低壓電能計量集抄技術(shù)應(yīng)用與分析

周華皓

（國家電網(wǎng)江蘇省電力有限公司 鹽城供電分公司，江蘇 鹽城 224200）

1 低壓電能計量集抄技術(shù)現(xiàn)狀

按電力計量單位的不同，低壓電能表分為機電脈沖型和全電子型。目前，使用最廣泛的是全電子型電能表，它采用了乘法器來實現(xiàn)電能的計量。這種電能儀可以采集大量的電流、電壓、功率因數(shù)等信息，其輸出端通常采用低電壓的載波接口和RS485接口。另外，有些新型電能表具有多種接口，用于數(shù)字仿真通信方式。在今后一段時間內(nèi)，全電子電能表將成為低壓電力計量、低壓集抄系統(tǒng)的主要設(shè)備。采集器匯聚了電能表的電量數(shù)據(jù)，會根據(jù)主控臺的指令，對所有采集設(shè)備進行有序的收集，再用特定的傳輸設(shè)備將數(shù)據(jù)發(fā)送給主控臺進行數(shù)據(jù)處理。聚能器有RS485和電話線路，可以采集數(shù)據(jù)、設(shè)置電能表、遠程監(jiān)控、糾正異常情況的記錄。在當前的低壓電力測量中，可靠的通信通道至關(guān)重要。選擇通信方式時，必須綜合考慮多種因素。在西方發(fā)達國家，自動抄表技術(shù)很早就被開發(fā)出來，電力和配電網(wǎng)絡(luò)都比較完善，因此載波抄表在世界上得到了廣泛的應(yīng)用[1]。

2 集抄系統(tǒng)構(gòu)成與特點

2.1 采集系統(tǒng)

低壓電能計量集抄技術(shù)根據(jù)數(shù)據(jù)采取媒介與通信方式的不同可分為2類，分別是本地自動抄表、遠程集中抄表。本地自動抄表通常是抄表人員使用便攜式掌上電腦（Personal Digital Assistant，PDA）上的紅外線發(fā)送和接收設(shè)備，對儀表進行無接觸讀出。雖然這個方法很容易實施且成本低，但是它的數(shù)據(jù)傳送距離較短且自動化程度較低，僅適合于測量儀表密集的地區(qū)，如城鎮(zhèn)住宅區(qū)。藍牙技術(shù)已經(jīng)非常成熟，如果能將藍牙技術(shù)引入抄表系統(tǒng)，就能很好地解決無線信號的覆蓋范圍和數(shù)據(jù)中心，但是其價格昂貴。遠程集中抄表技術(shù)是將電能脈沖通過點對點傳輸?shù)接嬎銠C的數(shù)據(jù)處理中心。通常情況下，通過RS485母線或低壓電線，將用戶終端計量裝置的電能脈沖進行一次脈沖采集，然后由二級抄表機對數(shù)據(jù)進行采集、整理，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程管理、計量和結(jié)算等工作。這種方法并不要求抄表員在現(xiàn)場抄表，大大提高了抄表的工作效率，同時促進了電力系統(tǒng)的自動化水平。

2.2 通信網(wǎng)絡(luò)

低壓電力計量與集抄技術(shù)中，選用一個穩(wěn)定的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)是至關(guān)重要的。信道是通信網(wǎng)絡(luò)的別名，是數(shù)據(jù)的傳送通道。在集成器中，集成器與主控制器的通信被稱作上行通道，而集成器與采集器的通信叫做下行通道。上行和下行通道的用法各不相同。在抄表的過程中，這兩個部分的通信網(wǎng)絡(luò)是一樣的，也有不同的，所以就形成了一套自動抄表系統(tǒng)。按照通信媒介的不同，可以將其劃分為有線通信和無線通信。有線通信技術(shù)就是通過布線來傳送資訊。有線通信的主要載體有光纖傳輸、電話線傳輸、RS485總線傳輸以及低電壓載波傳輸?shù)?。光纖傳輸成本高，安裝成本高，但是它的抗干擾能力強，傳輸信息的速度非?？欤軌驖M足長距離的通信，這就是光纖傳輸被越來越多地使用的原因。由于電話線上的數(shù)據(jù)傳輸很容易阻塞，因此不利于大規(guī)模的信息傳送；但是因為投資少，所以在不方便接線的邊遠地區(qū)仍然非常流行。RS485總線目前仍有較為廣泛的應(yīng)用，其通信速度和質(zhì)量均較高。然而，由于線路的布線工作量較大，通信通道受到的外部干擾較多，而且在線路損壞后，檢修和保養(yǎng)工作量較大。電力系統(tǒng)中的載波通信是一種特殊的通信方式[2]。

