智能電能表及采集終端的遠程控制技術分析

李驍 劉麗君 王兆軍 李付存 趙曦

摘 要：隨著人們物質水平的不斷提高，其對于電能的需求量也越來越大，對此電力企業的工作人員也在原有的電能供應基礎上對供電服務水平進行不斷的優化和改善，很多電力企業都引進了智能電表設備來代替傳統的電表設備，其在實際應用中不僅為人們查詢電能使用情況提供了很多的便捷性，同時還可以幫助電力企業的工作人員實現對用戶電能使用量的遠程控制，這也是筆者將要與大家進行重點探究的核心內容。

關鍵詞：智能電能表；采集終端；遠程控制技術

中圖分類號：TM933.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）11-0167-02

0 引言

近幾年來，智能電表在國內很多地區都有所應用，并且在實際應用中也都取得了良好的成效，智能電表是信息化時代發展進程中的必然產物，與傳統的電能表相比，其不僅具有功能多、準確性高、信息交互能力強、受外界干擾因素影響小等應用優勢，同時還具有分時計量、費用控制、費率時段、自動報警等功能特性，因此智能電表在實際應用中也得到了人們的廣泛認可和推廣。

1 基本概述

1.1 智能電能表

就目前而言，市場上應用較為廣泛的電能表主要以智能電能表為主，其通常是由數據處理單元、測量單元、通信單元共同構成，目前常見的智能電能表種類有兩種，其一是單相表，其主要適用于對普通用戶進行電能使用的計量，通常以220V為主，另外一種是三相表，其主要適用于對工業生產企業進行電能使用的計量，通常以380V為主。工作人員可以根據工程項目的具體情況進行電能表種類的選擇[1]。

1.2 遠程控制

遠程控制主要是指工作人員借助信息網絡兩端撥號或者需要進行遠程控制的兩端設備都接入互聯網的方式來實現異地兩臺計算機設備的連接，工作人員可以通過自己的計算機設備來控制他人的計算機設備，通過這種方法來實現對異地計算機設備的軟件安裝、程序修改等操作行為。

2 智能電能表

2.1 應用優勢

與傳統的電能表計量設備相比，該類電能表在實踐應用中具有絕對的優勢，具體如下：第一，功能多，該類電能表在實際應用中處理具有計量電能的基本功能特性以外，還可以幫助工作人員實現24小時實時檢測電能計量情況的目標，且該電能表還可以根據所獲取的電能用量數據信息對自動進行控制，在最大限度上將電能損失降至最低；第二，計量結果的準確性高，傳統的電能表在計量過程中不可避免地會因為機械磨損而產生不同程度上的計量誤差，而智能電表則可以有效地避免這一問題，其內部結構是由精密性極高的電子元件所構成，準確等級一般在0.2-2范圍之內，其在實際電能計量的過程中幾乎不會產生機械誤差[2]；第三，啟動時所產生的電流較小，由于智能電表自身具有良好的靈敏性，對于人們日常生活中比較常應用的型號為220V、5A的電能表而言，智能電表進需要1.1W便可以正常運行，即使室內一些大功率設備處于待機的情況也能夠正常運行；第四，信息交互能力較強，一般情況下，智能電表所使用的接口有兩種型號，一種是RS485，另外一種是RS232，工作人員可以定期將電能表與信息采集系統進行信息的傳輸，通過這種方式來幫助工作人員實現對普通用戶的用電情況信息24小時的監控，以此來顯著降低電力管理人員的日常工作量；第五，安裝簡單，工作人員在安裝傳統的電能表計量設備時需要對其懸掛垂直度進行嚴格的控制，若出現懸掛傾斜等偏差情況則會對最終的電能計量結果產生較大的影響，而對于智能電表而言，其安裝流程就非常簡單，只要確保其處于靜止狀態即可；第六，過載能力較強，傳統的電能表通常以線圈感應磁場為主，其過載量一般在4倍左右，而智能電表在實際應用中所體現出的過載量則可以達到6-10倍[3]；第七，電能繳費智能化，傳統的電能繳費模式主要以一卡通為主，在該繳費模式下人們幾乎不能對自己所使用的用電情況進行查詢，所以經常會出現欠費停電的情況發生，而智能電表則可以有效地改善這種情況，其在實際應用中可以自動對用戶們的電能使用情況進行實時地監控，對于余額不足的用戶予以相應的梯形，通過這種方式來有效地提高用戶們繳費的便利性；第八，受到外界因素的干擾性較小，傳統的電能表對于外部磁場較為敏感，長期受到磁場的影響則極有可能導致最終電能計量結果與用戶真實用電量之間的偏差，而智能電表設備則主要以乘法器作為電能計量的主要方式，因此其在使用過程中幾乎不會受到外界因素的干擾而產生計量誤差。

