低壓用戶集中抄表系統(tǒng)及其采集方案

● 廣州供電局有限公司 熊 杰

低壓用戶集中抄表系統(tǒng)（以下簡稱低壓集抄）是綜合現(xiàn)代電子、計算機、通信網(wǎng)絡技術的信息自動化系統(tǒng)，系統(tǒng)通過對遠方居民計量表計數(shù)據(jù)準確、可靠、完整、及時采集和統(tǒng)計分析，能夠快速、全面地反映低壓用戶電量使用情況，為電力營銷服務提供可靠技術保證。

實現(xiàn)低壓用戶電量自動及時抄讀分析，能夠提高用戶服務質(zhì)量和計量自動化水平，有利于提高企業(yè)管理水平和管理效率，有利于降低低壓用戶供電線損，提高供電服務質(zhì)量，也能夠較好地緩解目前減員增效與抄表到戶之間的矛盾。

1 國外低壓集抄發(fā)展

目前，國外低壓集抄系統(tǒng)建設項目從需求推動的角度來看，可以分為2個階段。

1.1 自動抄表（AMR）需求階段

由于國外電力體制的不同，國外的配電、售電公司一般對低壓集抄系統(tǒng)的建設積極性并不大，在智能電網(wǎng)的概念提出之前，國際上低壓集抄系統(tǒng)項目覆蓋率并不大，國際上多應用長壽命機械表，人工方式抄表。

歐美發(fā)達國家在20世紀80年代已開始對遠距離電能數(shù)據(jù)采集進行研究。日本當時已開始試用電力載波于遠程抄表；美國的配電線路載波遠程抄表系統(tǒng)已投入試運行。1982年法國EDF用EUR101系統(tǒng)實現(xiàn)對600個大用戶采集數(shù)據(jù)，英國的THORNEMI系統(tǒng)利用公用電話網(wǎng)實現(xiàn)了自動抄表，同年瑞士landis/GYR的SCTM規(guī)約用于瑞典的自動抄表，1985年日本九州電力公司試用配電載波于遠程讀表和負荷控制，西德、澳大利亞、美國等國家先后有AMR系統(tǒng)投入運行。20世紀80年代中期以來，美國在科羅拉多州丹佛市，一家公用事業(yè)企業(yè)（Public Service Co.)將77萬余臺電表和67萬余臺煤氣表實現(xiàn)了自動抄表，成為當時美國推廣應用量最大的一家公司；到了90年代以后，英國開發(fā)出低壓電力線載波通訊系統(tǒng)Powernet具有自動抄表功能；還有利用電力載波通訊與無線通訊結合所組成的系統(tǒng)，根據(jù)情況自動選擇通信方式的系統(tǒng)。目前東歐、非洲等低端市場由機械表逐步向電子表轉(zhuǎn)型，西歐、北美、澳洲等由電子表逐步向智能表轉(zhuǎn)型，歐洲逐步輪換為智能表。上行通信方面歐洲主要遵循IEC62056標準，下行通信方面主要采用MBUS總線、Zigbee、OFDM和載波方式。

國外低壓電力線載波集抄的最大項目為意大利國家電網(wǎng)公司ENEL組織進行的載波項目，ENEL公司從2003～2009年間把全國的3000萬只電表全部更換為載波智能電表，使用約30萬臺集中器，意大利全國共3個主站。到目前為止，數(shù)據(jù)采集完整率在92%左右，建設效果低于預期。

德國PPC公司承建的BPL電力寬帶智能計量工程，運行于德國曼哈姆（Mannheim）10余年，現(xiàn)有用戶10萬戶。其余各地如 Linz 6.5 萬戶，Hameln 2.5 萬戶， Dresden 1.2萬戶等共40余萬戶。該通訊技術可應用于中、低壓電力輸送網(wǎng)，用戶設備面向的是基于IP的實時通訊Ethernet接口。

1.2 智能計量（AMI）需求階段

在智能電網(wǎng)的概念推廣后，為實現(xiàn)分時電價、用戶雙向互動、用戶電網(wǎng)反向上網(wǎng)送電、推動新能源應用、電動汽車應用、需求響應、從用戶需求引導綠色用電、削峰填谷等應用，各國政府主導制定法規(guī)政策，強迫安裝智能電表，建設AMI系統(tǒng)。大多西歐國家已經(jīng)決定在2020年之前使所有用戶用上智能電表。

美國于2003年制定了相關規(guī)劃，要求實現(xiàn)AMI全面覆蓋，到2020年AMI技術的智能電能表將覆蓋80%的用戶。美國在2005年頒布“能源政策條例”（EPAct）明確列出“智能量測”，規(guī)定電力公司應能根據(jù)用戶的要求提供分時電價的服務。

近年來，由于智能電網(wǎng)的發(fā)展，國際電力線載波通信標準進展很快，現(xiàn)已有西班牙PRIME標準、法國G3標準、ITU G.hem 標準、IEEE 1901.2 標準。

