網(wǎng)絡(luò)化電能表和配網(wǎng)采集技術(shù)探究

張波

摘要：隨著高新科技的快速發(fā)展，自動(dòng)抄表技術(shù)得到前所未有的發(fā)展，而通過(guò)向低壓配網(wǎng)中小電力用戶普及電能量采集，在低壓用戶采集系統(tǒng)和管理系統(tǒng)中應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化電能表將會(huì)有非常重要的意義，因此有必要對(duì)網(wǎng)絡(luò)化電能表和配網(wǎng)采集技術(shù)進(jìn)行研究。文章從新一代民用網(wǎng)絡(luò)化電能表的發(fā)展過(guò)程以及對(duì)民用網(wǎng)絡(luò)電能表發(fā)展的看法等方面進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)化電能表；低壓配網(wǎng)采集技術(shù)；中小電力用戶；電能量采集；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM933 文章編號(hào)：1009-2374（2016）19-0136-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.065

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展和通信技術(shù)水平的不斷提高，電子式的智能表得到廣泛的應(yīng)用，具有遠(yuǎn)程通信功能的電能表逐漸被人們認(rèn)可并得到快速發(fā)展。經(jīng)過(guò)科研人員多年的努力，我國(guó)已經(jīng)形成了電能量實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要以計(jì)算機(jī)主站為依托，對(duì)于解決公司計(jì)量點(diǎn)監(jiān)控、線損分析和電費(fèi)回收等一系列難題具有非常重要的意義。除此之外，還為電力公司創(chuàng)造更多的增值服務(wù)，例如為用電客戶提供網(wǎng)絡(luò)付費(fèi)、歷史查詢以及經(jīng)濟(jì)合理用電建議等。然而，在起初的實(shí)施采集系統(tǒng)建設(shè)時(shí)期需要較高的投入，而且施工非常困難，加上通信技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展還不夠成熟完善，存在各種問(wèn)題，所以很難向低壓配網(wǎng)和中小用電客戶進(jìn)行普及，這個(gè)過(guò)程非常困難。為了有效解決存在的問(wèn)題，開(kāi)始建設(shè)電能量采集網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的中小用電客戶計(jì)量計(jì)費(fèi)方式，并且電力公司開(kāi)始對(duì)電能計(jì)量產(chǎn)品市場(chǎng)加大投入和研究力度，力爭(zhēng)找出一種可靠有效的低壓配網(wǎng)電能采集方式來(lái)滿足需求。盡管各電力公司在實(shí)施思路方面有很大差異，而且每個(gè)公司的具體發(fā)展?fàn)顩r也不盡相同，但是都以中小型電能表的網(wǎng)絡(luò)化、信息化和智能化發(fā)展為核心，從而取得更好效果。

1 新一代民用網(wǎng)絡(luò)化電能表的發(fā)展過(guò)程

1.1 基于RS485通信方式的網(wǎng)絡(luò)表

在20世紀(jì)末我國(guó)開(kāi)始研制新一代民用網(wǎng)絡(luò)化電能表，由于沒(méi)有完備的通信技術(shù)，所以應(yīng)當(dāng)通過(guò)調(diào)制解調(diào)器通信的方式來(lái)解決這一難題。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)表開(kāi)始采用同軸混合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，該技術(shù)具有先進(jìn)可靠的優(yōu)勢(shì)，主要采用主干網(wǎng)用同軸電纜布線，到用戶側(cè)采用轉(zhuǎn)接器把同軸線轉(zhuǎn)換成RS485通信線，然后再進(jìn)入電能表。這種方式在末端增加了節(jié)點(diǎn)，有利于網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的工作，同時(shí)在居民樓內(nèi)采用485布線來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)表的可靠運(yùn)行。隨著信道的穩(wěn)定和網(wǎng)絡(luò)表通信規(guī)則的日益規(guī)范，網(wǎng)絡(luò)表開(kāi)始使用通信規(guī)約的數(shù)據(jù)集，并根據(jù)各個(gè)地區(qū)的通信規(guī)約制定了適合當(dāng)?shù)匕l(fā)展的網(wǎng)絡(luò)通信規(guī)約，為了保證運(yùn)行的安全可靠，還增加了集合命令的擴(kuò)展和加密指令的安全性設(shè)計(jì)，從而取得一定的成效。

經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，在21世紀(jì)初開(kāi)始小批量地安裝網(wǎng)絡(luò)表，電價(jià)執(zhí)行的是普通居民的電價(jià)，運(yùn)行成功以后接著在很多地區(qū)開(kāi)始試行，現(xiàn)實(shí)進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)踐，然后到一戶一表的改造，從而使網(wǎng)絡(luò)表的規(guī)模不斷擴(kuò)大。到2006年，一些大城市已經(jīng)開(kāi)始建設(shè)實(shí)施網(wǎng)絡(luò)售電系統(tǒng)并上線運(yùn)行，改變了之前基層供電公司的分散式管理運(yùn)行，取而代之的是電力公司集中管理運(yùn)行的飛躍，并且電費(fèi)也是集中管理，真正實(shí)現(xiàn)營(yíng)銷系統(tǒng)的互聯(lián)，促進(jìn)電力行業(yè)的更快發(fā)展。

