淺談智能電表的遠程抄表系統(tǒng)

龐海英

摘要：電力系統(tǒng)是否能安全、順暢地運行，某種程度上是由線損管理水平來決定的。受不同因素的限制，國家電網(wǎng)實際的線損程度相當(dāng)嚴(yán)重，降低了電力系統(tǒng)原本的安全性，同時也對經(jīng)濟增長造成諸多的阻力。科技創(chuàng)新后，自動化抄表技術(shù)在當(dāng)代電力系統(tǒng)中得到較多的普及。本文介紹了智能電表的遠程抄表系統(tǒng)的構(gòu)成與應(yīng)用。隨著通訊技術(shù)的發(fā)展，智能電表的遠程抄表技術(shù)將實現(xiàn)全面覆蓋。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；智能電表；遠程抄表技術(shù)

1.抄表模式的轉(zhuǎn)變

電力科技的進步與信息科學(xué)的創(chuàng)新，將中國電力科技推向了全新的網(wǎng)絡(luò)時代。而遠程抄表，實際上運用計算機或是相關(guān)的通訊技術(shù)，對用電信息進行遠程采集，同時也可以對用戶日常的用電情況作出測量或是監(jiān)測。遠程抄表轉(zhuǎn)變了從前的人工抄表模式，相較于人工抄表，其效率上升了，結(jié)果也更為精準(zhǔn)。

2.遠程抄表技術(shù)

為實現(xiàn)智能電表的信息近距離采集、維護，智能電表集成了485通信模塊、紅外通信模塊。為便于電力部門遠程數(shù)據(jù)收集，智能電表已逐步集成遠程抄表系統(tǒng)，實現(xiàn)電表信息的雙向交流。智能電表的遠程抄表系統(tǒng)一般由計量單元、采集器、集中器、數(shù)據(jù)管理層、綜合應(yīng)用層組成。采集器收集電表信息，再將數(shù)據(jù)通過集中器的移動通信模塊傳輸至以太網(wǎng)，以便供電部門綜合管理，如圖一所示。

數(shù)據(jù)采集層的采集器和集中器是遠程抄表系統(tǒng)的關(guān)鍵器件。即可將電表數(shù)據(jù)通過上行通道傳輸至數(shù)據(jù)管理層，又可將數(shù)據(jù)管理層的指令下行至電表，實現(xiàn)電表的智能通信。

目前電表通過RS485或低壓電力線載波傳輸技術(shù)，通過有線方式將電量等信息傳送至采集器。RS485總線技術(shù)具有較快的通信能力、抗干擾能力強、傳輸信號穩(wěn)定、可靠性高、低功耗、傳輸距離遠等特點。但是走線繁瑣，維護困難。低壓電力線載波傳輸是通過既有電力線纜傳輸數(shù)據(jù)，具有無需另架設(shè)網(wǎng)絡(luò)線路、傳輸速度快、傳輸距離遠等特點。但只能應(yīng)用于單相電網(wǎng)中，且易受電力網(wǎng)絡(luò)固有脈沖影響，易受低壓電器的電磁干擾。電力負荷程度嚴(yán)重影響著低壓電力載波的數(shù)據(jù)傳輸距離，在電力線纜低負荷運行時，信號傳輸距離可至幾千米。在高負荷時，卻衰減至幾十米。電表數(shù)據(jù)信息在采集器至集中器的傳輸一般采用無線通信技術(shù)，目前常用的有藍牙、Zigbee、Lo-Ra、NB-IoT等技術(shù)。

2.1藍牙技術(shù)

藍牙技術(shù)具有低成本、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，可采用調(diào)頻技術(shù)，減少同頻干擾。但是藍牙技術(shù)傳輸距只有幾十米，適合小范圍，電表數(shù)量較少的場合。

2.2Zigbee技術(shù)

Zigbee技術(shù)具有低功耗、低成本、工作可靠等特點，帶載能力強，可帶6535個通訊模塊。Zigbee技術(shù)類似于移動網(wǎng)絡(luò)基站，標(biāo)準(zhǔn)傳輸距離可至幾千米。Zigbee具有無線自組網(wǎng)功能，模塊間就近組網(wǎng)，形成穩(wěn)定、遠距離數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)鏈路中某一數(shù)傳模塊故障時，其他模塊會重新自動組網(wǎng)，隔離故障模塊，實現(xiàn)電表數(shù)據(jù)的不間斷傳輸。但是Zigbee的衍射能力弱，穿墻能力弱，障礙物對信號影響大，在建筑密集區(qū)域需要考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘枏姸鹊膯栴}。

2.3Lora技術(shù)