2.3 中心處理子系統(tǒng)的工作特點

中心處理系統(tǒng)是我國低壓電力計量及抄表系統(tǒng)的重要組成部分。該數(shù)據(jù)處理軟件是一套完整的數(shù)據(jù)處理中心。通過對采集設(shè)備所采集電力用戶的電力信息進行整合、分析，并對其進行數(shù)據(jù)處理。該系統(tǒng)在對數(shù)據(jù)進行處理后，所獲得的數(shù)據(jù)將用于電力系統(tǒng)的運行。在硬件條件比較成熟的情況下，不需要直接接觸，而可以采用遠距離控制。通過電能表和集線器來實現(xiàn)遠程監(jiān)控，掌握用戶用電的情況。電力計量采集是一項重要的工作，它要求對數(shù)據(jù)進行準確、可靠的傳輸。如何確保資料的可靠性，一直是廣大工程師不斷探討的課題。

為了確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸，提出了處理中心工作能力的方法，即提高硬件性能和軟件性能。工程師應(yīng)選用具有良好計算和儲存性能的硬件，選用具有良好可操作性的軟件。工程技術(shù)人員應(yīng)關(guān)注中央處理子系統(tǒng)的工作特性。若不注意其工作特性，則最終的低壓電力計量與采集系統(tǒng)將會產(chǎn)生一定的影響。

3 電能集抄系統(tǒng)組網(wǎng)方式應(yīng)用

在電力采集系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的選取是其中的一項技術(shù)難題，通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量與其整體的穩(wěn)定性有很大的關(guān)系。因此，在選擇的時候，要考慮到周圍的環(huán)境，作出合理的選擇。網(wǎng)絡(luò)模式分為3種，即無線組網(wǎng)模式、載波組網(wǎng)模式和RS485組網(wǎng)模式。

3.1 無線組網(wǎng)方式

在采用無線組網(wǎng)模式的時候，并不一定要把電度表和集線機連接起來。在2臺設(shè)備之間，有一臺無線式的數(shù)據(jù)采集終端。這種無線化的數(shù)據(jù)采集終端可以成為集控機的通信中轉(zhuǎn)站，通過短距離無線方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理。同時，利用RS485總線組網(wǎng)方式實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集終端與電能表的通信。一些地方可以采用無線組網(wǎng)模式。但是，在不能鋪設(shè)通信電纜的地方，不適用無線組網(wǎng)的方法，實際的生產(chǎn)和生活中必須對現(xiàn)實情況進行合理分析[3]。

3.2 載波組網(wǎng)方式

載波組網(wǎng)模式是以某種形式把集線器和電能計量相連。電力線載波是載波組網(wǎng)的主要通信方式，通過載波組網(wǎng)的方式來組網(wǎng)，并不需要任何的數(shù)據(jù)采集終端，因此通過載波組網(wǎng)的方式可以迅速制定正確的組網(wǎng)方案，但是因為通信的實時性并不好，在供電的時候，一般都會選擇在一個小的地方。與載波組網(wǎng)模式相似的還有混合載波模式和半載波模式，分別是通過載波和其他媒體或者是載波發(fā)送信息并選擇網(wǎng)絡(luò)模式。

3.3 RS485總線組網(wǎng)方式

RS485總線組網(wǎng)模式是一種采用碼分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）、通用分組無線業(yè)務(wù)（General Packet Radio Service，GPRS）、 全球移動通信系統(tǒng)（Global System for Mobile communications，GSM）等光纖進行通信的一種較為統(tǒng)一的通信方式。在RS485總線模式下，中央控制系統(tǒng)可以進行實時通信，數(shù)據(jù)采集終端也可以實現(xiàn)實時通信。RS485總線是一種最常用的組網(wǎng)方式，在一些地方可以使用通信電纜。

3.4 低壓電能計量集抄技術(shù)的應(yīng)用建議

低壓電力測量與集抄技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一項重要技術(shù)。將低壓集抄技術(shù)引入到生產(chǎn)實踐中，可以為計量工作帶來新的發(fā)展動力，為計量工作的開展提供了方便。然而，在低壓電力計量集抄技術(shù)中，采集數(shù)據(jù)的精確度仍是廣大電力用戶所關(guān)注的問題。同時，低壓電力計量與集抄技術(shù)的工作效率也是衡量其工作效能的一個重要指標。為了提高低壓電能計量集抄技術(shù)的工作效率，工程師應(yīng)充分考慮各種因素，采取相應(yīng)的改進措施。另外，要進一步完善我國的宏觀調(diào)控體系。若選用不適當?shù)脑O(shè)備，不但會影響其正常運行，而且會影響整個系統(tǒng)的運行。若選用適當?shù)难b置，可以達到最后的能量供給效果，從而提高低壓電能計量集抄系統(tǒng)的工作效率和工作品質(zhì)。在選用合適的低壓電力計量與集抄系統(tǒng)設(shè)備的同時，對抄表方法及系統(tǒng)進行維護。抄表方法要根據(jù)工作的需要隨時調(diào)整，使之與工作的實際狀況保持一致。為了保障低壓電力計量和抄表系統(tǒng)的正常運行，技術(shù)人員應(yīng)進行進行實時監(jiān)控，確保系統(tǒng)能夠及時地提供數(shù)據(jù)和信息。

