电力系统电能计量自动抄表技术分析

电力系统电能计量自动抄表技术分析

于泳朱春山陈晓斌

国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院010020

摘要：随着电力行业的快速发展，电能计量的准确性成为人们关注的焦点。电能计量的数据是电力企业和用电客户进行电费核算的依据，而长期以来我国电能计量都是采用人工抄表的方式，不仅存在着效率低、劳动强度大，同时其准确性也无法保证。目前科学技术的发展，电能计量自动抄表系统得以广泛的应用，这是电能管理现代化的具体体现，充分的实现了计量数据的自动采集、传输和处理。文章分析了电能计量自动抄表系统的构成、技术和特点。

关键词：电力系统；电能计量；自动抄表技术

1引言

随着经济的急速发展，现代化社会的形成，我国在电力方面取得了辉煌成就，推动了电能计量自动抄表技术的发展，相关技术和对电能计量的管理体系也发生了质的变化。电能计量自动抄表技术的不断发展，不但减轻了相关电力工作人员的工作量，同时还推动了电力相关事业的发展，在实时性、准确性等方面的能力也得到不同程度的提高，降低了抄表的成本，节省了人力、物力，提高电力企业的自动化水平。许多国家都把这一项技术应用于相关机构，可以说这一项技术对全球电力事业的发展都有着重要的研究价值与研究意义。

2电能计量自动抄表系统的构成和特点

2.1系统总体结构模式

电力计量计费自动化系统从处理功能大致可分为两级：第一级为子站级，主要功能是完成精确的数据采集和存储，并能精确无误地传送到主站管理级；第二级为主站管理级，它是一个局域网及数据库系统，包括服务器、通信服务器、应用工作站和局域网络设备，主要功能是接收子站传送过来的数据，进行各种加工处理，满足电费计算、用电管理、网损管理、调度管理等处理功能。主站和子站通过微波、电力载波、电话专线或光缆等通道进行通信。也就是说，系统的基础数据来自子站，而核心处理则在主站进行，大部分应用功能集中在主站上。

2.2前端采集子系统

电能计量自动抄表系统由于在采集方式上存在着不同，所以可分为本地和远程两种自动抄表系统。本地自动抄表系统是利用加装了红外转换装置的电能表，利用红外信号将电量进行置换，利用便携式抄表微型计算机在现场内就可以实现自动抄表，而不需要进行接触即可读取数据。而对于远程自动抄表系统则首先需要用户使用的是电子式电能表，或是使用机电脉冲式电能表，但需要加装光电转换器才行。这样电能表即可以作为远程自动抄表系统的前端，将用户的用电量以脉冲的形式来传递给上一级数据采集装置，由于当前所用的远程自动抄表系统多数时候采用的是两级式数据汇集结构，这样则需要在用户生活小区及配电变压器两处进行采集器的安装，从而实现小区内采集器进行收集若干电能表的读数，然后传输给配电变压器的集中器上，这样系统则可以定期从配电变压器集中器上进行数据的读取，完成远程自动抄表。

2.3通信子系统

通信子系统是把数据传送到控制中心的信道为了适应不同的环境条件以及成本要求，通信子系统的构成有多种方案，按照通信介质的不同，通信子系统主要有光纤传输，无线传输电话线传输和低压电力线载波传输等四种。光纤通信具有频带宽传输速率高传输距离远以及抗干扰性强等特点，适合上层通信网的要求，但因其安装结构受限制且成本高，故很少在自动抄表系统中使用，无线通信适用于用户分散且范围广的场合，在某个频点上以散射通信方式进行无线通信，其优点是传输频带较宽，通信容量较大，可与几千个电能表通信，通信距离远，几十千米，也可通过中继站延伸，目前，无线通信网络为无线抄表系统的实施提供了高效便捷可靠的数据通道主要缺点是需申请频点使用权，且如果频点选择不合理，相邻信道会相互干扰租用电话线通信是利用电话网络，在数据的发出和接收端分别加装调制解调器，该方法的数据传输率较高且可靠性好，投资少；不足之处是线路通信时间较长，通常需几秒甚至几十秒。低压电力线载波通信利用低压电力线作为系统前端的数据传输信道其基本原理是：在发送数据时，先将数据调制到高频载波上，经功率放大后耦合到电力线上，此高频信号经电力线路传输到接收方，接收机通过耦合电路将高频信号分离，滤去干扰信号后放大，再经解调电路还原成二进制数字信号，电力线载波直接利用配电网络，免去了租用线路或占用频段等问题，降低了抄表成本，有利于运营管理，发展前景十分广阔，但是，如何抑制电力线上的干扰，提高通信可靠性仍是亟待解决的问题。

