電能計量自動抄表技（jì）術的現狀與展望

電能計量是現代（dài）電力（lì）營（yíng）銷係統中（zhōng）的一個重要環（huán）節（jiē），傳統的電能量結算是依靠人工定期到現場抄讀數據，在實時性、準確性和應用性等方麵都存（cún）在不足（zú）。而用電客戶不僅要（yào）求有電用，而且要求用高質量（liàng）的電，享受到更好的服務。因此提高電（diàn）力部門（mén）電費實時性結算水平, 建立一種新型的抄表方式（shì）已成（chéng）為（wéi）所有（yǒu）電力部門（mén）的共識。再加上供電部門對防竊電技術也提（tí）出了（le）更高的要求。

　　電能（néng）計量（liàng）自動（dòng）抄表係（xì）統（tǒng）是將電能（néng）計量（liàng）數據自動采集、傳輸和處理的係（xì）統。它克服了傳統人工抄表模式的低（dī）效率和不確定性，推進了電能管理現代化的發展進程。

　　1  電能計量自動抄表係統的構成和特點

　　典型的電能計量自動抄表係統主要由前端采（cǎi）集子係統、通信子係統（tǒng）和中心處理子係統等三部分組成，如圖1所示。

　　1.1 前端采集子係統

　　按照（zhào）采集數據的（de）方式不同，電能計量自動抄表（biǎo）係統可分為（wéi）本地自（zì）動抄表（biǎo）係統和遠（yuǎn）程自動抄表係統兩種（zhǒng）。

　　本地（dì）自動抄表係統的電能表一般加裝紅外轉換裝置，把電量轉換為紅外信號，抄表時操作人員到現場使用便攜式抄表微型計算機，非接觸性地讀（dú）取數（shù）據。

　　遠程自動抄表係統由電子式電能（néng）表或加裝了光電轉（zhuǎn）換（huàn）器的機電脈衝式電能表構成係統的最前端，它們把用戶的用電量以電脈衝的形式傳遞給上一級數（shù）據采集（jí）裝置。目前實際應用（yòng）的遠程自動抄表係統大多采用（yòng）兩級式數據匯集結構，即由安裝於用戶生活小區（qū）單元的采集器收集十幾到幾十個電能表的讀數，而安裝在配電變壓（yā）器下的集中器則負責定（dìng）期從采集器讀取數據。

　　1.2 通信子係統（tǒng）

　　通信子（zǐ）係統是把數據傳送（sòng）到控製中（zhōng）心的（de）信道。為了適（shì）應不同的環境條件以及成本要求，通信子係統的構成（chéng）有多種方案（àn）。按照通信（xìn）介質的不同，通信（xìn）子係統主要有光纖傳輸、無（wú）線傳輸、電話線傳輸和低壓電力線載波傳輸等四（sì）種（zhǒng）。

　　光纖通信具有頻帶寬、傳輸速率高、傳輸距離遠以及抗幹擾性（xìng）強等特點，適合上層通信網的要求。但因其安裝（zhuāng）結構受限製且成本高，故很（hěn）少在自動（dòng）抄表係統（tǒng）中使用。

　　無線通信（xìn）適用於用戶分散且範圍（wéi）廣的場（chǎng）合（hé），在某個頻點上以散射通信方式（shì）進行無線通信。其優點是傳輸頻帶較寬，通信容量較大(可與幾千個電能表通信)，通信距離遠（yuǎn）(幾十千（qiān）米，也（yě）可通過中繼站延伸)。目前，GPRS無線通信網絡為無線（xiàn）抄表係（xì）統（tǒng）的實施提供了高效、便捷、可靠的數據通（tōng）道。主要缺點是需申（shēn）請頻點使用權，且如果頻點選擇不合理，相鄰信道會相互幹擾。

