電能計(jì)量集中抄表技術(shù)的發(fā)展

電能計(jì)量集中抄表技術(shù)的發(fā)展

電能計(jì)量集抄系統(tǒng)是目前新興的一種技術(shù)，是一種將電能計(jì)量數(shù)據(jù)自動采集、傳輸和處理的系統(tǒng)，它克服了傳統(tǒng)人工抄表模式效率低和容易出差錯(cuò)的缺點(diǎn)，不僅可以提高勞動效率，還可以提高工作質(zhì)量，更重要的是推進(jìn)了電能計(jì)量管理現(xiàn)代化的發(fā)展進(jìn)程。1電能計(jì)量集抄系統(tǒng)的構(gòu)成和特點(diǎn)

典型的電能計(jì)量集抄系統(tǒng)主要由中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（上位機(jī)主控站）、集中數(shù)據(jù)采集器（集中抄表器）和用戶終端（各種電能計(jì)量儀表）等三部分組成如圖1所示。系統(tǒng)的連接方式，主要有星型和總線型。星型連接是以工作主站為中心，以星型發(fā)散的形式通過通訊信道與集中器連接，形成1對N的連接形式。這種方式信道通訊數(shù)據(jù)量大，要求有一定的傳輸速率和頻寬�？偩�型通訊以一條串行總線連接各采集器或電能表，實(shí)行各節(jié)點(diǎn)的互連。這種方式信道上節(jié)點(diǎn)多，傳輸速率也不高，一般用于底層電能數(shù)據(jù)的采集，常見的有RS485總線網(wǎng)和低壓電力線載波通訊網(wǎng)。

1.1采集系統(tǒng)

按照采集數(shù)據(jù)的通訊方式及媒介的不同，電能計(jì)量集抄可分為本地自動抄表和遠(yuǎn)程集中抄表。本地自動抄表方式一般是通過抄表員手持便攜式手持掌上電腦，通過其上的紅外發(fā)射和接收裝置，在紅外可視距離內(nèi)，非接觸地讀取儀表數(shù)據(jù)。這種方式操作簡單方便，實(shí)現(xiàn)起來較可靠，且成本較低。但數(shù)據(jù)傳輸距離較短，且系統(tǒng)的自動化程度較低，較適合在計(jì)量儀表相對集中的城市居民區(qū)應(yīng)用。

遠(yuǎn)程集中抄表方式一般是通過RS485總線或低壓電力線，將用戶終端計(jì)量儀表的電能脈沖，先通過一級脈沖采集器將脈沖匯總，再經(jīng)過二級集中抄表器的集中抄收和記錄整理，最后通過MODEM和公共電話網(wǎng)絡(luò)以點(diǎn)對點(diǎn)的方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中心數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，來進(jìn)行統(tǒng)一的遠(yuǎn)程計(jì)量數(shù)據(jù)管理、計(jì)量監(jiān)控及報(bào)表結(jié)算工作。這種方式不需要抄表員到達(dá)現(xiàn)場，數(shù)據(jù)傳輸速度快，大大提高了抄表效率和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)抄收的可靠性，方便實(shí)時(shí)監(jiān)控，推動了電力系統(tǒng)自動化發(fā)展的進(jìn)程，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。1.2通訊網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)的選擇是自動抄表系統(tǒng)的關(guān)鍵，它直接關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通訊網(wǎng)絡(luò)也稱信道，即數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ�。從集中器看，從集中器到主控站之間通訊規(guī)定為上行信道，從集中器到采集器之間通訊規(guī)定為下行信道。上行信道目前主要使用的有電話網(wǎng)、電力網(wǎng)、無線通訊網(wǎng)、GSM網(wǎng)等。下行信道目前使用的主要有電力網(wǎng)、RS485總線網(wǎng)、有線電視網(wǎng)等。自動抄表系統(tǒng)中涉及的兩段通訊網(wǎng)絡(luò)，每段可以相同也可以完全不同，因此可以組合出各種不同的自動抄表系統(tǒng)。

按通訊介質(zhì)不同，分為有線通訊和無線通訊。1.2.1有線通訊技術(shù)

（1）光纖傳輸：造價(jià)和安裝費(fèi)用較高，但具有頻帶寬、通訊距離遠(yuǎn)、傳輸速度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。

（2）電話線傳輸：投資小，適用范圍廣，適合不方便布線的地區(qū)。不過，這種方式傳輸數(shù)據(jù)易堵塞，且租憑費(fèi)用偏高，不適合大容量系統(tǒng)的通訊傳輸。

（3）RS485總線：是目前采用較多的一種通訊方式，其傳輸數(shù)據(jù)速度較快，可靠、穩(wěn)定，通訊質(zhì)量較高。但布線工作大，通訊信道易受外界因素破壞，且被損壞后故障排除困難，信道后續(xù)維護(hù)工作量大。（4）低壓電力線載波傳輸：是供電系統(tǒng)特有的一種通訊方式，它充分發(fā)揮了低壓電力線覆蓋面廣、不需要重新布線的優(yōu)勢。為改善低壓電力線載波通訊的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸，有振幅鍵控、移頻鍵控、移相鍵控、正交雙邊帶調(diào)制及無載波調(diào)幅調(diào)相等調(diào)制方式；為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸，有窄帶通訊、雙音多頻調(diào)制、線性調(diào)頻脈沖、多路載波調(diào)制、擴(kuò)頻、超窄帶及多路載波等傳輸技術(shù)。1.2.2無線通訊技術(shù)

