電能表的數據采集方式的比較及發展趨勢研究

何衛銘

摘要：隨著智能電網的不斷建設與不斷發展，對于電能表而言，傳統數據采集方式已很難滿足新應用的要求，而終端設備所使用的采集方式已逐漸由單一式采集轉變為多功能、多方式采集，且采集速度較快。隨著新技術的不斷引進，既確保能夠及時采集用電信息，且用戶還能夠實時獲取到詳細的用電信息。本文主要分析智能電能表數據采集方式發展歷史以及發展趨勢。

關鍵詞：電能表;數據采集;發展趨勢

智能電能表是電網在采集用電信息時所使用的一種終端設備，目前電能表發展共經歷了感應式交流電能表、電子式交流電能表、電子數多功能電流表以及智能電流表這四個階段。在感應式交流電能表階段中，電能表的功能較為單一，且準確度較低，只能依靠人工來進行抄表，故而會存在漏抄、誤抄的現象;在電子式交流電能表階段，電能表具有較多的功能，具有485通信功能、預付費功能，可自動進行抄表;在電子式多功能電能表階段，電能表有專門芯片來進行計費，所具備的功能有事件記錄、無功計量、四象限有功等功能，可自動進行抄表;在智能電能表階段，電能表具有安全認證的功能，防竊電功能得到較大的改善，且通信方式較多，具備階梯性電價的功能。

一、人工采集方式

在感應式交流電能表階段，由于電能表沒有對外通信這一功能，因此只能使用人工對終端電量信息進行采集[1]。而人工采集主要有以下三大缺點：第一、人工采集所消耗的成本太高，通常情況下，一個抄表員所采集的電表數據不超過3000只;第二、人工采集具有安全隱患，一般來講電表所安裝的地方較高，而且電線有可能會出現破損的情況，進而容易發生安全事故;第三、人工采集所得到的數據并不具備可靠性，經常會出現估抄、漏抄、誤抄等現象。

二、485采集方式

在電子式交流電能表階段中，已逐漸不再使用人工采集的方式，而是采用485采集方式，集中電能表數據進行抄表，該采集方式具有以下三大優點：第一、該技術較為成熟，已廣泛應用于工業中;第二、具有較遠的通信距離，最高可達到3千米的理想通信距離，而現場應用距離也能夠達到幾百米，甚至是上千米;第三、具有較強的抗干擾能力，能夠單獨走線，且不會受到電力線噪聲對其的干擾[2]。然而，也存在著一定的缺點，如現場應用需要進行大量布線，維護成本與安裝成本較高，且實時性較差、通信速率也比較低。

三、窄帶載波采集方式

在二十世紀90年代時，電力線窄帶載波通信被引入到我國，在經過二十多年發展滯后，已廣泛應用在采集電力信息的過程中。相較于485通信而言，電力線載波的施工成本很低，能夠節省大量線材資源，其綜合成本遠遠比485采集更低。然而，由于電力線并不是專門為載波通信所設置的一種通信線路，其存在著許多缺點，如信號衰減十分強烈、無法預測噪聲干擾、阻抗匹配性能較差等。目前，幾乎所有窄帶載波在通信時，所使用的電壓都是在過零點3.3ms以內才開始通信，進而避開了噪聲較大的時間段，從而達到99%以上的現場抄讀率，且采集一次的成功率超過95%。目前，在電力信息的采集系統當中，窄帶電力線載波的占比率已超過90%。

四、微功率無線組網通信方式

隨著近年來微功率無線通信技術的不斷發展，已在各個電子領域中得到廣泛應用。由于該通信具備施工簡單、通信距離較遠、不受到電力線噪聲干擾等特點，被廣泛應用在電力信息的采集系統中，特別是應用在用電環境較差的地方，如抗阻情況比較差、電力線噪聲較大等[3]。ISM頻段是微功率無線通信所應用的頻段，而這些頻段并不需要任何費用或者是許可證，僅僅需要按照無委會所規定的要求即可，即不超過最大的發射功率，而在電力行業中最大的發射功率為17dbmo故而造成在應用現場中由于生產廠家的不同，模塊之間出現相互干擾現象。除此之外，在屏蔽效果較為明顯的區域中，如建筑物、地下室等，通信效果較差。

五、公網通信采集方式

所謂的公網通信是指利用運營商平臺對數據進行傳輸，目前該采集方式主要在電力信息采集系統中廣泛應用，有NB-IOT、4G、3G以及2G等通信方式，這些通信方式具有維修成本與施工成本極低、覆蓋區域角鋼、保密性能較好等特點，然而由于是利用運營商平臺來采集數據的，需要繳納一定費用給運營商，故而在后期運行時，有較高的運營成本。與無線通信一致，該通信在屏蔽作用較為明顯的區域中，通信效果較差，甚至還會出現無法通信的現象。故而，通常將公網通信應用在一些極度分散、無屏蔽的區域中，如山區等場景，或者是應用于不在乎運營成本的重要用戶中[4]。

六、寬帶高速載波

這種采集方式是基于窄帶載波技術之上所延伸出來的，二者都是利用電力線來傳輸信號，主要的不同之處是窄帶載波是利用BPSK、BFSK來等調制信號的，通信頻段是10kHz至500kHz，而寬帶載波是應用OFDM來調制信號，所使用的通信頻段是0.7MHz至12MHz。由香農定理可得出，通信系統中最大傳輸速率與信道寬帶是成正比的，越大的信道寬帶，就能夠得到越大的傳輸速率。

七、結束語

綜上所述，在目前采集電力信息的系統當中，已基本能達到自動抄表目的，且采集方式較多，每個采集方式都存在著優勢與劣勢。隨著科技的不斷發展，已經逐漸淘汰了485采集、載波通信、無線通信等方式，正逐漸朝著高速率、低成本、抗干擾性能強的方向發展。

參考文獻：

[1]彭江鵬.電能表的數據采集方式的比較及發展趨勢分析[J].中國新通信，2019，21（12）：176.

[2]徐楊.淺析遠程抄表數據采集完整率的影響因素[J].中國新技術新產品，2019（10）：132-133.

[3]徐楊.淺析遠程抄表數據采集完整率的影響因素[J].中國新技術新產品，2019（10）：132-133.

[4]伍棟文，邱志輝，劉見，劉水，王英.運行智能電能表時鐘電池欠壓狀態數據獲取方法[J].江西電力，2019，43（02）：21-23.