　　租（zū）用電話線通（tōng）信是利用電話網絡，在數據的發出和接收端分別加裝（zhuāng）調製解調器。該方法的數據傳輸率較高且可靠性好，投資少；不足之處是線路通信時間（jiān）較長(通常需幾秒甚至幾十秒)。

　　低壓電力線載波通信利用低壓電（diàn）力（lì）線作為係（xì）統前端的數據傳輸信道（dào）。其基本原理（lǐ）是：在發送數據時，先將數據（jù）調製到高頻載（zǎi）波上，經功率放大後耦合到電（diàn）力線上。此高頻信號經電力（lì）線路（lù）傳輸到接收方，接收機通過耦（ǒu）合電路將高（gāo）頻信號分離，濾去幹擾信號後放大，再（zài）經解（jiě）調電路還原成（chéng）二進製數字（zì）信號。電力線載波直接利（lì）用配電網絡，免去（qù）了租用線路或（huò）占（zhàn）用頻段（duàn）等問（wèn）題，降低了抄表成本，有利於運營管（guǎn）理，發展前景十分廣闊。但是，如何抑製電力（lì）線上（shàng）的幹擾，提高通信可靠（kào）性仍是亟待解決的問題（tí）。

　　1.3 中心處（chù）理子係統

　　中心處理子係統主要（yào）由中（zhōng）心處理工作站以及相應（yīng）的軟件構成（chéng），是整（zhěng）個電能計量自動抄（chāo）表係統的最上（shàng）層，所有用戶的用電信息（xī）通過信道匯集到這裏，管理人員利用軟件（jiàn）對數據（jù）進行匯總和分析，作出相應的決策（cè）。如果硬（yìng）件（jiàn）允許，還可（kě）直（zhí）接向下級集中器或電能表發出指令，從而對用戶的用電行為實施控製，如停、送電遠程操作。

　　2　電能計量自動抄表技術的現（xiàn）狀

　　2.1電能表

　　傳感器、自（zì）動化儀表以及集成電路技術的發展（zhǎn），使得無（wú）論是機（jī）電脈衝式還是電子式電能（néng）表已（yǐ）能夠較好地（dì）滿足當今電能計量（liàng）自動抄表技術的需要。預計今（jīn）後相當一段時間內（nèi），電能計量自動抄表係統的終端采集裝置將以機電脈衝式電能表和電子式電能表兩種儀表為主。

　　2.2采集器和集中器

　　采集（jí）器和集中器是匯聚電能表電量數據的裝置，由單（dān）片機、存儲器和接口電路等構成，現在已經出現了較成熟的產品。

　　2.3通信信道

　　通信子係統是電能計量自動抄表技術中的關鍵。數據通信方式的選取要綜合考慮地（dì）理環境特點、用（yòng）戶用電行為、技術水平、管理體製和投資成本等因素。國內外對於不同通（tōng）信方式各（gè）有側重，在西方發達（dá）國家，對於電能計量自動抄表技術的研究起步較（jiào）早，電力係統包括（kuò）配電網絡（luò）較規範、完備（bèi），所以低壓電力（lì）線載波技術被廣泛應用（yòng）；在我國，受條件所（suǒ）限，較多使用電話線通信。近來，隨著對（duì）擴頻技術研究的深入，低壓電力線載波中幹擾大的問題逐步得到解決，因此，低壓電力線載波通（tōng）信方式在電能計量自動抄表技術（shù）中的應用有逐步推（tuī）廣的趨勢（shì）。

　　3　電能計量自動抄表（biǎo）技術的熱點和發（fā）展趨勢

　　3.1電力線載波（bō）通信

　　電力線載波通信，是將信息調製為高頻信號(一般為50～500 kHz)並疊加在電力（lì）線路（lù）上進行通信的技術。其優勢是利用（yòng）電力線作為通信信道（dào），不必另外鋪設通信信道，大大節（jiē）省投資，維護工作量少，可靈活實現“即插即用”。目前（qián），國內10 kV以上電壓等級的高壓電力線載波（bō）技（jì）術已經較成熟，但低壓電（diàn）力網絡上的載（zǎi）波通信還未能達到令人滿意的水平，這在一定（dìng）程度上製約了電能計量自（zì）動抄表技術在我國的實際應用。