（1）紅外線：需要通訊雙方加裝紅外收發(fā)通訊模塊，操作簡單，成本低，可在紅外可視距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)非接觸性抄表。此種方式對方位性要求較高，較適合于儀表相對集中的區(qū)域內(nèi)使用。

（2）GPRS通訊：需要在管理，中心和集中器中加裝無線通訊模塊，不需重新組網(wǎng)，價(jià)格較低廉，通訊速度快，且免于維護(hù)。但系統(tǒng)實(shí)時(shí)性及可靠性較差，可能發(fā)生信息擁塞或丟失現(xiàn)象，不適合業(yè)務(wù)量大系統(tǒng)的應(yīng)用。

在應(yīng)用中，各種通訊模式都有優(yōu)缺點(diǎn)，任何一種采用單一通訊技術(shù)的方案均很難完全滿足需要。因此，在自動抄表的不同通訊階段采用不同的通訊方式來組成自動抄表網(wǎng)絡(luò)。在數(shù)據(jù)傳輸量不太大、傳輸距離較近的底層數(shù)據(jù)采集階段，可以采用如紅外、RS485總線傳輸、低壓電力線載波的通訊方式；而在集中器到數(shù)據(jù)處理中心段，則可采用光纖、無線電臺、電話線或GPRS/GSM無線通訊等，選擇什么樣的組合方式，需根據(jù)實(shí)際情況統(tǒng)籌考慮。1.3中心處理子系統(tǒng)

中心處理子系統(tǒng)主要由中心處理工作站以及相應(yīng)的軟件構(gòu)成，是整個(gè)電能計(jì)量遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理層，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(jìn)行匯總和分析，作出相應(yīng)的決策。如果硬件允許，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(shí)施控制，如停電、送電的遠(yuǎn)程操作。

由于抄表要處理的數(shù)據(jù)量大，因此要求中心工作站的硬件必須有一定的運(yùn)算和存儲能力。軟件上要求操作系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，抄表軟件必須具有處理大量數(shù)據(jù)的能力。典型的抄表軟件具有如下功能：（1）可遠(yuǎn)程設(shè)定抄表集中器和采集器內(nèi)的參數(shù)；（2）抄收整個(gè)系統(tǒng)中所有電能表的數(shù)據(jù)；

（3）中央控制站可遠(yuǎn)程地對用戶電能表進(jìn)行斷電和送電控制；（4）運(yùn)行數(shù)據(jù)庫可生成用電量日報(bào)、月報(bào)，進(jìn)行電費(fèi)結(jié)算；（5）可進(jìn)行查詢管理，對異常用戶給予告警。2電能計(jì)量集抄技術(shù)的現(xiàn)狀2.1電能表

根據(jù)電能測量機(jī)構(gòu)的不同，分為機(jī)電脈沖式電子電能表和電子式電能表兩大類。目前在我地區(qū)應(yīng)用最多的是電子式多用戶多功能電能表，它通過乘法器完成對電功率的測量，可獲得最大需量、電壓、電流和功率因數(shù)等多項(xiàng)數(shù)據(jù)，輸出接口分為RS485接口型和低壓配電線載波接口型兩大類，可直接讀取其脈沖輸出，有的新型電能表本身安裝有多種接口，適用于模擬、數(shù)字等各種通訊模式。預(yù)計(jì)今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，電能計(jì)量自動抄表系統(tǒng)的終端來集裝置將以單塊電子式電能表和多用戶電子式電能表兩種儀表為主。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，是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它能夠接受主控站命令，依次抄收并儲存各采集器中數(shù)據(jù)，然后通過一定的傳輸介質(zhì)將數(shù)據(jù)傳至主控站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。集中器具備RS485接口和電話線接口，同時(shí)具有數(shù)據(jù)采集和儲存、設(shè)置功能、遠(yuǎn)程監(jiān)控、校時(shí)功能及異常信息記錄功能。2.3通訊信道

通訊信道的可靠性是電能計(jì)量自動抄表技術(shù)中的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)通訊方式的選取要綜合考慮各種因素。國內(nèi)外對于不同通訊方式各有側(cè)重。在西方發(fā)達(dá)國家，對于電能計(jì)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，所以載波抄表被廣泛應(yīng)用；在我國，受條件所限，較多使用公共電話網(wǎng)絡(luò)和RS485總線傳輸方式抄表。近來，隨著對擴(kuò)頻技術(shù)研究的深人，低壓電力線中阻抗干擾、信號衰減、噪聲干擾等問題的逐步解決，低壓電力線載波抄表方式在電能計(jì)量遠(yuǎn)程自動抄表領(lǐng)域中，得到了進(jìn)一步的推廣，具有非常廣闊的前景。3集中抄表的安全性

