電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)分析

邢雪瑩 郭旭鵬

摘 要：隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，電能計(jì)量的準(zhǔn)確性成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。電能計(jì)量的數(shù)據(jù)是電力企業(yè)和用電客戶進(jìn)行電費(fèi)核算的依據(jù)，而長(zhǎng)期以來我國(guó)電能計(jì)量都是采用人工抄表的方式，不僅存在著效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，同時(shí)其準(zhǔn)確性也無法保證。目前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)得以廣泛的應(yīng)用，這是電能管理現(xiàn)代化的具體體現(xiàn)，充分的實(shí)現(xiàn)了計(jì)量數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、傳輸和處理。文章分析了電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)的構(gòu)成、技術(shù)和特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：電計(jì)量；自動(dòng)化；解析

1 電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)的構(gòu)成

1.1 前端采集子系統(tǒng)

電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)由于在采集方式上存在著不同，所以可分為本地和遠(yuǎn)程兩種自動(dòng)抄表系統(tǒng)。本地自動(dòng)抄表系統(tǒng)是利用加裝了紅外轉(zhuǎn)換裝置的電能表，利用紅外信號(hào)將電量進(jìn)行置換，利用便攜式抄表微型計(jì)算機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表，而不需要進(jìn)行接觸即可讀取數(shù)據(jù)。而對(duì)于遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)則首先需要用戶使用的是電子式電能表，或是使用機(jī)電脈沖式電能表，但需要加裝光電轉(zhuǎn)換器才行。這樣電能表即可以作為遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的前端，將用戶的用電量以脈沖的形式來傳遞給上一級(jí)數(shù)據(jù)采集裝置，由于當(dāng)前所用的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)多數(shù)時(shí)候采用的是兩級(jí)式數(shù)據(jù)匯集結(jié)構(gòu)，這樣則需要在用戶生活小區(qū)及配電變壓器兩處進(jìn)行采集器的安裝，從而實(shí)現(xiàn)小區(qū)內(nèi)采集器進(jìn)行收集若干電能表的讀數(shù)， 然后傳輸給配電變壓器的集中器上，這樣系統(tǒng)則可以定期從配電變壓器集中器上進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取，完成遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表。

1.2 通信子系統(tǒng)

采集完成的數(shù)據(jù)需要傳輸給控制中心，這就需要一個(gè)數(shù)據(jù)的傳輸通道，而通信子系統(tǒng)即作為控制中心的傳輸信道，在實(shí)際工作中其實(shí)通信子系統(tǒng)的構(gòu)成有多種方案，但除了要考慮環(huán)境的適應(yīng)情況外，還對(duì)成本具有一定的要求，所以通信子系統(tǒng)通常都會(huì)按照介質(zhì)的不同而分為光纖傳輸、無線傳輸、電話線傳輸和低壓電力線載波傳輸四種。

當(dāng)前光纖通信具有非常大的優(yōu)勢(shì)，其不僅頻帶較寬，而且傳輸速率高和傳輸距離遠(yuǎn)，這都是其他通信所無法比擬的，抗干擾性也較強(qiáng)，對(duì)于上層通信網(wǎng)具有非常好的適用性。但由于其在安裝過程中受到結(jié)構(gòu)的限制，同時(shí)其成本也較高，所以在當(dāng)前的自動(dòng)抄表系統(tǒng)中應(yīng)用的還較少。而當(dāng)用戶較為分散時(shí)，其位于一個(gè)較大的范圍內(nèi)，在這種情況下，通常會(huì)采用無線通信，其可以利用某個(gè)頻點(diǎn)上以散射通信方式進(jìn)行，其具有較大的通信容量，傳輸距離也較完，而且可以通過中繼站來使傳輸?shù)木嚯x得到進(jìn)一步的延伸，傳輸?shù)念l帶也較寬，所以在當(dāng)前的自動(dòng)抄表系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，保證了數(shù)據(jù)傳輸通道的高效、便捷和可靠性，但由于無線通信需申請(qǐng)頻點(diǎn)使用權(quán)，一旦頻點(diǎn)使用不合理，則會(huì)導(dǎo)致相鄰信道之間產(chǎn)生相互干擾的情況發(fā)生。電話線傳輸是利用租用電話線來進(jìn)行通信，通過調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)出和接收，具有傳輸數(shù)據(jù)具有較好的可靠性及投資少的特點(diǎn)，但線路通信時(shí)間較長(zhǎng)。低壓電力線載波通信利用低壓電力線作為系統(tǒng)前端的數(shù)據(jù)傳輸信道。其基本原理是：在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先將數(shù)據(jù)調(diào)制到高頻載波上，經(jīng)功率放大后耦合到電力線上。此高頻信號(hào)經(jīng)電力線路傳輸?shù)浇邮辗?，接收機(jī)通過耦合電路將高頻信號(hào)分離，濾去干擾信號(hào)后放大，再經(jīng)解調(diào)電路還原成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。此種通信有效的使前幾種通信方法在應(yīng)用時(shí)所存在的問題得到避免，其直接利用配電網(wǎng)絡(luò)， 不僅降低了成本，同時(shí)對(duì)于運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)也十分有利，具有非常好的發(fā)展前景，所以只需解決其電力線上的干擾問題，提高通信的可靠性，此種通信方式就可以廣泛的進(jìn)行應(yīng)用。