4 低壓電能計量集抄系統(tǒng)的管理與維護策略探討

4.1 創(chuàng)新電力計量采集技術(shù)

采集技術(shù)是低壓電能計量集抄技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)，只有確保數(shù)據(jù)采集全面性、準確性，才能夠為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理、分析等工作打下基礎(chǔ)。因此，須創(chuàng)新電力計量采集技術(shù)，結(jié)合低壓電能計量集抄技術(shù)的關(guān)鍵要點，形成完善的電力計量采集系統(tǒng)，其中最為主要是提高采集軟件工作性能。未來，低壓電能計量集抄技術(shù)的研究需要集中采集軟件開發(fā)方面，確保采集軟件的運行性能，能夠支撐大范圍電力計量采集工作開展，避免出現(xiàn)采集系統(tǒng)不夠穩(wěn)定等問題，從而能夠促進低壓電能計量集抄技術(shù)水平提高。

4.2 引入分級管理模式

在低壓集中抄表系統(tǒng)的運作中，采用了分層管理的方式，逐步提高了它的應(yīng)用水平。分級管理是在低壓集抄系統(tǒng)中，主站、集中器和采集終端的分級維護與管理。既能有效改善我國低壓集抄系統(tǒng)的管理環(huán)境，又能明顯促進我國的供電管理[4]。

4.3 以監(jiān)控系統(tǒng)完善提高運行的穩(wěn)定性

低壓集中抄表實現(xiàn)了抄表的自動化，極大地提高了抄表的工作效率，避免了抄表過程中出現(xiàn)人手短缺、處理故障滯后、電量散失等問題。低壓集中抄表不僅解決了電力儀表的人手短缺問題，還可以對電能表的運行狀況進行實時監(jiān)測。通過對監(jiān)測系統(tǒng)的不斷完善，能夠?qū)收线M行自動跟蹤和處理，確保系統(tǒng)的正常工作。

4.4 構(gòu)建集約化電費核算體系并優(yōu)化電費核算方法

傳統(tǒng)電費的核算需要耗費大量的人力，而抄表只是其中的一部分，要想真正的收取電費，就必須要將電費的數(shù)據(jù)進行比對，一共有3個環(huán)節(jié)，即電力供應(yīng)、電費收取、結(jié)算。這些都是由大大小小的部門和工作人員共同完成的工作，非常復(fù)雜，在計算的時候很有可能會出錯。為了改變這種低效率、高錯誤率的傳統(tǒng)做法，目前大多數(shù)電力企業(yè)都已開始實行集中核算與集中計費，讓單位利用計算機進行最后的結(jié)算，把有關(guān)的數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)綘I業(yè)廳，由營業(yè)廳來結(jié)算。這種簡單而又精確的辦法極大提高了供電企業(yè)的工作效率，從而推動了企業(yè)的發(fā)展。新形勢下，低壓電能計量集抄技術(shù)的發(fā)展對電費核算的效率有了大大的提高，在集約電價核算系統(tǒng)中，要強化新時代信息技術(shù)的運用，快速推廣低壓電能計量集抄技術(shù)的發(fā)展，確保數(shù)據(jù)的準確性，為集約化電費核算提供快速、準確的數(shù)據(jù)支撐[5]。

4.5 加強對運行維護管理人員的培訓(xùn)

通過對實際情況的總結(jié)，指出了加強集抄系統(tǒng)的運行與維護管理是提高系統(tǒng)的運行和維護管理水平的重要方法。由于其掌握的技術(shù)水平將直接關(guān)系到企業(yè)整體的運營與維護工作的品質(zhì)，須加強對操作與維修人員的培訓(xùn)。從2個方面進行了培訓(xùn)：一是在工作內(nèi)容上，要加強操作維修管理人員的專業(yè)技術(shù)訓(xùn)練，從而使電網(wǎng)能夠穩(wěn)定、持續(xù)、健康地運轉(zhuǎn)，進一步提升電網(wǎng)的運營、維護和管理水平；二是在故障排除上，應(yīng)進一步加強有關(guān)電氣計量集抄系統(tǒng)的有關(guān)設(shè)備安裝與檢修工作。

5 結(jié) 論

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的逐步完善，尤其是在低壓集抄系統(tǒng)的推廣，使抄表的遠程自動抄表功能得到了有效發(fā)揮。通過對低壓集中抄表系統(tǒng)的不斷改進，推進技術(shù)革新，對提高供電企業(yè)的運營效率、市場推廣以及電費核算效率都是有益的。因此，有關(guān)部門要加強低壓集抄系統(tǒng)的管理和維護工作，在使用中要注意解決其運行、管理、維護等問題，確保我國居民正常的生活，為居民營造良好的工作環(huán)境。