电能计量集中抄表技术的发展
电能计量集中抄表技术的发展
电能计量集抄系统是目前新兴的一种技术，是一种将电能计量数据自动采集、传输和处理的系统，它克服了传统人工抄表模式效率低和容易出差错的缺点，不仅可以提高劳动效率，还可以提高工作质量，更重要的是推进了电能计量管理现代化的发展进程。1电能计量集抄系统的构成和特点
典型的电能计量集抄系统主要由中央数据处理系统（上位机主控站）、集中数据采集器（集中抄表器）和用户终端（各种电能计量仪表）等三部分组成如图1所示。系统的连接方式，主要有星型和总线型。星型连接是以工作主站为中心，以星型发散的形式通过通讯信道与集中器连接，形成1对N的连接形式。这种方式信道通讯数据量大，要求有一定的传输速率和频宽。总线型通讯以一条串行总线连接各采集器或电能表，实行各节点的互连。这种方式信道上节点多，传输速率也不高，一般用于底层电能数据的采集，常见的有RS485总线网和低压电力线载波通讯网。
1.1采集系统
按照采集数据的通讯方式及媒介的不同，电能计量集抄可分为本地自动抄表和远程集中抄表。本地自动抄表方式一般是通过抄表员手持便携式手持掌上电脑，通过其上的红外发射和接收装置，在红外可视距离内，非接触地读取仪表数据。这种方式操作简单方便，实现起来较可靠，且成本较低。但数据传输距离较短，且系统的自动化程度较低，较适合在计量仪表相对集中的城市居民区应用。
远程集中抄表方式一般是通过RS485总线或低压电力线，将用户终端计量仪表的电能脉冲，先通过一级脉冲采集器将脉冲汇总，再经过二级集中抄表器的集中抄收和记录整理，最后通过MODEM和公共电话网络以点对点的方式将数据传输到上位机中心数据处理系统，来进行统一的远程计量数据管理、计量监控及报表结算工作。这种方式不需要抄表员到达现场，数据传输速度快，大大提高了抄表效率和数据实时抄收的可靠性，方便实时监控，推动了电力系统自动化发展的进程，具有非常广阔的应用前景。1.2通讯网络数据通讯网络的选择是自动抄表系统的关键，它直接关系到系统的稳定性。通讯网络也称信道，即数据传输的通道。从集中器看，从集中器到主控站之间通讯规定为上行信道，从集中器到采集器之间通讯规定为下行信道。上行信道目前主要使用的有电话网、电力网、无线通讯网、GSM网等。下行信道目前使用的主要有电力网、RS485总线网、有线电视网等。自动抄表系统中涉及的两段通讯网络，每段可以相同也可以完全不同，因此可以组合出各种不同的自动抄表系统。
按通讯介质不同，分为有线通讯和无线通讯。1.2.1有线通讯技术
（1）光纤传输：造价和安装费用较高，但具有频带宽、通讯距离远、传输速度高、抗干扰能力强等优点，目前广泛应用于许多领域。
（2）电话线传输：投资小，适用范围广，适合不方便布线的地区。不过，这种方式传输数据易堵塞，且租凭费用偏高，不适合大容量系统的通讯传输。
（3）RS485总线：是目前采用较多的一种通讯方式，其传输数据速度较快，可靠、稳定，通讯质量较高。但布线工作大，通讯信道易受外界因素破坏，且被损坏后故障排除困难，信道后续维护工作量大。（4）低压电力线载波传输：是供电系统特有的一种通讯方式，它充分发挥了低压电力线覆盖面广、不需要重新布线的优势。为改善低压电力线载波通讯的质量，实现数据的可靠传输，有振幅键控、移频键控、移相键控、正交双边带调制及无载波调幅调相等调制方式；为实现数据的高速传输，有窄带通讯、双音多频调制、线性调频脉冲、多路载波调制、扩频、超窄带及多路载波等传输技术。1.2.2无线通讯技术