1.3 中心處理子系統(tǒng)

而在整個(gè)自動(dòng)抄表系統(tǒng)中中心處理子系統(tǒng)是作為系統(tǒng)的最上層位置，其主要由中心站和相關(guān)的軟件所組成，所收集的所用用戶信息都需要經(jīng)過信道集中到中心處理子系統(tǒng)中，然后管理人員利用相應(yīng)的軟件來對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，從而做出正確的決策。而中心處理子系統(tǒng)如果在硬件允許的條件下，還可以實(shí)現(xiàn)直接發(fā)號(hào)指令的作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶用電行為的控制和操作。

2 電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)

2.1 電能表

當(dāng)前隨著各項(xiàng)技術(shù)的快速發(fā)展，使電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)有了更好的發(fā)展基礎(chǔ)，在傳感器、自動(dòng)化儀表以及集成電路技術(shù)的發(fā)展下使得機(jī)電脈沖式和電子式電能表都能有效的滿足當(dāng)前電能計(jì)量自動(dòng)抄表的需求。

2.2 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)在已經(jīng)出現(xiàn)了較成熟的產(chǎn)品。

2.3 通信信道

在電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)中，其通信子系統(tǒng)是其中最為關(guān)鍵的技術(shù)，所以在實(shí)際工作中，在對(duì)數(shù)據(jù)通信方式進(jìn)行選取時(shí)需要考慮多種因素的影響，如地理環(huán)境、用電行為、技術(shù)水平、管理體制及成本等。在這方面由于一些發(fā)達(dá)國(guó)家研究的較早，所以在各方面都較為規(guī)范和完備，因此在目前利用最為廣泛的即是低壓電力線載波技術(shù)。而我國(guó)由于這方面起步較晚，而且受制因素較多，所以使用最多的還是電話線通信技術(shù)，只是在近幾年，擴(kuò)頻技術(shù)得到了較快的發(fā)展，使干擾問題得到了逐步的解決，所以在自動(dòng)抄表技術(shù)中低壓電力線載波通信方式才得以推廣開來，且效果較為顯著。

3 電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)的熱點(diǎn)

3.1 電力線載波通信

電力線載波通信，是將信息調(diào)制為高頻信號(hào)（一般為50-500kHz）并疊加在電力線路上進(jìn)行通信的技術(shù)。其優(yōu)勢(shì)是利用電力線作為通信信道，不必另外鋪設(shè)通信信道，大大節(jié)省投資，維護(hù)工作量少，可靈活實(shí)現(xiàn)“即插即用”。目前，國(guó)內(nèi)10kV以上電壓等級(jí)的高壓電力線載波技術(shù)已經(jīng)較成熟，但低壓電力網(wǎng)絡(luò)上的載波通信還未能達(dá)到令人滿意的水平，這在一定程度上制約了電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)在我國(guó)的實(shí)際應(yīng)用。

3.2 無線擴(kuò)頻通信

擴(kuò)頻技術(shù)是一種無線通信方式，把發(fā)送的信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后由擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號(hào)，以擴(kuò)展信號(hào)的頻譜，通過相關(guān)接收，用相同的頻碼序列解擴(kuò)，最后經(jīng)信息解調(diào)，恢復(fù)出原始信息。此通信方式可以實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)的通信距離，而且抗干擾能力是其他通信方法無法比擬的，安全保密性能極佳。所以其在自動(dòng)抄表系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，且取得了較好的效果。

3.3 復(fù)合通信

這是一種將各種通信技術(shù)進(jìn)行綜合使用的方法，目的都是為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表的需求，即在抄表過程中在不同的通信階段采用不同的通信方式，而在實(shí)際通信方案制定時(shí)具體采用哪種復(fù)合的方式，則需要根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行具體考慮。

3.4 自動(dòng)抄表的安全性

自動(dòng)抄表的安全性主要是指數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩爸行奶幚碜酉到y(tǒng)的安全，由于自動(dòng)抄表過程中需要對(duì)所采集來的數(shù)據(jù)利用信道進(jìn)行傳輸，所以需要確保傳輸?shù)陌踩涂煽啃浴６惺仗幚碜酉到y(tǒng)主要利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，所以需要做好來自于黑客、病毒的、操作人員失誤及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等方面的安全隱患，采取預(yù)防和保護(hù)措施，通過對(duì)各種現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)行綜合的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)的安全。

4 結(jié)束語

近幾年我國(guó)電網(wǎng)進(jìn)入了快速建設(shè)階段，其無論是運(yùn)營(yíng)還是管理方面都開始向現(xiàn)代化和商業(yè)化的方向發(fā)展，為了更好的與當(dāng)前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)相適應(yīng)，自動(dòng)化抄表系統(tǒng)作為電力走向市場(chǎng)的最主要技術(shù)保障開始進(jìn)行廣泛的應(yīng)用。其是一種集各種先進(jìn)技術(shù)于一體的系統(tǒng)，此系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，對(duì)于電能計(jì)量系統(tǒng)管理起到積極的促進(jìn)作用，同時(shí)也有效的保證了電費(fèi)計(jì)量的準(zhǔn)確性，使客戶和電力企業(yè)的利益都得到很好的保障。

參考文獻(xiàn)

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[2]趙寧，葉鍵.擴(kuò)頻技術(shù)及其在自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電測(cè)與儀表，1999（8）.