概述電能計(jì)量領(lǐng)域的自動(dòng)抄表技術(shù)應(yīng)用研究

遲春光

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和改革開放的不斷深入以及經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，為電能計(jì)量自動(dòng)抄表的普及奠定基礎(chǔ)。電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)是現(xiàn)代電力營(yíng)銷的重要手段，其發(fā)展的重點(diǎn)是研究通信方式。本文分析電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)抄表技術(shù)；電能；計(jì)量；應(yīng)用

一、電能自動(dòng)抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述

電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)分為直接本地抄表系統(tǒng)、本地抄表系統(tǒng)和遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)。其中直接本地自動(dòng)抄表系統(tǒng)是完成數(shù)字化的電能表加裝紅外接口，并配備手持抄表單元組成，抄表時(shí)操作人員到現(xiàn)場(chǎng)使用抄表器，非接觸地讀取數(shù)據(jù)。直接本地自動(dòng)抄表是現(xiàn)代遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)中附屬功能，在智能電能表、采集器、集中器等設(shè)備中具備直接本地自動(dòng)抄表功能，服務(wù)于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)查，故障排除，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等。而本地抄表系統(tǒng)是遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表的基層環(huán)節(jié)。

現(xiàn)在應(yīng)用的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)大多采用兩級(jí)通訊網(wǎng)絡(luò)連接的三個(gè)層面的樹狀結(jié)構(gòu)方式。其中三個(gè)層面指前端采集儀表、兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)的交匯節(jié)點(diǎn)-集中器和系統(tǒng)最終的匯集點(diǎn)-數(shù)據(jù)處理兼計(jì)費(fèi)管理中心。兩級(jí)通訊網(wǎng)分別是本地抄表網(wǎng)絡(luò)或單位的局部網(wǎng)與遠(yuǎn)程公共網(wǎng)絡(luò)，典型的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)。

二、電能計(jì)量智能技術(shù)系統(tǒng)組成

常用的電能計(jì)量智能技術(shù)系統(tǒng)，它由三個(gè)系統(tǒng)組成，分別是：前端采集子、通信子以及中心處理子系統(tǒng)。

1. 前端采集子系統(tǒng)

因?yàn)椴杉畔⒎椒ǜ鳟?，將系統(tǒng)分成了兩類，一類是本地自動(dòng)抄表系統(tǒng)，另一類是遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)。（1）本地自動(dòng)抄表系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是靠一個(gè)紅外轉(zhuǎn)換設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的，它把電量轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外信號(hào)，以此作為通信信號(hào)。工作人員在抄表時(shí)，所用到的是簡(jiǎn)單式、快捷式、穩(wěn)定式的抄表微型計(jì)算機(jī)，這樣就實(shí)現(xiàn)了非接觸式讀出數(shù)據(jù)，減少了事故的概率。（2）遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的最前端是由電子式電能表或加裝了光電轉(zhuǎn)換器的機(jī)電脈沖式電能表構(gòu)成，且機(jī)電脈沖式一般都添加了光電轉(zhuǎn)換器。同時(shí)，在整個(gè)系統(tǒng)的最前面，使用電量被轉(zhuǎn)變成電脈沖的形式傳送給上一級(jí)別的設(shè)備采集處理。當(dāng)前，在很多系統(tǒng)種，會(huì)用到兩級(jí)式數(shù)據(jù)匯聚的框架，即由安裝于用戶生活小區(qū)單元的采集器收集十幾到幾十個(gè)電能表的讀數(shù)，而安裝在配電變壓器下的集中器則負(fù)責(zé)定期從采集器讀取數(shù)據(jù)。

2. 通信子系統(tǒng)的含義

即為把數(shù)據(jù)傳遞到控制芯片的一種通道。為使其適應(yīng)多變的環(huán)境，它常常由光纖傳輸、無線信號(hào)傳輸、電話線和低壓電力線載波傳輸這四種傳遞方式，就是按照通信介質(zhì)的不同而加以區(qū)分的。而通信子系統(tǒng)又是智能技術(shù)中的核心所在。數(shù)據(jù)通信方式的選擇需要考慮的因素很多，主要有地理環(huán)境特點(diǎn)、用戶用電行為、技術(shù)水平、管理體制和投資成本等因素所限定。而我國(guó)不同地方對(duì)通信方式使用的側(cè)重點(diǎn)不同。由于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)相對(duì)是先進(jìn)的，在電力系統(tǒng)中的配電網(wǎng)絡(luò)很完善，因此低壓電力線載波技術(shù)也得以推廣；而國(guó)內(nèi)，由于受到很多因素的限制，只能依靠電話線實(shí)現(xiàn)通信。最近幾年，得益于擴(kuò)頻技術(shù)的實(shí)質(zhì)性發(fā)展，低壓電力線載波外界干擾的問題得到很大的改善，所以我國(guó)也有低壓電力線載波通信方式在電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)中的應(yīng)用有逐步推廣的趨勢(shì)。

3. 中心處理子系統(tǒng)

中心處理工作站和軟件一經(jīng)組合，就結(jié)合成中心處理子系統(tǒng)?？梢哉f，它是電能計(jì)量智能技術(shù)系統(tǒng)的核心部分，全部的資料憑借信道傳輸?shù)竭@里，工作人員憑借軟件來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，最后得到解決的方案。那么，在硬件默認(rèn)的情況下，還可向下級(jí)集中器或電能表等部件發(fā)送指令，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)用電量控制的問題。

