電能計量自動抄表技術分析的論文

　摘要：該文簡要敍述了電能計量自動抄表技術產生的背景，介紹了電能計量自動抄表系統的結構和特點，從電能表、採集器和集中器，以及通信信道等方面闡述了電能計量自動抄表技術的現狀，指出電能計量自動抄表技術在電力線載波通信、無線擴頻通信、複合通信和自動抄表的安全性等方面的研究熱點和發展方向。

關鍵詞：電能計量自動抄表信道採集終端

電能計量是現代電力營銷系統中的一個重要環節，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面都存在不足。而用電客户不僅要求有電用，而且要求用高質量的電，享受到更好的服務。因此提高電力部門電費實時性結算水平,建立一種新型的抄表方式已成為所有電力部門的共識。再加上供電部門對防竊電技術也提出了更高的要求。

電能計量自動抄表系統是將電能計量數據自動採集、傳輸和處理的系統。它克服了傳統人工抄表模式的低效率和不確定性，推進了電能管理現代化的發展進程。

　1電能計量自動抄表系統的構成和特點

典型的電能計量自動抄表系統主要由前端採集子系統、通信子系統和中心處理子系統等三部分組成，如圖1所示。

　1.1前端採集子系統

按照採集數據的方式不同，電能計量自動抄表系統可分為本地自動抄表系統和遠程自動抄表系統兩種。

本地自動抄表系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，非接觸性地讀取數據。

遠程自動抄表系統由電子式電能表或加裝了光電轉換器的機電脈衝式電能表構成系統的最前端，它們把用户的用電量以電脈衝的形式傳遞給上一級數據採集裝置。目前實際應用的遠程自動抄表系統大多采用兩級式數據彙集結構，即由安裝於用户生活小區單元的採集器收集十幾到幾十個電能表的讀數，而安裝在配電變壓器下的集中器則負責定期從採集器讀取數據。

　1.2通信子系統

通信子系統是把數據傳送到控制中心的信道。為了適應不同的環境條件以及成本要求，通信子系統的構成有多種方案。按照通信介質的不同，通信子系統主要有光纖傳輸、無線傳輸、電話線傳輸和低壓電力線載波傳輸等四種。

光纖通信具有頻帶寬、傳輸速率高、傳輸距離遠以及抗干擾性強等特點，適合上層通信網的要求。但因其安裝結構受限制且成本高，故很少在自動抄表系統中使用。

無線通信適用於用户分散且範圍廣的場合，在某個頻點上以散射通信方式進行無線通信。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(幾十千米，也可通過中繼站延伸)。目前，GPRS無線通信網絡為無線抄表系統的實施提供了高效、便捷、可靠的數據通道。主要缺點是需申請頻點使用權，且如果頻點選擇不合理，相鄰信道會相互干擾。

租用電話線通信是利用電話網絡，在數據的發出和接收端分別加裝調制解調器。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力線作為系統前端的數據傳輸信道。其基本原理是：在發送數據時，先將數據調製到高頻載波上，經功率放大後耦合到電力線上。此高頻信號經電力線路傳輸到接收方，接收機通過耦合電路將高頻信號分離，濾去幹擾信號後放大，再經解調電路還原成二進制數字信號。電力線載波直接利用配電網絡，免去了租用線路或佔用頻段等問題，降低了抄表成本，有利於運營管理，發展前景十分廣闊。但是，如何抑制電力線上的干擾，提高通信可靠性仍是亟待解決的問題。

　1.3中心處理子系統

中心處理子系統主要由中心處理工作站以及相應的軟件構成，是整個電能計量自動抄表系統的最上層，所有用户的用電信息通過信道彙集到這裏，管理人員利用軟件對數據進行彙總和分析，作出相應的決策。如果硬件允許，還可直接向下級集中器或電能表發出指令，從而對用户的用電行為實施控制，如停、送電遠程操作。

2電能計量自動抄表技術的現狀

2.1電能表

傳感器、自動化儀表以及集成電路技術的發展，使得無論是機電脈衝式還是電子式電能表已能夠較好地滿足當今電能計量自動抄表技術的需要。預計今後相當一段時間內，電能計量自動抄表系統的終端採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採集器和集中器

採集器和集中器是匯聚電能表電量數據的裝置，由單片機、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

通信子系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理環境特點、用户用電行為、技術水平、管理體制和投資成本等因素。國內外對於不同通信方式各有側重，在西方發達國家，對於電能計量自動抄表技術的研究起步較早，電力系統包括配電網絡較規範、完備，所以低壓電力線載波技術被廣泛應用；在我國，受條件所限，較多使用電話線通信。近來，隨着對擴頻技術研究的深入，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量自動抄表技術中的應用有逐步推廣的趨勢。

　3電能計量自動抄表技術的熱點和發展趨勢

3.1電力線載波通信

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

3.2無線擴頻通信

擴頻技術是一種無線通信方式，把發送的信息轉換為數字信號，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，通過相關接收，用相同的頻碼序列解擴，最後經信息解調，恢復出原始信息。擴頻通信距離一般可達幾十千米，其最大的優點在於抗干擾能力較強，因此具有較強的安全保密性。擴頻技術在電能計量自動抄表系統的典型應用方式是：採集器通過電力線載波把數據傳至集中器，再由設置在集中器附近的擴頻電台把數據發送給中央處理站的接收電台。

3.3複合通信

在應用於電能計量自動抄表系統中的所有通信模式中，各種通信模式都有優缺點，任何一種採用單一通信技術的方案均很難完全滿足需要。為解決這類矛盾，提出了複合通信方案。

複合通信方案是在自動抄表的不同通信階段採用不同的通信方式，組成實現電能自動抄表的複合通信網絡。在數據傳輸量不太大、傳輸距離較近的底層數據採集階段(電能表到採集器，採集器到集中器)，可以採用如紅外、低壓電力線載波甚至點對點的通信方式；而在集中器到中央處理站段，則可採用電纜、電話線或無線通信等。選擇什麼樣的複合方式，需根據實際情況統籌考慮。混合使用的各種通信方式之間要有很好的相容性，不能相互干擾，這其中涉及到運籌學、最優規劃等方面的研究與設計。

3.4自動抄表的安全性

自動抄表的安全性主要包括自動抄表過程的安全性和中心處理子系統的計算機網絡安全性。電能計量自動抄表系統的抄表過程是分散的採集器、集中器與中心處理站間交換數據的過程。通信中既要保證所抄數據的安全、可靠傳輸，又必須確保中心處理子系統不會受到來自傳輸網絡的意外攻擊。

中心處理子系統的安全性主要是指其包含的計算機網絡安全性，而主要的安全隱患來自以下4個方面：黑客、病毒、合法人員的失誤和網絡系統自身的脆弱性。保護及防範的措施是綜合運用密碼技術、身份驗證技術、訪問控制技術、防火牆技術、安全內核技術、網絡反病毒技術、信息泄漏防治技術、網絡安全漏洞掃描技術和入侵檢測技術等。

　4結束語

電力營銷效率的提高，取決於營銷部門對配網信息、用户現狀和需求的瞭解程度，以及對各種數據分門別類加以採集分析並有效利用。電能計量自動抄表系統，能夠充分採集用户的各種數據信息，對數據進行集中存儲和統一分析，對於加強需求側管理，具有重要意義。