損分析和電費回收等一系列難題具有非常重要的意義。除此之外，還為電力公司創(chuàng)造更多的增值服務，例如為用電客戶提供網(wǎng)絡(luò)付費、歷史查詢以及經(jīng)濟合理用電建議等。然而，在起初的實施采集系統(tǒng)建設(shè)時期需要較高的投入，而且施工非常困難，加上通信技術(shù)在我國的發(fā)展還不夠成熟完善，存在各種問題，所以很難向低壓配網(wǎng)和中小用電客戶進行普及，這個過程非常困難。為了有效解決存在的問題，開始建設(shè)電能量采集網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的中小用電客戶計量計費方式，并且電力公司開始對電能計量產(chǎn)品市場加大投入和研究力度，力爭找出一種可靠有效的低壓配網(wǎng)電能采集方式來滿足需求。盡管各電力公司在實施思路方面有很大差異，而且每個公司的具體發(fā)展狀況也不盡相同，但是都以中小型電能表的網(wǎng)絡(luò)化、信息化和智能化發(fā)展為核心，從而取得更好效果。

1 新一代民用網(wǎng)絡(luò)化電能表的發(fā)展過程

1.1 基于RS485通信方式的網(wǎng)絡(luò)表

在20世紀末我國開始研制新一代民用網(wǎng)絡(luò)化電能表，由于沒有完備的通信技術(shù)，所以應當通過調(diào)制解調(diào)器通信的方式來解決這一難題。隨著科學技術(shù)的進一步發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)表開始采用同軸混合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，該技術(shù)具有先進可靠的優(yōu)勢，主要采用主干網(wǎng)用同軸電纜布線，到用戶側(cè)采用轉(zhuǎn)接器把同軸線轉(zhuǎn)換成RS485通信線，然后再進入電能表。這種方式在末端增加了節(jié)點，有利于網(wǎng)絡(luò)維護的工作，同時在居民樓內(nèi)采用485布線來保證網(wǎng)絡(luò)表的可靠運行。隨著信道的穩(wěn)定和網(wǎng)絡(luò)表通信規(guī)則的日益規(guī)范，網(wǎng)絡(luò)表開始使用通信規(guī)約的數(shù)據(jù)集，并根據(jù)各個地區(qū)的通信規(guī)約制定了適合當?shù)匕l(fā)展的網(wǎng)絡(luò)通信規(guī)約，為了保證運行的安全可靠，還增加了集合命令的擴展和加密指令的安全性設(shè)計，從而取得一定的成效。

經(jīng)過幾年的發(fā)展，在21世紀初開始小批量地安裝網(wǎng)絡(luò)表，電價執(zhí)行的是普通居民的電價，運行成功以后接著在很多地區(qū)開始試行，現(xiàn)實進行項目實踐，然后到一戶一表的改造，從而使網(wǎng)絡(luò)表的規(guī)模不斷擴大。到2006年，一些大城市已經(jīng)開始建設(shè)實施網(wǎng)絡(luò)售電系統(tǒng)并上線運行，改變了之前基層供電公司的分散式管理運行，取而代之的是電力公司集中管理運行的飛躍，并且電費也是集中管理，真正實現(xiàn)營銷系統(tǒng)的互聯(lián)，促進電力行業(yè)的更快發(fā)展。

