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</DIV><DIVclass=post_content><DIV>

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(dòng)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(dòng)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\o""電能計(jì)量?jī)x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(guò)通訊信道與集中器連接，形成1對(duì)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\o""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(jiàn)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(dòng)抄表和遠(yuǎn)程集中抄表。

本地自動(dòng)抄表方式一般是通過(guò)抄表員手持便攜式手持掌上電腦，通過(guò)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(jiǎn)單方便，實(shí)現(xiàn)起來(lái)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(dòng)化程度較低，較適合在計(jì)量?jī)x表相對(duì)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(guò)RS485總線或低壓電力線，將用戶終端計(jì)量?jī)x表的電能脈沖，先通過(guò)一級(jí)脈沖采集器將脈沖匯總，再經(jīng)過(guò)二級(jí)集中抄表器的集中抄收和記錄整理，最后通過(guò)MODEM和公共電話網(wǎng)絡(luò)以點(diǎn)對(duì)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(lái)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(chǎng)，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(dòng)了電力系統(tǒng)自動(dòng)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(dòng)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(wú)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(dòng)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(dòng)抄表系統(tǒng)。

按通訊介質(zhì)不同，分為有線通訊和無(wú)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(guò)，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(shì)。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(wú)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(wú)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(jiǎn)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(duì)方位性要求較高，較適合于儀表相對(duì)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(wú)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(dòng)抄表的不同通訊階段采用不同的通訊方式來(lái)組成自動(dòng)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(wú)線電臺(tái)、電話線或GPRS/GSM無(wú)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(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理層，所有用戶的用電信息通過(guò)信道匯集到這里，管理人員利用軟件對(duì)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(jí)集中器或\o""電能表發(fā)出指令，從而對(duì)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(chǔ)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(duì)用戶電能表進(jìn)行斷電和送電控制；

（4）運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)可生成用電量日?qǐng)?bào)、月報(bào)，進(jìn)行電費(fèi)結(jié)算；

（5）可進(jìn)行查詢管理，對(duì)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(cè)量機(jī)構(gòu)的不同，分為機(jī)電脈沖式電子電能表和\o""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\o"凱浪貿(mào)易公司電子式電能儀表"多功能電能表，它通過(guò)乘法器完成對(duì)電功率的測(cè)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(dòng)抄表系統(tǒng)的終端來(lái)集裝置將以單塊\o""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(chǔ)存各采集器中數(shù)據(jù)，然后通過(guò)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(chǔ)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(dòng)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(guó)內(nèi)外對(duì)于不同通訊方式各有側(cè)重。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)于電能計(jì)量自動(dòng)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(guó)，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(lái)，隨著對(duì)擴(kuò)頻技術(shù)研究的深人，低壓電力線中阻抗干擾、信號(hào)衰減、噪聲干擾等問(wèn)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(dòng)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(guò)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(guò)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(guò)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(huì)受到來(lái)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(lái)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(yíng)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(duì)自動(dòng)抄表技術(shù)水平、自動(dòng)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(cè)試