2.2 功能特性

智能電能表中的“智能”二字主要體現在其功能特性的多樣化上，該類電表在實際應用過程中主要包括以下幾項功能特性：第一，分時計量，該功能特性主要是借助電表中的正向有功、四象限無功、反向有功等計量方式來幫助工作人員完成對電能電量的系統性控制，按照不同實踐段來分別記錄用戶用電量的峰值、谷值、平均值的記錄，從而幫助工作人員更加科學、合理地按照用戶們的用電需求來分配相應的電能供應量；第二，費用控制，目前智能電表擁有兩種不同的電能費用控制方法，一種是針對本地用戶的，用戶可以通過CPU卡來查詢電費余額，若余額不足則對電能表會借助光亮或者聲音來對用戶進行提醒，另一種則是針對遠程用戶的，用戶可以通過載波來對電能表中所儲存的用電情況信息查詢，然后根據查詢結果采取相應的解決措施；第三，測量檢測，該類智能電表在應用過程中不僅可以有效地對用戶用電使用情況中的電壓和電流進行實時地監測，同時還可以對失壓、停電等異常情況進行檢測，從而有效地確保用戶們用電的穩定性；第四，永久記錄，顧名思義，該功能特性主要是指電能表可以將該用戶所有的用電信息都進行準確地記錄和儲存，其中還包括電力故障、時間等各種參數信息[4]；第五，費率時段，一般情況下智能電表通常會包含兩種電力市場中比較常見的費率時段表，二者之間可以通過特殊的途徑進行相互轉化，由于該類型電表內部設有時鐘功能和日歷功能，因此智能電表可以對用戶日常用電情況進行八個不同時段的編程計算，其中相鄰兩個時間段的最小值為15min；第六，自動報警，當智能電能表察覺到電費余額不足的狀態時，便會自動向用戶發出余額不足的提醒信息，若該類電表在運行過程中出現一些突發性的故障問題，也會向工作人員發出相應的警報，并且將出現故障問題的信息編碼傳輸至工作平臺；第七，自動凍結，凍結的方式有很多種，如瞬時凍結、約定凍結、定時凍結、日凍結等等，其中瞬時凍結主要是指在電能表處于異常狀態下底截止到目前為止的電能使用情況和時間段進行凍結，約定凍結主要是指在電力企業的要求下，有針對性地對一些特殊的用戶及其相關數據信息進行凍結，定時凍結主要是指根據提前設定好的凍結時間對電能數據信息進行凍結，日凍結則主要是指每天定時對電能信息進行凍結；第八，非法檢測，智能電表還具有檢測用戶用電過程中可能會出現的竊電等非法行為，提高用電的規范性。