1.2 基于電力線載波通信方式的網(wǎng)絡(luò)表

對(duì)于電力線載波的低壓采集技術(shù)最早是2006年的黑龍江電力公司開(kāi)始，然后在此基礎(chǔ)上開(kāi)始建立統(tǒng)一的電能信息采集和管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括所有的用電戶，而且能夠?qū)崿F(xiàn)用戶電能量信息的自動(dòng)采集、用戶電量數(shù)據(jù)的自動(dòng)發(fā)行、電量的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算以及線損的日?？茖W(xué)管理。接著在一年中經(jīng)過(guò)深入研究，黑龍江省的電力公司發(fā)表了《黑龍江省電能信息與采集系統(tǒng)》技術(shù)規(guī)范，其中包括集中器通信規(guī)范、主站功能規(guī)范、系統(tǒng)檢驗(yàn)規(guī)范、電力表通信規(guī)范、集中器招標(biāo)技術(shù)條件、IEC62056電能表計(jì)通信規(guī)范和低壓載波通信協(xié)議集。在一些難度較大城市的低壓路線開(kāi)始進(jìn)行試點(diǎn)，全程聯(lián)調(diào)測(cè)試了主站、電能表和集中器等。隨著試點(diǎn)的增加，系統(tǒng)工程實(shí)施成本評(píng)估有了可靠的理論依據(jù)，并大力建設(shè)改造。通過(guò)使用載波技術(shù)進(jìn)行電能信息采集，不僅能夠打破低壓載波技術(shù)不能大規(guī)模應(yīng)用的缺陷，而且有利于拓展各個(gè)地區(qū)電力公司建設(shè)電能采集系統(tǒng)，從而促進(jìn)電力公司的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。根據(jù)黑龍江地區(qū)發(fā)展電力線載波通信方式的網(wǎng)絡(luò)表可以得出結(jié)論，實(shí)行電力公司牽頭制定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)廠商技術(shù)的研發(fā)能夠起到很好的推動(dòng)作用，而且隨著研究力度的加大以及技術(shù)規(guī)范的制定，能夠使系統(tǒng)的運(yùn)行有可靠的保證。此外，基礎(chǔ)到位的工作、完整的信息、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有利于實(shí)現(xiàn)低壓載波通信的

成功。

2 民用網(wǎng)絡(luò)電能表發(fā)展分析

2.1 網(wǎng)絡(luò)電能表具有不可比擬的優(yōu)越性

第一，從先進(jìn)性的角度來(lái)看，網(wǎng)絡(luò)電能表通過(guò)將表計(jì)功能和系統(tǒng)功能結(jié)合能夠發(fā)揮信息管理系統(tǒng)的資源整合能力，這樣不僅顧及到供方的利益，還考慮到了需求方的利益，在交易的過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)信息資源的透明和共享，使電力公司的服務(wù)水平不斷提高，從而更好地滿足廣大用戶的需求，這是其非常重要的優(yōu)勢(shì)；第二，從應(yīng)用意義的角度來(lái)看，當(dāng)前最先進(jìn)的居民點(diǎn)電力計(jì)量計(jì)費(fèi)方式就是網(wǎng)絡(luò)電能表的通信技術(shù)結(jié)合預(yù)付技術(shù)，這樣不僅便利用戶，也給電力公司帶來(lái)很多好處。隨著技術(shù)的進(jìn)步，圍繞IC卡式電能表加上ESAM硬件加密技術(shù)建立起的安全保護(hù)體系，使網(wǎng)絡(luò)電能表的應(yīng)用更加廣泛，而且會(huì)進(jìn)一步拓展付費(fèi)手段和方式。這種基于硬件加密技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)預(yù)付方式具有很大的發(fā)展?jié)摿?，不僅有安全的機(jī)制，而且還具備雙向通信能力，在數(shù)據(jù)傳輸方面也比STS協(xié)議具有優(yōu)勢(shì)，因此在今后具有非常大的發(fā)展?jié)摿?；第三，從發(fā)展?jié)摿Φ慕嵌瓤?，網(wǎng)絡(luò)電能表主要依靠的是先進(jìn)的通信技術(shù)，具有非常大的發(fā)展?jié)摿?。通過(guò)在黑龍江網(wǎng)絡(luò)電能表試點(diǎn)可以看出，電力線載波的通信方式有利于降低初期的投入，而且在運(yùn)行的過(guò)程中成本較低，也比較安全穩(wěn)定，后期獲得的效益也很高。從信息的容量方面來(lái)看，通過(guò)選擇以太網(wǎng)，尤其是在新建高檔樓宇的低壓計(jì)量點(diǎn)的使用中，為用戶提供了更多服務(wù)，同時(shí)也為電力公司提供更多的增值額，促進(jìn)電力公司更快發(fā)展。