1.2 基于電力線載波通信方式的網(wǎng)絡(luò)表

對于電力線載波的低壓采集技術(shù)最早是2006年的黑龍江電力公司開始，然后在此基礎(chǔ)上開始建立統(tǒng)一的電能信息采集和管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括所有的用電戶，而且能夠?qū)崿F(xiàn)用戶電能量信息的自動采集、用戶電量數(shù)據(jù)的自動發(fā)行、電量的自動統(tǒng)計計算以及線損的日常科學管理。接著在一年中經(jīng)過深入研究，黑龍江省的電力公司發(fā)表了《黑龍江省電能信息與采集系統(tǒng)》技術(shù)規(guī)范，其中包括集中器通信規(guī)范、主站功能規(guī)范、系統(tǒng)檢驗規(guī)范、電力表通信規(guī)范、集中器招標技術(shù)條件、IEC62056電能表計通信規(guī)范和低壓載波通信協(xié)議集。在一些難度較大城市的低壓路線開始進行試點，全程聯(lián)調(diào)測試了主站、電能表和集中器等。隨著試點的增加，系統(tǒng)工程實施成本評估有了可靠的理論依據(jù)，并大力建設(shè)改造。通過使用載波技術(shù)進行電能信息采集，不僅能夠打破低壓載波技術(shù)不能大規(guī)模應用的缺陷，而且有利于拓展各個地區(qū)電力公司建設(shè)電能采集系統(tǒng)，從而促進電力公司的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。根據(jù)黑龍江地區(qū)發(fā)展電力線載波通信方式的網(wǎng)絡(luò)表可以得出結(jié)論，實行電力公司牽頭制定標準，對廠商技術(shù)的研發(fā)能夠起到很好的推動作用，而且隨著研究力度的加大以及技術(shù)規(guī)范的制定，能夠使系統(tǒng)的運行有可靠的保證。此外，基礎(chǔ)到位的工作、完整的信息、嚴謹?shù)木W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有利于實現(xiàn)低壓載波通信的

成功。

2 民用網(wǎng)絡(luò)電能表發(fā)展分析

2.1 網(wǎng)絡(luò)電能表具有不可比擬的優(yōu)越性

第一，從先進性的角度來看，網(wǎng)絡(luò)電能表通過將表計功能和系統(tǒng)功能結(jié)合能夠發(fā)揮信息管理系統(tǒng)的資源整合能力，這樣不僅顧及到供方的利益，還考慮到了需求方的利益，在交易的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)信息資源的透明和共享，使電力公司的服務水平不斷提高，從而更好地滿足廣大用戶的需求，這是其非常重要的優(yōu)勢；第二，從應用意義的角度來看，當前最先進的居民點電力計量計費方式就是網(wǎng)絡(luò)電能表的通信技術(shù)結(jié)合預付技術(shù)，這樣不僅便利用戶，也給電力公司帶來很多好處。隨著技術(shù)的進步，圍繞IC卡式電能表加上ESAM硬件加密技術(shù)建立起的安全保護體系，使網(wǎng)絡(luò)電能表的應用更加廣泛，而且會進一步拓展付費手段和方式。這種基于硬件加密技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)預付方式具有很大的發(fā)展?jié)摿Γ粌H有安全的機制，而且還具備雙向通信能力，在數(shù)據(jù)傳輸方面也比STS協(xié)議具有優(yōu)勢，因此在今后具有非常大的發(fā)展?jié)摿Γ坏谌瑥陌l(fā)展?jié)摿Φ慕嵌瓤矗W(wǎng)絡(luò)電能表主要依靠的是先進的通信技術(shù)，具有非常大的發(fā)展?jié)摿ΑＭㄟ^在黑龍江網(wǎng)絡(luò)電能表試點可以看出，電力線載波的通信方式有利于降低初期的投入，而且在運行的過程中成本較低，也比較安全穩(wěn)定，后期獲得的效益也很高。從信息的容量方面來看，通過選擇以太網(wǎng)，尤其是在新建高檔樓宇的低壓計量點的使用中，為用戶提供了更多服務，同時也為電力公司提供更多的增值額，促進電力公司更快發(fā)展。

2.2 網(wǎng)絡(luò)化電能表的發(fā)展為電能計量專業(yè)提出更多新的要求

隨著新型網(wǎng)絡(luò)化電能表的快速發(fā)展，對電能表制造商和電力公司計量專業(yè)都提出了更高的要求。具體來說，網(wǎng)絡(luò)電能表的發(fā)展通過把電能表和管理系統(tǒng)的聯(lián)系，能夠體現(xiàn)電力公司的意識，所以電力公司要時常注意新技術(shù)的發(fā)展狀況，并積極應用到網(wǎng)絡(luò)電能表市場當中，從而更好地服務于電力公司的營銷管理系統(tǒng)；另外，在今后研究新技術(shù)的過程中應當注意解決檢測標準和檢測手段等難題，并注重提高和控制產(chǎn)品的質(zhì)量，從而更好地服務廣大用戶，最終也促進電力公司的快速