3 終端遠程控制

智能電表中所使用的遠程終端控制設備主要是一種以微處理為主要控制方式的電子設備，其工作原理是借助遙感技術將用戶的用電數據信息完整地傳輸至采集終端的總控制系統中，然后再通過合理地利用監督控制系統以及數據采集系統來有效地控制遠程需要連接的電子設備，從而完成整個終端遠程設備的控制作業[5]。從技術原理的層面上來說，RTU元件通常是以電路卡的形式所體現的，而這些電路卡又與CPU相連接，除此之外電路卡還對于一個或者多個通信接口相連接，如模擬輸入、數字輸出、模擬輸出、數值輸入、繼電器輸出等等，不同通信接口有其不同的功能特性，工作人員可以結合智能電表的具體使用情況對其采取現有的終端遠程控制措施。目前市場上大多數智能電表在進行終端遠程控制時通常會涉及到以下幾項技術要點。

3.1 數據信息傳輸的網絡環境

通常來說智能電表在實際應用過程中會為數據新的傳輸設置一個科學、合理的媒介，而這個媒介就是我們日常生活中經常會使用到的GPRS移動網絡，工作人員可以借助該移動網絡將智能電表中所獲取的數據信息進行解碼和轉碼處理，然后再通過公網對這些經過特殊處理的數據信息進行傳輸，而這些數據信息也會被收錄到電力企業作為理論依據進行備份，由于GPRS移動網絡具有成本低廉、安裝方便等應用優勢，因此其在很多電力企業的終端遠程設備的控制作業中都發揮出了非常關鍵性的作用效果。

3.2 數據信息的采集和獲取

智能電表在應用過程中通常會直接與集中器設備相互連接，通過這種方式可以更好地滿足單個或者多個電能計量的基本要求。每一個集中器均可以看做是一個電能使用情況數據信息的采集點，其通過上述我們所提到的GPRS移動網絡將所采集的數據信息進行實時地傳輸，從而更好地幫助工作人員實現對不同用戶用電情況的實時掌握。

3.3 數據信息的存儲和輸送

為了可以有效地確保數據信息在遠程運輸過程中的安全性，工作人員通常會引進ESAM安全模塊技術，并且將重要的數據信息均儲存在該模塊中進行運輸，若工作人員想要獲取該安全模塊中所儲存的數據信息，則需要通過一系列的身份驗證，只有通過身份驗證以后才能獲取安全模塊內的數據信息，通過這種運輸方式可以有效地提高電能使用情況傳達的準確性和安全性，確保最終的遠程控制結果能夠達到預期理想的狀態[6]。

3.4 控制主站對智能電表的遠程控制

智能電表一般均設置在電能用戶所處的區域范圍內，因此工作人員在設置數據采集點時應當綜合考慮到整個智能電表的分布情況，然后在此基礎上對智能電表進行科學、合理地布局設計，并且結合GPRS移動網絡來完成整個電能用電情況的數據運輸，幫助電力企業的工作人員更好地實現對用戶電能使用情況的遠程控制。

4 結語

雖然現階段智能電表仍然處于研發階段，其在實際應用中也不可避免地會出現一些缺陷問題，但是筆者相應在相關研究人員對該智能電表的不斷優化下，其使用性能一定會得到進一步地改善，為電力企業的終端遠程控制奠定良好的基礎，為廣大電能用戶提供更加優質的電能查詢和繳費的智能服務體驗，這也是未來幾年電力行業的重要發展趨勢。

參考文獻

[1] 許超強.智能電能表的功能特點介紹及采集終端的遠程控制探究[J].科技展望，2017（19）：191.

[2] 陳木.淺談智能電能表及采集終端的遠程控制[J].廣東科技，2012，21（23）：213-214.

[3] 呂亦可.智能電能表的功能特點及采集終端的遠程控制[J].建材與裝飾，2018（01）：239-240.

[4] 邵丕彥.智能電能表的功能特點及采集終端的遠程控制[J].通訊世界，2016（01）：92.

[5] 羅曉玉.智能電能表及采集終端的遠程控制技術分析[J].電子世界，2016（13）：132+145.

[6] 荊臻，翟曉卉，孫艷玲，等.智能電能表及采集終端一體化檢測流水線系統的探討與設計[J].數字技術與應用，2016（01）：182.