2 國內(nèi)低壓集抄發(fā)展

國家電網(wǎng)公司低壓集抄系統(tǒng)已大規(guī)模投入應用，截止到2016年底，則基本實現(xiàn)全網(wǎng)1.7億低壓客戶低壓集抄“全覆蓋、全采集、全費控”的目標。從技術方面，國家電網(wǎng)統(tǒng)一了低壓集抄的技術規(guī)范，全網(wǎng)基本確定采用“主站-集中器-載波（無線）電表”、“主站-集中器-采集器-485電表”的傳統(tǒng)技術方案。隨著低壓集抄項目的推廣，為解決數(shù)據(jù)采集完整率不高的問題，近2年各地在逐步試點研究各類技術方案、或采取措施提高項目實施質(zhì)量，比如，目前正在研究載波和低功率無線合并到一個模塊。

目前，南方電網(wǎng)低壓集抄覆蓋率與國家電網(wǎng)相比差距較大。在技術上，低壓集抄系統(tǒng)的采集設備主要包括I型集中器、II型集中器、I型采集器和II型采集器。集中器的遠程通信方式主要包括GPRS、CDMA、TD-LTE、以太網(wǎng)等。本地數(shù)據(jù)傳輸方式主要包括485總線、載波、微功率無線、雙模（載波+無線）等。遠程通信的可靠性和成功率較本地通信高。

3 低壓集抄現(xiàn)場采集方案

3.1 II型集中器方案

II型集中器方案指集中器與電能表之間通過RS-485線方式通信，適用于電能表位置集中區(qū)域。其特點是采用一對雙絞線通信，具有傳輸速率高、抗噪聲干擾等優(yōu)點；同時也存在著信號線敷設不方便、成本高、運維復雜等缺點。

3.2 I型半無線方案

半無線方案，即半微功率無線方案，集中器和采集器之間利用微功率無線方式傳輸數(shù)據(jù)，采集器和電能表之間采用RS-485總線通信。優(yōu)點是數(shù)據(jù)傳輸不受電網(wǎng)噪聲干擾，同時也存在著無線信號容易受到建筑物的阻擋或其他無線信號的干擾的缺點。

半無線方案設備包含I型集中器（無線）、II型采集器（無線）、RS-485電能表等。

3.3 I型半載波方案

半載波方案是載波通信技術和RS-485總線技術的結合，集中器和采集器之間利用電力線傳輸數(shù)據(jù)，采集器和電能表之間采用RS-485總線通信。其特點是方案適用范圍廣，無需另外鋪設通信線路、節(jié)省施工費用，同時也存在著易受電網(wǎng)噪聲干擾、運維復雜的缺點。

半載波方案設備包含I型集中器（載波）、II型采集器（載波）、RS-485電能表等。

3.4 I型全無線方案

全無線方案利用470～510MHz無線電波構建通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)集中器與電能表之間微功率無線通信。方案適用于比較分散的低壓三相用戶或偏遠農(nóng)村用戶集中抄表。優(yōu)點是數(shù)據(jù)傳輸不受電網(wǎng)噪聲干擾，在空曠區(qū)域傳輸距離較遠，同時也存在著無線信號容易受到建筑物的阻擋或其他無線信號的干擾的缺點。

全無線方案設備包含I型集中器（無線）、無線電能表等。

3.5 I型全載波方案

全載波方案利用電力線作為集中器和電能表之間的傳輸介質(zhì)，所有電表采用載波式電能表，集中器與電能表之間無需采集器。本方案適用于電能表位置分散的臺區(qū)。其特點是無需布線，施工安裝成本較低；同時也存在著載波信號容易受電網(wǎng)噪聲干擾的缺點。

全載波方案設備包含I型集中器（載波）、載波電能表等。

4 結束語

僅靠抄表工人挨家挨戶地抄表，不但工作效率低，且采用人工抄表方式容易產(chǎn)生漏抄、誤抄、估抄（甚至抄表人員同用電戶合伙作弊）的現(xiàn)象，給供電企業(yè)帶來不可估量的損失，另外人工抄表的時間不統(tǒng)一，即無法準確進行配網(wǎng)的線、變損考核。為提高抄表準確率，減員增效，實施遠程低壓集中抄表改造十分必要。

隨著電力系統(tǒng)兩網(wǎng)升級改造工作的逐步開展，“一戶一表，管電到戶”政策持續(xù)深入貫徹執(zhí)行，用電網(wǎng)絡急劇膨脹，供電企業(yè)對用電網(wǎng)絡的管理任務日益加劇。同時，隨著階梯電價的全面實施，抄表數(shù)據(jù)的及時性將直接影響用戶的電費收費。如何把龐大且分散的居民用電量及其他業(yè)務數(shù)據(jù)及時有效且準確無誤地收集、統(tǒng)計及分析，成為供電企業(yè)所面臨的迫切需要解決的問題。