       3.2無（wú）線擴頻通（tōng）信

　　擴頻（pín）技術是一種無線通信方式，把發送的信息轉換為數字信（xìn）號，然後由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調製數字信號，以擴展信號的頻譜，通過相關（guān）接收，用相同（tóng）的頻（pín）碼序列解擴，最後經信息解調，恢複出原始信息。擴頻通信距離一般可達幾（jǐ）十千米，其最大的優點在於抗（kàng）幹擾（rǎo）能力較強，因此具有較強的安全保密性。擴頻（pín）技術在電能計量自動抄表係統的典型應用方式是：采集器通過電力線載波把數據傳至集（jí）中器，再由設置在集中器附近（jìn）的擴頻電（diàn）台把數據發送給中央處理站的接收電台。

　　3.3複合通信

　　在（zài）應用於電（diàn）能計量自動抄表係（xì）統中的所有通信模式中，各種通信模式都有優缺點，任何一種采用單一通信技（jì）術的方案均很難完全滿（mǎn）足需要。為解（jiě）決（jué）這類矛盾，提出了複（fù）合通（tōng）信方案。

　　複合通信方案是在自動抄表的不（bú）同通信（xìn）階段采用（yòng）不同的通（tōng）信方式（shì），組成實現電能（néng）自動抄表的複合通信網絡。在數據傳輸量不（bú）太大、傳輸距離較近（jìn）的底層數據采（cǎi）集階段（duàn）(電能表到采集器（qì），采集器到集中器)，可以采用如紅外、低（dī）壓電力線載波甚至點對點（diǎn）的通信方式；而在集中器到（dào）中央處理站段，則可（kě）采用電纜、電話線或無線通信（xìn）等。選擇什麽樣（yàng）的複合方式，需根據實際情（qíng）況統籌考慮。混合使用的各（gè）種通信方式之間要有很好的相容性，不能（néng）相互幹擾，這其中涉及到運籌學、最優規劃等方麵的研究（jiū）與設計（jì）。

　　3.4自動抄表的安全性

　　自動抄表的安全性主要包括（kuò）自動抄表過程的安全性和中心處理子係統的計算機網絡安全性。電能計（jì）量自動抄表係統的抄表過程是分散的采集器、集中（zhōng）器與（yǔ）中心處理站間交換數據的過（guò）程。通信中既要保證所抄數（shù）據的安全、可靠傳輸，又（yòu）必須確保中（zhōng）心處理子係統不會（huì）受到來自傳輸（shū）網絡的意外攻擊。

　　中心（xīn）處理子係統的安全性主要（yào）是指（zhǐ）其包含的計算機網絡安全性，而主要的安（ān）全隱患來自（zì）以（yǐ）下4個（gè）方麵：黑客、病毒、合法人員的失誤和網絡（luò）係統自身的脆（cuì）弱性（xìng）。保護及防範的（de）措施是綜合運用密（mì）碼技術、身份驗證技術、訪問控製技（jì）術、防火牆技術、安全內核技術、網絡反病毒技術、信（xìn）息（xī）泄漏防治（zhì）技術、網絡安全漏洞掃描技術和（hé）入侵（qīn）檢測技術等。

　　4   結束語

　　電力（lì）營銷效率的（de）提（tí）高，取決於營銷部門對配網信息、用戶現狀和需求的了解程度，以及對各種數據分門別類加以（yǐ）采集分析並有效利用（yòng）。電能計量自動抄表係統，能夠充分采集用戶的各（gè）種數據（jù）信息，對數據進行集中存儲和統一分析，對於加強需（xū）求側管理，具有重要意義。