2.4中心处理主站系统应用功能。

而在整个自动抄表系统中中心处理子系统是作为系统的最上层位置，其主要由中心站和相关的软件所组成，所收集的所用用户信息都需要经过信道集中到中心处理子系统中，然后管理人员利用相应的软件来对这些数据进行汇总和分析，从而做出正确的决策。而中心处理子系统如果在硬件允许的条件下，还可以实现直接发号指令的作用，实现对用户用电行为的控制和操作。

3自动抄表技术的发展趋势分析

3.1电力线载波通信

电力线载波通信，是将信息调制为高频信号（一般为50～500kHz）并叠加在电力线路上进行通信的技术，电力线载波通信的关键是功能强大的电力线载波专门电路。电力线载波通信不仅提供了实用的新兴通信手段，而且具有现有物理链路、易维护、易推广、易使用、低成本等优点，显示出了良好的前景和巨大的市场潜力。

3.2无线扩频通信

扩频技术是一种无线通信方式，把发送的信息转换为数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号，以扩展信号的频谱，通过相关接收，用相同的频码序列解扩，最后经信息解调，恢复出原始信息。扩频通信距离一般可达几十千米，其最大的优点在于抗干扰能力较强，因此具有较强的安全保密性。

3.3复合通信

在应用于电能计量自动抄表系统中的所有通信模式中，各种通信模式都有优缺点，任何一种采用单一通信技术的方案均很难完全满足需要。为解决这类矛盾，提出了复合通信方案。复合通信方案是在自动抄表系统运行过程中，根据不同的通信阶段采用不同的通信方式，组成复合通信网络，实现电能的自动计量。对于不同通信方式的选择，可以根据实际情况，但在使用过程中，不同的通信方式不能互相干涉，要有好的兼容性，这就需要在技术方面加以研究和设计。

3.4自动抄表的安全性

自动抄表系统的安全性至关重要，也是需要时刻注意的重要问题，为了有效的确保自动抄表系统的安全，则需要采取科学有效的预防措施。在自动抄表系统中，由于采集器、集中器和中心处理站等共同来构成了数据传输的载体，从而实现了自动抄表系统的便捷性，所以需要对这三点在技术上用采取必要的安全性措施进行保障，同时自动抄表系统的中心处理子系统需要与网络进行连接，这就使自动抄表系统需要面对来自于网络上的攻击，因此需要对网络上的这些攻击行为做好蠼措施，从而确保自动抄表系统的安全性。

4结束语

电能计量自动抄表技术的发展不仅有效弥补了传统抄表的技术弊端，抄表工作无论是技术、设备还有人力资源的成本都大大降低，而且抄表工作的安全性与准确性、实时性等都有了很大的提高，进一步满足了用户的需求。电能计量自动抄表技术不仅对我国的电力企业有着重大的意义，甚至在全球，这一项技术都有着跨时代的意义。

参考文献

[1]张杰.一种用于自动抄表系统的数据采集接口电路[J].仪表技术与传感器，2010（2）：90-98.

[2]龙子庄.电力载波远程抄表系统的研究和设计[D].中国科学院电子学研究所，2011.

[3]冉璐瑶.电能计量自动化系统在电力营销中的应用成效[J].海峡科技与产业，2016（10）