配網(wǎng)集中抄表現(xiàn)狀及發(fā)展探討

張少敏　　何炳哲

【摘 要】配網(wǎng)集中抄表是用電信息采集系統(tǒng)的重要組成部分。 本文介紹了配網(wǎng)集中抄表系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，分析了自動抄表技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，研究了自動抄表的通訊原理、主站、信道等關(guān)鍵技術(shù)，對自動抄表技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了分析探討。

【關(guān)鍵字】配網(wǎng)；集中抄表；通信

引言

電能計量是電力營銷系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的電能量結(jié)算是依靠人工定期到現(xiàn)場抄讀數(shù)據(jù)，在實時性、準確性和應用性等方面都存在不足。而當前用電客戶不僅要求有電用，而且要求用高質(zhì)量的電，享受到更好的服務。因此提高電力部門電費實時性結(jié)算水平， 建立一種新型的抄表方式已成為所有電力部門的共識。

一、自動抄表系統(tǒng)的構(gòu)成

電能計量自動抄表系統(tǒng)是將電能表電能數(shù)據(jù)自動采集、傳輸和處理的系統(tǒng)。它克服了傳統(tǒng)人工抄表模式的低效率和不確定性，推進了電能管理現(xiàn)代化的發(fā)展進程。

典型的電能計量自動抄表系統(tǒng)主要由采集設(shè)備、通信信道和主站系統(tǒng)等三部分組成：

（一）采集設(shè)備。按照采集數(shù)據(jù)的方式不同，電能計量自動抄表系統(tǒng)可分為本地自動抄表系統(tǒng)和遠程自動抄表系統(tǒng)兩種。本地自動抄表系統(tǒng)的電能表一般加裝紅外轉(zhuǎn)換裝置，把電量轉(zhuǎn)換為紅外信號，抄表時操作人員到現(xiàn)場使用便攜式抄表微型計算機，非接觸性地讀取數(shù)據(jù)。遠程自動抄表系統(tǒng)由電子式電能表或加裝了光電轉(zhuǎn)換器的機電脈沖式電能表構(gòu)成系統(tǒng)的最前端，它們把用戶的用電量以電脈沖的形式傳遞給上一級數(shù)據(jù)采集裝置。目前實際應用的遠程自動抄表系統(tǒng)大多采用兩級式數(shù)據(jù)匯集結(jié)構(gòu)，即由集中器將臺區(qū)下全部居民電表的數(shù)據(jù)通過電力載波方式采集、存貯并通過RS485接口發(fā)送至臺區(qū)網(wǎng)絡(luò)表。

（二）通信信道。通信信道是把電能數(shù)據(jù)傳送到主站系統(tǒng)的信道。按照通信介質(zhì)的不同，通信信道主要有光纖傳輸、無線公網(wǎng)（GPRS/ CDMA）傳輸、電話線傳輸和低壓電力線載波傳輸?shù)人姆N。光纖通信具有頻帶寬、傳輸速率高、傳輸距離遠以及抗干擾性強等特點，適合上層通信網(wǎng)的要求。但因其安裝結(jié)構(gòu)受限制且成本高，故很少在自動抄表系統(tǒng)中使用。GPRS（ General Packet Radio Service） 即通用無線分組業(yè)務，是一種基于GSM 無線系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，提供終端到終端或者終端互聯(lián)網(wǎng)（包括專有服務器） 之間的無線IP 連接。租用電話線通信是利用電話網(wǎng)絡(luò)，在數(shù)據(jù)的發(fā)出和接收端分別加裝調(diào)制解調(diào)器。該方法的數(shù)據(jù)傳輸率較高且可靠性好，投資少；不足之處是線路通信時間較長（通常需幾秒甚至幾十秒）。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，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。此高頻信號經(jīng)電力線路傳輸?shù)浇邮辗?，接收機通過耦合電路將高頻信號分離，濾去干擾信號后放大，再經(jīng)解調(diào)電路還原成二進制數(shù)字信號。電力線載波直接利用配電網(wǎng)絡(luò)，免去了租用線路或占用頻段等問題，降低了抄表成本，發(fā)展前景十分廣闊。但是，如何抑制電力線上的干擾，提高通信可靠性仍是亟待解決的問題。