集中抄表的安全性主要包括抄表過程的安全性和中心處理子系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全性。系統(tǒng)的抄表過程是分散的采集器、集中器與中心處理站間交換數(shù)據(jù)的過程。通訊中既要保證所抄數(shù)據(jù)能安全、可靠傳輸，又必須確保中心處理子系統(tǒng)不會受到來自傳輸網(wǎng)絡(luò)的意外攻擊。中心處理子系統(tǒng)的安全性主要是指其包含的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全性。主要的安全隱患來自黑客、病毒、合法人員的失誤和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自身的脆弱性等。特別是當(dāng)抄表系統(tǒng)與營業(yè)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)及銀行系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)后，網(wǎng)絡(luò)安全性尤為重要。4關(guān)于集中抄表技術(shù)應(yīng)用的建議

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，對自動抄表技術(shù)水平、自動抄表的投資成本、抄表的效率、可靠性和準(zhǔn)確度、管理體制提出了更高的要求。選擇合格的抄表終端設(shè)備；選用較為成熟的、經(jīng)測試合格的產(chǎn)品；因地制宜選擇抄表方式；提高自動抄表技術(shù)的智能化、多元化；注意自動抄表系統(tǒng)自身安全性；控制系統(tǒng)訪問權(quán)限；制定合理、高效的安全策略；追蹤國際技術(shù)發(fā)展，縮短與國際先進(jìn)抄表技術(shù)的差距，是擺在我們面前的首要間題。5結(jié)束語

電能計(jì)量集中抄表技術(shù)發(fā)展較快，在選用產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)選用較為成熟的產(chǎn)品，避免重復(fù)投資，從而使電能計(jì)量集抄技術(shù)更好地為電力系統(tǒng)和用戶服務(wù)。

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電能計(jì)量遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用

摘要：本文簡要敘述了電能計(jì)量遠(yuǎn)程集中抄表技術(shù)產(chǎn)生的背景，介紹了電能計(jì)量遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，分析了常用兩種通信信道傳輸特性，闡述了電能計(jì)量遠(yuǎn)程集中抄表技術(shù)在深圳地區(qū)運(yùn)用的現(xiàn)狀、實(shí)際應(yīng)用效果。關(guān)鍵詞：電能計(jì)量集中抄表遠(yuǎn)程載波1、引言

近年來，隨著深圳地區(qū)的兩網(wǎng)改造工程的完善，“抄表到戶，一表一戶”及“同網(wǎng)同價(jià)”取消中間層等政策的貫徹實(shí)施，電力用戶數(shù)量急劇膨脹，用電網(wǎng)絡(luò)日益龐大。電能計(jì)量是現(xiàn)代電力營銷系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，而傳統(tǒng)的電量結(jié)算是依靠人工定期到現(xiàn)場抄取數(shù)據(jù)，在實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和應(yīng)用性等方面都存在諸多不足。電力部門面臨著如何準(zhǔn)確及時(shí)結(jié)算購售電量、系統(tǒng)網(wǎng)損等工作，為了能更好地為經(jīng)營決策提供有力的數(shù)據(jù)依據(jù)，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電力部門數(shù)據(jù)的信息化和自動化勢在必行。傳統(tǒng)的手工抄表方式暴露出日益嚴(yán)重的質(zhì)量和效率問題。抄表環(huán)節(jié)已經(jīng)成為電力營銷的嚴(yán)重瓶頸，因此提高電力部門電費(fèi)實(shí)時(shí)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，解決這一環(huán)節(jié)的根本途徑是采用先進(jìn)的抄表技術(shù)以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中自動抄表。2、電能計(jì)量集中抄表系統(tǒng)的構(gòu)成和特點(diǎn)

電能計(jì)量遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)主要由前端采集子系統(tǒng)（集中器、采集終端）、通信子系統(tǒng)（信道）和主站中心處理子系統(tǒng)（抄表管理

系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)）等三部分組成。2.1前端采集子系統(tǒng)

前端采集子系統(tǒng)是主要由采集器和集中器組成，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)、存儲器和接口電路等構(gòu)成，集中抄表系統(tǒng)由電子式電能表或加裝了光電轉(zhuǎn)換器的機(jī)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(shí)際應(yīng)用的遠(yuǎn)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)，即由安裝于用戶生活小區(qū)單元的采集器收集十幾到幾十個(gè)電能表的讀數(shù)，而安裝在配電變壓器下的集中器則負(fù)責(zé)定期從采集器讀取數(shù)據(jù)。2.2通信子系統(tǒng)

通信子系統(tǒng)是把數(shù)據(jù)傳送到控制中心的信道，通信子系統(tǒng)是電能計(jì)量遠(yuǎn)程集中抄表技術(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(diǎn)、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(dá)國家，對于電能計(jì)量自動集中抄表技術(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(yīng)用；在我國，受條件所限，較多使用電話線通信。近來，隨著對擴(kuò)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(jì)量遠(yuǎn)程集中抄表技術(shù)中的應(yīng)用有逐步推廣的趨勢。2.3中心處理子系統(tǒng)

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