淺析電力系統(tǒng)電能計(jì)量集抄技術(shù)

徐吉建 王軍偉

（國網(wǎng) 山東招遠(yuǎn)市供電公司，山東 招遠(yuǎn)265400）

集中抄表技術(shù)從其誕生就受到了供電企業(yè)的高度關(guān)注，畢竟科學(xué)技術(shù)的發(fā)展必將帶來傳統(tǒng)抄表形式的變化，也勢必影響到電力營銷數(shù)據(jù)采集方式的根本變革，其意義是深遠(yuǎn)而不言而喻的。

集抄系統(tǒng)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的電能量采集方式，降低甚至杜絕了傳統(tǒng)方式的差錯(cuò)率和人為干預(yù)因素，保證了電能量高度的準(zhǔn)確性，成為和客戶結(jié)算的可靠依據(jù)。集抄的應(yīng)用，極大地減少了抄表人員，簡化了抄表過程，降低了抄表難度，提高了抄表效率。集抄凍結(jié)數(shù)據(jù)功能的應(yīng)用，為線損的準(zhǔn)確計(jì)算提供了技術(shù)手段，讓電力營銷部門不但清楚線損，而且還由此查找原因、找出解決辦法，從而不斷降低線損率，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 電力系統(tǒng)電能計(jì)量集抄技術(shù)的現(xiàn)狀

（1）電能表根據(jù)電能測量機(jī)構(gòu)的不同，分為機(jī)電脈沖式電子電能表和電子式電能表兩大類。目前應(yīng)用最多的是電子式電能表，它通過乘法器完成對電功率的測量，可獲得最大需量、電壓、電流和功率因數(shù)等多項(xiàng)數(shù)據(jù)，輸出接口分為RS485 接口型和低壓配電線載波接口型兩大類，可直接讀取其脈沖輸出，有的新型電能表本身安裝有多種接口，適用于模擬、數(shù)字等各種通訊模式。預(yù)計(jì)今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，電能計(jì)量低壓集抄系統(tǒng)的終端采集裝置將以電子式電能表為主。

（2）采集器和集中器采集器是匯聚電能表電量數(shù)據(jù)的裝置，是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它能夠接受主控站命令，依次抄收并儲存各采集器中數(shù)據(jù)，然后通過一定的傳輸介質(zhì)將數(shù)據(jù)傳至主控站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。集中器具備RS485 接口和電話線接口，同時(shí)具有數(shù)據(jù)采集和儲存、設(shè)置功能、遠(yuǎn)程監(jiān)控、校時(shí)功能及異常信息記錄功能。

（3）通訊信道：通訊信道的可靠性是電能計(jì)量低壓集抄技術(shù)中的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)通訊方式的選取要綜合考慮各種因素。國內(nèi)外對于不同通訊方式各有側(cè)重。在西方發(fā)達(dá)國家，對于電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)的研究起步較早，電力系統(tǒng)包括配電網(wǎng)絡(luò)較規(guī)范、完備，所以載波抄表被廣泛應(yīng)用。

2 電能計(jì)量集抄系統(tǒng)分析

2.1 采集系統(tǒng)

按照采集數(shù)據(jù)的通訊方式及媒介的不同，電能計(jì)量集抄可分為本地自動(dòng)抄表和遠(yuǎn)程集中抄表。

本地自動(dòng)抄表方式一般是通過抄表員手持便攜式手持掌上電腦，通過其上的紅外發(fā)射和接收裝置，在紅外可視距離內(nèi)，非接觸地讀取儀表數(shù)據(jù)。這種方式操作簡單方便，實(shí)現(xiàn)起來較可靠，且成本較低。但數(shù)據(jù)傳輸距離較短，且系統(tǒng)的自動(dòng)化程度較低，較適合在計(jì)量儀表相對集中的城市居民區(qū)應(yīng)用。

遠(yuǎn)程集中抄表方式一般是通過RS485、總線或低壓電力線，將用戶終端計(jì)量儀表的電能脈沖，先通過一級脈沖采集器將脈沖匯總，再經(jīng)過二級集中抄表器的集中抄收和記錄整理，最后通過M0DEM 和公共電話網(wǎng)絡(luò)以點(diǎn)對點(diǎn)的方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中心數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，來進(jìn)行統(tǒng)一的遠(yuǎn)程計(jì)量數(shù)據(jù)管理、計(jì)量監(jiān)控及報(bào)表結(jié)算工作。

這種方式不需要抄表員到達(dá)現(xiàn)場，數(shù)據(jù)傳輸速度快，大大提高了抄表效率推動(dòng)了電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展的進(jìn)程。

2.2 通訊網(wǎng)絡(luò)

數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)的選擇是自動(dòng)抄表系統(tǒng)的關(guān)鍵，它直接關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通訊網(wǎng)絡(luò)也稱信道，即數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ馈?/p>

從集中器看，從集中器到主控站之間通訊規(guī)定為上行信道，從集中器到采集器之間通訊規(guī)定為下行信道。上行信道目前主要使用的有電話網(wǎng)、電力網(wǎng)、無線通訊網(wǎng)、GSM 等。行信道目前使用的主要有電力網(wǎng)、RS485、總線網(wǎng)、有線電視網(wǎng)等。自動(dòng)抄表系統(tǒng)中涉及的兩段通訊網(wǎng)絡(luò)，每段可以相同也可以完全不同，因此可以組合出各種不同的自動(dòng)抄表系統(tǒng) 按通訊介質(zhì)不同，分為有線通訊和無線通訊。