Lora技術(shù)具有低功率、網(wǎng)絡(luò)連接可靠、抗干擾性強、傳輸距離遠、低成本等特點。Lora網(wǎng)絡(luò)采用全球免費的頻段，一般在智能電表或采集器中集成Lora模塊，然后通過Lora網(wǎng)關(guān)控制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向通信。在低功耗的前提下，實現(xiàn)超遠距離傳輸，最高可達到幾十千米的傳輸距離，即使在密集的城市群，也可達到2千多米的傳輸距離。Lora網(wǎng)關(guān)可實現(xiàn)對通訊模塊的精準(zhǔn)定位，便于網(wǎng)絡(luò)的維護。內(nèi)置Lora技術(shù)的網(wǎng)關(guān)或集中器可實現(xiàn)多信道的數(shù)據(jù)處理，但隨著Lora的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)部署的增多，互相之間會形成頻譜干擾。

2.4NB-IoT

NB-IoT是IoT領(lǐng)域的一個新興技術(shù)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接。NB-IoT具備功耗低、傳輸遠、運營成本低、支持多用戶訪問等優(yōu)勢。NB-IOT具有超強連接能力，在同一基站下，可以比現(xiàn)有無線技術(shù)提供50倍以上的用戶接入數(shù)。支持低延時敏感度、超低的設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。目前國內(nèi)三大運行商積極推進NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，因此NB-IoT無需重新建網(wǎng)。NB-IoT適用于遠距離低速數(shù)據(jù)傳輸，特別是非實時低頻次數(shù)據(jù)傳輸，因此NB-IoT非常適合應(yīng)用于無線抄表領(lǐng)域。

3.遠程抄表系統(tǒng)的應(yīng)用

藍牙技術(shù)是最早應(yīng)用于遠程抄表系統(tǒng)的技術(shù)之一，已具備成熟的技術(shù)應(yīng)用。目前，市場提供多種藍牙模塊，可與各種類型的電表（如單相電表、三相電表等）良好配合。同時，藍牙技術(shù)無需另架設(shè)基站，大大節(jié)約了應(yīng)用成本，在酒店、出租型公寓等小型區(qū)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。

Zigbee技術(shù)的自組網(wǎng)功能，有效的降低了智能電表的維護成本，利于智能電表的故障診斷。短距離內(nèi)，Zigbee技術(shù)的抗干擾能力強，因此一般用于大型工廠等環(huán)境復(fù)雜的場所。

Lora技術(shù)的低功耗、帶載通訊模塊多、傳輸距離遠等特點，使其常用于偏遠或地況條件特殊的城鎮(zhèn)，例如山區(qū)、牧區(qū)等區(qū)域。

NB-IoT技術(shù)可利用運營商的基站網(wǎng)絡(luò)，能夠很好的銜接城市網(wǎng)絡(luò)。雖然需要支付一定的運營費用，但是對于幾十、百萬以上常駐人口的城市，避免了基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，利用現(xiàn)有高效、快速的網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)大大節(jié)約了運營成本。NB-IoT技術(shù)作為新興技術(shù)，能夠遠距離通信，實現(xiàn)大量用戶的快速接入訪問，實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)通信等特點，使其在城市中的智能電表領(lǐng)域得到大量的應(yīng)用。

某公司的水源地架空線路分布較廣，最遠距離離廠區(qū)約為25km，用電設(shè)備分散，設(shè)備間隔距離較遠，給抄表工作帶來很多不便，為便于井群設(shè)備用電量管理，于2016年，某公司采用了應(yīng)用Zigbee技術(shù)的智能電表，用于遠程電量信息采集。再通過集成移動卡的集中器，通過移動基站，將電表數(shù)據(jù)傳輸至信息管理系統(tǒng)。使用此類智能電表后，極大的方便了某公司的電量管理工作，實現(xiàn)設(shè)備用電量的實時監(jiān)控，便于設(shè)備的維護管理。

4.智能電表遠程抄表技術(shù)展望

智能電表的遠程抄表技術(shù)的普及應(yīng)用，將大幅度的降低企業(yè)的運作成本，便于電力部門了解用戶對電力的使用情況，同時方便用戶對用電信息的查詢。實現(xiàn)電能的智能化利用，提高經(jīng)濟效益，保障人們對智能電表的合理需求。隨著通訊技術(shù)的發(fā)展，智能化系統(tǒng)正日益完善，智能電表的遠程抄表技術(shù)正呈現(xiàn)多樣化的發(fā)展趨勢，不同的技術(shù)應(yīng)用于不同的場景，最終實現(xiàn)智能電表的全面覆蓋，實現(xiàn)國家的智能電網(wǎng)戰(zhàn)略。

結(jié)語

總體來看，自動化抄表技術(shù)在智能電能表以及抄表系統(tǒng)中的引入，適應(yīng)了電力自動化的現(xiàn)實需求。在此基礎(chǔ)上，采集得來的數(shù)據(jù)也比較精準(zhǔn)。分類管理中，更接近預(yù)定模式。增加對電力行業(yè)的調(diào)控力度，引入前沿的手段找出電力系統(tǒng)中的相關(guān)問題，可以對線損進行集中管理，為國家電網(wǎng)的運行提供安全、長效的保障。

參考文獻：

[1]燕飛。淺談電能表發(fā)展歷程[J].建筑工程，2016：28-29.