（三）主站系統(tǒng)。主站系統(tǒng)主要由中心處理工作站以及相應的軟件構(gòu)成，是整個電能計量自動抄表系統(tǒng)的最上層，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)進行匯總和分析，作出相應的決策。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施控制，如停、送電遠程操作。

二、自動抄表技術(shù)的發(fā)展狀況

（一）電能表。傳感器、自動化儀表以及集成電路技術(shù)的發(fā)展，使得無論是機電脈沖式還是電子式電能表已能夠較好地滿足當今電能計量自動抄表技術(shù)的需要。在當前實際運行中，電能計量自動抄表系統(tǒng)的終端采集裝置以電子式電能表為主。

（二）網(wǎng)絡(luò)表和集中器。網(wǎng)絡(luò)表和集中器是采集、存儲電能表電量數(shù)據(jù)的裝置，由單片機、存儲器和接口電路等構(gòu)成，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了較成熟的產(chǎn)品，例如網(wǎng)絡(luò)表：博納DTSDN89；集中器：晨泰PLM100-HB。

（三）通信信道。通信信道是電能計量自動抄表技術(shù)中的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)通信方式的選取要綜合考慮地理環(huán)境特點、用戶用電行為、技術(shù)水平、管理體制和投資成本等因素。國內(nèi)外對于不同通信方式各有側(cè)重，在西方發(fā)達國家，對于電能計量自動抄表技術(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，所以低壓電力線載波技術(shù)被廣泛應用；在我國，受條件所限，較多使用GPRS、電話線通信。近來，隨著對擴頻技術(shù)研究的深入，低壓電力線載波中干擾大的問題逐步得到解決，因此，低壓電力線載波通信方式在電能計量自動抄表技術(shù)中的應用有逐步推廣的趨勢。

三、自動抄表技術(shù)的發(fā)展趨勢分析

（一）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（一般為50～500 kHz）并疊加在電力線路上進行通信的技術(shù)。其優(yōu)勢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，維護工作量少，可靈活實現(xiàn)“即插即用”。目前，國內(nèi)10 kV以上電壓等級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到令人滿意的水平，這在一定程度上制約了電能計量自動抄表技術(shù)在我國的實際應用。

（二）GPRS通信。GPRS是一項高速無線數(shù)據(jù)傳送技術(shù)，數(shù)據(jù)是以“分組”的形式通過GSM 系統(tǒng)的空中信道傳送的。相對于以前曾采用的無線通訊技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢。首先電力部門不需要為GPRS建立網(wǎng)絡(luò)，一次性投資小。其次，GPRS移動通信網(wǎng)絡(luò)完善，覆蓋面大，受外界因素影響小。第三，GPRS網(wǎng)絡(luò)基站較多，冗余度高，不會出現(xiàn)局部癱瘓的局面。第四，GPRS傳輸速率高，其數(shù)據(jù)傳輸速度理論峰值可達115kps，遠遠高于230MHz無線通訊，有利于采用更高智能的終端設(shè)備。第五，GPRS擁有全國統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)，便于相鄰電網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交流。

四、結(jié)束語

電力營銷效率的提高，取決于營銷部門對配網(wǎng)信息、用戶現(xiàn)狀和需求的了解程度，以及對各種數(shù)據(jù)分門別類加以采集分析并有效利用。電能計量自動抄表系統(tǒng)，能夠充分采集用戶的各種數(shù)據(jù)信息，對數(shù)據(jù)進行集中存儲和統(tǒng)一分析，對于加強需求側(cè)管理，具有重要意義。

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作者簡介：

張少敏 華北電力大學 女 教授、碩士生導師 博士 河北 保定 網(wǎng)絡(luò)信息安全、電力信息化。

何炳哲 國網(wǎng)衡水供電公司 男 工程師 碩士 河北 衡水 用電信息采集、信息系統(tǒng)。