（1）红外线：需要通讯双方加装红外收发通讯模块，操作简单，成本低，可在红外可视距离内实现非接触性抄表。此种方式对方位性要求较高，较适合于仪表相对集中的区域内使用。
（2）GPRS通讯：需要在管理，中心和集中器中加装无线通讯模块，不需重新组网，价格较低廉，通讯速度快，且免于维护。但系统实时性及可靠性较差，可能发生信息拥塞或丢失现象，不适合业务量大系统的应用。
在应用中，各种通讯模式都有优缺点，任何一种采用单一通讯技术的方案均很难完全满足需要。因此，在自动抄表的不同通讯阶段采用不同的通讯方式来组成自动抄表网络。在数据传输量不太大、传输距离较近的底层数据采集阶段，可以采用如红外、RS485总线传输、低压电力线载波的通讯方式；而在集中器到数据处理中心段，则可采用光纤、无线电台、电话线或GPRS/GSM无线通讯等，选择什么样的组合方式，需根据实际情况统筹考虑。1.3中心处理子系统
中心处理子系统主要由中心处理工作站以及相应的软件构成，是整个电能计量远程自动抄表系统的数据管理层，所有用户的用电信息通过信道汇集到这里，管理人员利用软件对数据进行汇总和分析，作出相应的决策。如果硬件允许，还可直接向下级集中器或电能表发出指令，从而对用户的用电行为实施控制，如停电、送电的远程操作。
由于抄表要处理的数据量大，因此要求中心工作站的硬件必须有一定的运算和存储能力。软件上要求操作系统稳定可靠，抄表软件必须具有处理大量数据的能力。典型的抄表软件具有如下功能：（1）可远程设定抄表集中器和采集器内的参数；（2）抄收整个系统中所有电能表的数据；
（3）中央控制站可远程地对用户电能表进行断电和送电控制；（4）运行数据库可生成用电量日报、月报，进行电费结算；（5）可进行查询管理，对异常用户给予告警。2电能计量集抄技术的现状2.1电能表
根据电能测量机构的不同，分为机电脉冲式电子电能表和电子式电能表两大类。目前在我地区应用最多的是电子式多用户多功能电能表，它通过乘法器完成对电功率的测量，可获得最大需量、电压、电流和功率因数等多项数据，输出接口分为RS485接口型和低压配电线载波接口型两大类，可直接读取其脉冲输出，有的新型电能表本身安装有多种接口，适用于模拟、数字等各种通讯模式。预计今后相当一段时间内，电能计量自动抄表系统的终端来集装置将以单块电子式电能表和多用户电子式电能表两种仪表为主。2.2采集器和集中器
采集器和集中器是汇聚电能表电量数据的装置，是整个系统的核心，它能够接受主控站命令，依次抄收并储存各采集器中数据，然后通过一定的传输介质将数据传至主控站进行数据处理。集中器具备RS485接口和电话线接口，同时具有数据采集和储存、设置功能、远程监控、校时功能及异常信息记录功能。2.3通讯信道
通讯信道的可靠性是电能计量自动抄表技术中的关键。数据通讯方式的选取要综合考虑各种因素。国内外对于不同通讯方式各有侧重。在西方发达国家，对于电能计量自动抄表技术的研究起步较早，电力系统包括配电网络较规范、完备，所以载波抄表被广泛应用；在我国，受条件所限，较多使用公共电话网络和RS485总线传输方式抄表。近来，随着对扩频技术研究的深人，低压电力线中阻抗干扰、信号衰减、噪声干扰等问题的逐步解决，低压电力线载波抄表方式在电能计量远程自动抄表领域中，得到了进一步的推广，具有非常广阔的前景。3集中抄表的安全性
集中抄表的安全性主要包括抄表过程的安全性和中心处理子系统的计算机网络安全性。系统的抄表过程是分散的采集器、集中器与中心处理站间交换数据的过程。通讯中既要保证所抄数据能安全、可靠传输，又必须确保中心处理子系统不会受到来自传输网络的意外攻击。中心处理子系统的安全性主要是指其包含的计算机网络安全性。主要的安全隐患来自黑客、病毒、合法人员的失误和网络系统自身的脆弱性等。特别是当抄表系统与营业计费系统及银行系统联网后，网络安全性尤为重要。4关于集中抄表技术应用的建议