三、電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.電能表

傳感器、自動(dòng)化儀表以及集成電路技術(shù)的發(fā)展，使得無論是機(jī)電脈沖式還是電子式電能表已能夠較好地滿足當(dāng)今電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)的需要，今后電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)的終端采集裝置將以機(jī)電脈沖式電能表和電子式電能表兩種為主。

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(jī)、存儲(chǔ)器和接口電路等構(gòu)成，現(xiàn)在的產(chǎn)品也比較成熟。

3.通信信道

電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)中的關(guān)鍵是通信子系統(tǒng)。數(shù)據(jù)通信方式選取要綜合環(huán)境特點(diǎn)、用電行為、技術(shù)水平、管理體制和投資成本等因素。國(guó)內(nèi)外對(duì)于不同通信方式各有側(cè)重，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)研究起步較早，配電網(wǎng)絡(luò)較規(guī)范、完備，低壓電力線載波技術(shù)被廣泛應(yīng)用。而我國(guó)受條件所限，較多使用電話線通信。隨著擴(kuò)頻技術(shù)研究的深入，低壓電力線載波中干擾大的問題目前已逐步得到解決，低壓電力線載波通信方式在電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)中的應(yīng)用也逐步推廣。

四、電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)未來發(fā)展展望

1.信息傳遞發(fā)展的趨勢(shì)

當(dāng)前發(fā)現(xiàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)且切實(shí)科學(xué)的通信方式有很多，具有明顯優(yōu)勢(shì)的有低壓電力線載波技術(shù)與無線擴(kuò)頻通信兩種。低壓電力線載波技術(shù)工作原理是將用電信息進(jìn)行高壓調(diào)制形成高頻信號(hào)，并將其疊加在供電線路中，通過電力供應(yīng)實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。與其他的信號(hào)傳輸方式相比，低壓電力線載波技術(shù)不需要鋪設(shè)專門的通信信道，可以有效節(jié)約建設(shè)成本[3]。同時(shí)，該技術(shù)的維護(hù)較為簡(jiǎn)單，使用也相對(duì)簡(jiǎn)單。目前10KV以上的高壓電力線載波技術(shù)以及發(fā)展成熟，而低壓線路中依然存在著許多穩(wěn)妥。相信隨著科技的發(fā)展，該技術(shù)最終為應(yīng)用到所有電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)中去。線擴(kuò)頻通信技術(shù)是將電力信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過擴(kuò)頻碼發(fā)生器調(diào)制后以擴(kuò)展信號(hào)的形式傳播出去。該技術(shù)的主要特點(diǎn)抗干擾能力較強(qiáng)。每一種通信技術(shù)都有各自的優(yōu)勢(shì)與弊端，為確保電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)的正常運(yùn)行，可以結(jié)合幾種技術(shù)形成復(fù)合通信。

2.建立基于電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)的信息化平臺(tái)

綜合性的信息化管理平臺(tái)是提高電力企業(yè)工作效率的重要手段，同時(shí)也是客戶與電力企業(yè)進(jìn)行信息交流的重要平臺(tái)?？茖W(xué)合理的信息平臺(tái)必須能夠滿足電力企業(yè)工作人員的各項(xiàng)管理需要，同時(shí)還必須滿足電力企業(yè)信息發(fā)布，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行管理的需要。同時(shí)，該系統(tǒng)還必須具有客戶與電力企業(yè)直接對(duì)話的問題，方便客戶獲取自身用電信息，并實(shí)現(xiàn)繳費(fèi)、信息查詢、業(yè)務(wù)預(yù)約等諸多功能。

3.加強(qiáng)電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)的安全性

電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)安全性主要是指數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，即?shù)據(jù)不會(huì)受到非法攻擊而丟失，也不能因此而出現(xiàn)泄漏。信息安全已經(jīng)成為當(dāng)前人們普遍關(guān)心的一個(gè)話題。電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)未來的發(fā)展必然要加強(qiáng)做好這一部分的管理，通過強(qiáng)化防御措施，抵御數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳播與數(shù)據(jù)處理過程中安全問題。

4.復(fù)合通信

在電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的所有通信模式中，各種通信模式都有利弊，采用單一通信技術(shù)的方案很難完全滿足需要，因此提出復(fù)合通信方案。復(fù)合通信方案是在自動(dòng)抄表不同通信階段采用不同通信方式，組成實(shí)現(xiàn)電能自動(dòng)抄表的復(fù)合通信網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)傳輸量不太大、傳輸距離較近的底層數(shù)據(jù)采集階段可采用如紅外、低壓電力線載波甚至點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式；而在集中器到中央處理站段，可采用電纜、電話線或無線通信等。選擇什么樣的復(fù)合方式，需根據(jù)實(shí)際情況綜合考慮?；旌鲜褂玫母鞣N通信方式之間要有良好相容性，不能相互干擾。

結(jié)語(yǔ)

電力營(yíng)銷效率的提高，主要取決于營(yíng)銷部門對(duì)配網(wǎng)信息、用戶現(xiàn)狀和需求的了解程度，對(duì)各種數(shù)據(jù)分門別類加以采集分析并有效利用。電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)，可以充分采集用戶的各種數(shù)據(jù)信息，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)和統(tǒng)一分析，對(duì)加強(qiáng)需求管理，具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]周振祿. 電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 華東科技：學(xué)術(shù)版，2014（4）：282-283.

[2]袁媚. 淺談電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)的現(xiàn)狀及展望[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2015（22）：175-175.

[3]石娟，李蕾. 淺析電力計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)的現(xiàn)狀及展望[J]. 低碳世界，2015（9）：64-65.