發(fā)展。

3 配電網(wǎng)采集技術(shù)發(fā)展方向及趨勢

面對當前社會經(jīng)濟發(fā)展對電力的需求越來越多，很多地區(qū)都存在著電力供應緊張的局面。而電力負荷的不斷增加以及經(jīng)濟環(huán)境等因素都對現(xiàn)代配電網(wǎng)產(chǎn)生了很大的影響。面對不斷增大的電網(wǎng)規(guī)模，電網(wǎng)的運行以及控制難度也隨之增加，因此，需要加強對配電網(wǎng)采集技術(shù)的運用。

國家電網(wǎng)公司提出要建設(shè)具有以數(shù)字化、信息化、自動化、互動化為特征的統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)，并以統(tǒng)一堅強、安全可靠、經(jīng)濟高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動為建設(shè)目標。

技術(shù)上，智能電網(wǎng)主要分為高級量測體系、高級配電運行、高級輸電運行和高級資產(chǎn)管理等。智能電網(wǎng)主要分為智能輸電網(wǎng)和智能配電網(wǎng)。智能輸電網(wǎng)主要是為了提高其穩(wěn)定性和安全性，盡可能地降低權(quán)威的停電風險，從而實現(xiàn)能源的廣域優(yōu)化配置和大規(guī)模可再生能源的集約化開發(fā)。智能配電網(wǎng)通過利用先進的科學技術(shù)實現(xiàn)了電網(wǎng)的自動化、智能化和信息化，使用戶和配電網(wǎng)之間的聯(lián)系日益加強，為用戶提供了更多的便利。智能電網(wǎng)中發(fā)展智能配電網(wǎng)是必然趨勢。電力系統(tǒng)智能配電網(wǎng)中電氣量的同步采集對輸電線路參數(shù)的在線測量、電網(wǎng)狀態(tài)檢測、輸電線路精確故障定位、基于兩端同步采集的線路縱差保護等都具有重要的意義。傳統(tǒng)配電網(wǎng)中信息采集所應用的無線電波廣播對時、基于通信信道和基于參考向量等同步方法有各式各樣的缺點或不足。美國的全球定位系統(tǒng)（GPS）以及我國自主開發(fā)的北斗系統(tǒng)在未來一段時期內(nèi)將是我國電力系統(tǒng)授時的主要基準源。GPS和北斗系統(tǒng)應用已十分廣泛，以GPS、北斗為代表的衛(wèi)星導航應用產(chǎn)品，可輕松地實現(xiàn)定位授時的功能，在當今社會獲取信息來源起著非常重要的作用。在我國，GPS系統(tǒng)和北斗導航系統(tǒng)在各個領(lǐng)域的衛(wèi)星授時系統(tǒng)中應用最廣泛。目前電力系統(tǒng)授時信號傳輸模式有多種，主要有通過無線電波對時、基于通信信道和基于參考向量等。具體來說，有基于各種協(xié)議（如NMEA.0183協(xié)議）的無線傳輸方式、基于以太網(wǎng)方式、基于電源載波電源線方式等。

4 結(jié)語

隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，電力行業(yè)想要在激烈的市場競爭中立足就要重視市場營銷工作，著眼于市場需求，同時根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況加快營銷基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，通過科技創(chuàng)新帶動發(fā)展，從而滿足廣大用戶的消費需求。但是在選擇網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和實現(xiàn)方式時，要從長遠目標出發(fā)，根據(jù)實際情況綜合考慮經(jīng)濟成本和發(fā)展前景，從而促進電力行業(yè)更好更快的發(fā)展。

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（責任編輯：秦遜玉）