2.2 網(wǎng)絡(luò)化電能表的發(fā)展為電能計(jì)量專業(yè)提出更多新的要求

隨著新型網(wǎng)絡(luò)化電能表的快速發(fā)展，對(duì)電能表制造商和電力公司計(jì)量專業(yè)都提出了更高的要求。具體來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)電能表的發(fā)展通過(guò)把電能表和管理系統(tǒng)的聯(lián)系，能夠體現(xiàn)電力公司的意識(shí)，所以電力公司要時(shí)常注意新技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，并積極應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)電能表市場(chǎng)當(dāng)中，從而更好地服務(wù)于電力公司的營(yíng)銷管理系統(tǒng)；另外，在今后研究新技術(shù)的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意解決檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)手段等難題，并注重提高和控制產(chǎn)品的質(zhì)量，從而更好地服務(wù)廣大用戶，最終也促進(jìn)電力公司的快速

發(fā)展。

3 配電網(wǎng)采集技術(shù)發(fā)展方向及趨勢(shì)

面對(duì)當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電力的需求越來(lái)越多，很多地區(qū)都存在著電力供應(yīng)緊張的局面。而電力負(fù)荷的不斷增加以及經(jīng)濟(jì)環(huán)境等因素都對(duì)現(xiàn)代配電網(wǎng)產(chǎn)生了很大的影響。面對(duì)不斷增大的電網(wǎng)規(guī)模，電網(wǎng)的運(yùn)行以及控制難度也隨之增加，因此，需要加強(qiáng)對(duì)配電網(wǎng)采集技術(shù)的運(yùn)用。

國(guó)家電網(wǎng)公司提出要建設(shè)具有以數(shù)字化、信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，并以統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、透明開(kāi)放、友好互動(dòng)為建設(shè)目標(biāo)。

技術(shù)上，智能電網(wǎng)主要分為高級(jí)量測(cè)體系、高級(jí)配電運(yùn)行、高級(jí)輸電運(yùn)行和高級(jí)資產(chǎn)管理等。智能電網(wǎng)主要分為智能輸電網(wǎng)和智能配電網(wǎng)。智能輸電網(wǎng)主要是為了提高其穩(wěn)定性和安全性，盡可能地降低權(quán)威的停電風(fēng)險(xiǎn)，從而實(shí)現(xiàn)能源的廣域優(yōu)化配置和大規(guī)?？稍偕茉吹募s化開(kāi)發(fā)。智能配電網(wǎng)通過(guò)利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)的自動(dòng)化、智能化和信息化，使用戶和配電網(wǎng)之間的聯(lián)系日益加強(qiáng)，為用戶提供了更多的便利。智能電網(wǎng)中發(fā)展智能配電網(wǎng)是必然趨勢(shì)。電力系統(tǒng)智能配電網(wǎng)中電氣量的同步采集對(duì)輸電線路參數(shù)的在線測(cè)量、電網(wǎng)狀態(tài)檢測(cè)、輸電線路精確故障定位、基于兩端同步采集的線路縱差保護(hù)等都具有重要的意義。傳統(tǒng)配電網(wǎng)中信息采集所應(yīng)用的無(wú)線電波廣播對(duì)時(shí)、基于通信信道和基于參考向量等同步方法有各式各樣的缺點(diǎn)或不足。美國(guó)的全球定位系統(tǒng)（GPS）以及我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的北斗系統(tǒng)在未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)將是我國(guó)電力系統(tǒng)授時(shí)的主要基準(zhǔn)源。GPS和北斗系統(tǒng)應(yīng)用已十分廣泛，以GPS、北斗為代表的衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)品，可輕松地實(shí)現(xiàn)定位授時(shí)的功能，在當(dāng)今社會(huì)獲取信息來(lái)源起著非常重要的作用。在我國(guó)，GPS系統(tǒng)和北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域的衛(wèi)星授時(shí)系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛。目前電力系統(tǒng)授時(shí)信號(hào)傳輸模式有多種，主要有通過(guò)無(wú)線電波對(duì)時(shí)、基于通信信道和基于參考向量等。具體來(lái)說(shuō)，有基于各種協(xié)議（如NMEA.0183協(xié)議）的無(wú)線傳輸方式、基于以太網(wǎng)方式、基于電源載波電源線方式等。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電力行業(yè)想要在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立足就要重視市場(chǎng)營(yíng)銷工作，著眼于市場(chǎng)需求，同時(shí)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況加快營(yíng)銷基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，通過(guò)科技創(chuàng)新帶動(dòng)發(fā)展，從而滿足廣大用戶的消費(fèi)需求。但是在選擇網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方式時(shí)，要從長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)出發(fā)，根據(jù)實(shí)際情況綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本和發(fā)展前景，從而促進(jìn)電力行業(yè)更好更快的發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：秦遜玉）