（1）有線通訊技術(shù)：1)光纖傳輸：造價(jià)和安裝費(fèi)用較高，但具有頻帶寬、通訊距離遠(yuǎn)、傳輸速度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。2)電話線傳輸：投資小，適用范圍廣，適合不方便布線的地區(qū)。不過，這種方式傳輸數(shù)據(jù)易堵塞，且租賃費(fèi)用偏高，不適合大容量系統(tǒng)的通訊傳輸。3)RS485 總線：是目前采用較多的一種通訊方式，其傳輸數(shù)據(jù)速度較快，可靠、穩(wěn)定，通訊質(zhì)量較高。但布線工作大，通訊信道易受外界因素破壞，且被損壞后故障排除困難，信道后續(xù)維護(hù)工作量大。4)低壓電力線載波傳輸：是供電系統(tǒng)特有的一種通訊方式，它充分發(fā)揮了低壓電力線覆蓋面廣、不需要重新布線的優(yōu)勢。為改善低壓電力線載波通訊的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸，有振幅鍵控、移頻鍵控、移相鍵控、正交雙邊帶調(diào)制及無載波調(diào)幅調(diào)相等調(diào)制方式：為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸，有窄帶通訊、雙音多頻調(diào)制、線性調(diào)頻脈沖、多路載波調(diào)制、擴(kuò)頻、超窄帶及多路載波等傳輸技術(shù)。

（2）無線通訊技術(shù)：1）紅外線：需要通訊雙方加裝紅外收發(fā)通訊模塊，操作簡單，成本低，可在紅外可視距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)非接觸性抄表。此種方式對方位性要求較高，較適合于儀表相對集中的區(qū)域內(nèi)使用。2）RS485 通訊：需要在管理中心和集中器中加裝無線通訊模塊，不需重新組網(wǎng)，價(jià)格較低廉，通訊速度快，且免于維護(hù)。但系統(tǒng)實(shí)時(shí)性及可靠性較差，可能發(fā)生信息擁塞或丟失現(xiàn)象，不適合業(yè)務(wù)量大系統(tǒng)的應(yīng)用。

在應(yīng)用中，各種通訊模式都有優(yōu)缺點(diǎn)，任何一種采用單一通訊技術(shù)的方案均很難完全滿足需要。因此，在自動(dòng)抄表的不同通訊階段采用不同的通訊方式來組成自動(dòng)抄表網(wǎng)絡(luò)。在數(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，可以采用如紅外、總線傳輸、RS485、低壓電力線載波的通訊方式：而在集中器到數(shù)據(jù)處理中心段，則可采用光纖、無線電臺、電話線或GPRS／GSM 無線通訊等，選擇什么樣的組合方式，需根據(jù)實(shí)際情況統(tǒng)籌考慮。

2.3 中心處理子系統(tǒng)

中心處理子系統(tǒng)主要由中心處理工作站以及相應(yīng)的軟件構(gòu)成，是整個(gè)電能計(jì)量遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理層，所有用戶的用電信息通過信道匯集到這里，管理人員利用軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，作出相應(yīng)的決策。如果硬件允許，還可直接向下級集中器或電能表發(fā)出指令，從而對用戶的用電行為實(shí)施控制，如停電、送電的遠(yuǎn)程操作。

由于抄表要處理的數(shù)據(jù)量大，因此要求中心工作站的硬件必須有一定的運(yùn)算和存儲能力。軟件上要求操作系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，抄表軟件必須具有處理大量數(shù)據(jù)的能力。典型的抄表軟件具有如下功能：

（1）可遠(yuǎn)程設(shè)定抄表集中器和采集器內(nèi)的參數(shù)；

（2）抄收整個(gè)系統(tǒng)中所有電能表的數(shù)據(jù)；

（3）中央控制站可遠(yuǎn)程地對用戶電能表進(jìn)行斷電和送電控制；

（4）運(yùn)行數(shù)據(jù)庫可生成用電量日報(bào)、月報(bào)，進(jìn)行電費(fèi)結(jié)算；

（5）可進(jìn)行查詢管理，對異常用戶給予告警。

3 建議與結(jié)論

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，對自動(dòng)抄表技術(shù)水平、自動(dòng)抄表的投資成本、抄表的效率、可靠性和準(zhǔn)確度、管理體制提出了更高的要求。選擇合格的抄表終端設(shè)備；選用較為成熟的、經(jīng)測試合格的產(chǎn)品；因地制宜選擇抄表方式；提高自動(dòng)抄表技術(shù)的智能化、多元化；注意自動(dòng)抄表系統(tǒng)自身安全性；控制系統(tǒng)訪問權(quán)限；制定合理、高效的安全策略；追蹤國際技術(shù)發(fā)展，縮短與國際先進(jìn)抄表技術(shù)的差距，是擺在我們面前的首要問題。

集抄系統(tǒng)的應(yīng)用在帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也帶來了諸多的社會(huì)效益。集抄把更多的人員從繁重的抄表工作中解脫出來，節(jié)省了人力源，從而可以進(jìn)行資源重組和再分配，為供電企業(yè)更好的進(jìn)行電力營銷服務(wù)提供了支持。使用集抄將為電力營銷提供及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，保證了和千千萬萬用電客戶的公正結(jié)算，創(chuàng)造出和諧用電、和諧電力的良好局面?？傊?，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，集抄技術(shù)將在供電企業(yè)得到更加廣泛的應(yīng)用。