随着计算机技术、通讯技术、网络技术和微电子技术的飞速发展，对自动抄表技术水平、自动抄表的投资成本、抄表的效率、可靠性和准确度、管理体制提出了更高的要求。选择合格的抄表终端设备；选用较为成熟的、经测试合格的产品；因地制宜选择抄表方式；提高自动抄表技术的智能化、多元化；注意自动抄表系统自身安全性；控制系统访问权限；制定合理、高效的安全策略；追踪国际技术发展，缩短与国际先进抄表技术的差距，是摆在我们面前的首要间题。5结束语
电能计量集中抄表技术发展较快，在选用产品时，应选用较为成熟的产品，避免重复投资，从而使电能计量集抄技术更好地为电力系统和用户服务。
扩展阅读：电能计量远程集中抄表系统建设与应用
电能计量远程集中抄表系统的建设与应用
摘要：本文简要叙述了电能计量远程集中抄表技术产生的背景，介绍了电能计量远程集中抄表系统的总体结构和特点，分析了常用两种通信信道传输特性，阐述了电能计量远程集中抄表技术在深圳地区运用的现状、实际应用效果。关键词：电能计量集中抄表远程载波1、引言
近年来，随着深圳地区的两网改造工程的完善，“抄表到户，一表一户”及“同网同价”取消中间层等政策的贯彻实施，电力用户数量急剧膨胀，用电网络日益庞大。电能计量是现代电力营销系统中的一个重要环节，而传统的电量结算是依靠人工定期到现场抄取数据，在实时性、准确性和应用性等方面都存在诸多不足。电力部门面临着如何准确及时结算购售电量、系统网损等工作，为了能更好地为经营决策提供有力的数据依据，采用计算机技术来实现电力部门数据的信息化和自动化势在必行。传统的手工抄表方式暴露出日益严重的质量和效率问题。抄表环节已经成为电力营销的严重瓶颈，因此提高电力部门电费实时性结算水平,建立一种新型的抄表方式已成为所有电力部门的共识，解决这一环节的根本途径是采用先进的抄表技术以实现远程集中自动抄表。2、电能计量集中抄表系统的构成和特点
电能计量远程集中抄表系统主要由前端采集子系统（集中器、采集终端）、通信子系统（信道）和主站中心处理子系统（抄表管理
系统、计算机）等三部分组成。2.1前端采集子系统
前端采集子系统是主要由采集器和集中器组成，采集器和集中器是汇聚电能表电量数据的装置，由单片机、存储器和接口电路等构成，集中抄表系统由电子式电能表或加装了光电转换器的机电脉冲式电能表构成系统的最前端，它们把用户的用电量以电脉冲的形式传递给上一级数据采集装置。目前实际应用的远程自动抄表系统大多采用两级式数据汇集结构，即由安装于用户生活小区单元的采集器收集十几到几十个电能表的读数，而安装在配电变压器下的集中器则负责定期从采集器读取数据。2.2通信子系统
通信子系统是把数据传送到控制中心的信道，通信子系统是电能计量远程集中抄表技术中的关键。数据通信方式的选取要综合考虑地理环境特点、用户用电行为、技术水平、管理体制和投资成本等因素。国内外对于不同通信方式各有侧重，在西方发达国家，对于电能计量自动集中抄表技术的研究起步较早，电力系统包括配电网络较规范、完备，所以低压电力线载波技术被广泛应用；在我国，受条件所限，较多使用电话线通信。近来，随着对扩频技术研究的深入，低压电力线载波中干扰大的问题逐步得到解决，因此，低压电力线载波通信方式在电能计量远程集中抄表技术中的应用有逐步推广的趋势。2.3中心处理子系统
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