電能計量自動抄（chāo）表技術的現（xiàn）狀與展望

電（diàn）能計量（liàng）是現代（dài）電力營銷係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麵都存在不足。而用（yòng）電客戶不僅要求有電用，而且要求用高質量（liàng）的電，享受到更好的服務。因此提高電力部門電費實時性結算水平, 建立一種（zhǒng）新型的抄表方（fāng）式已成（chéng）為所有電力部門（mén）的共識。再加上供（gòng）電（diàn）部門對防竊（qiè）電技術也提出了更高的要求。

　　電能計量自動抄表（biǎo）係統是將電能計量數據自（zì）動采集、傳輸和處理的（de）係統。它克服了傳統人工抄表模式的（de）低效率和不確定性，推進了電能管理現代化的發展進程（chéng）。

　　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集子係統、通信子係統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

　　按照采集數據的方（fāng）式不同，電能計量自動抄表係統可分為本地自動抄表係統（tǒng）和遠程自動抄表係統兩種。

　　本地自（zì）動（dòng）抄表係統（tǒng）的電能表一般加裝紅外（wài）轉換裝置，把電量轉換為紅外信號，抄表時操作人員到現（xiàn）場使用便攜式抄表微型計算機，非接（jiē）觸性地讀取數（shù）據。

　　遠程自動抄表係統由電子式電能表或加裝了光電轉換（huàn）器的機電脈衝式電能表構成係統的最（zuì）前端，它（tā）們（men）把（bǎ）用戶（hù）的用電量以電脈（mò）衝的形式傳遞給上一（yī）級數據采集裝置。目前實際應用的遠程自動抄表（biǎo）係（xì）統大多采（cǎi）用兩級式數據匯集結構，即由安裝於用戶生活小區單元的采集器收集十（shí）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（zé）負責定（dìng）期從采集器讀取數據。

　　1.2 通信子係統（tǒng）

　　通信（xìn）子係統（tǒng）是把（bǎ）數據傳送到控製中心的信道。為（wéi）了適應不同的（de）環境條（tiáo）件（jiàn）以及成（chéng）本要求，通（tōng）信子係統的構成有多種方案。按照通信介（jiè）質的不同，通信子係統主（zhǔ）要有光纖傳輸、無線傳（chuán）輸（shū）、電話線（xiàn）傳輸（shū）和低壓電力線載波傳輸（shū）等四種（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，故很少在（zài）自動抄表係統中使用。

　　無線通信適用於（yú）用戶分散且（qiě）範圍廣（guǎng）的場合，在某個（gè）頻（pín）點上以散射通信方式進行無線通信。其優點（diǎn）是傳輸頻帶較寬，通信（xìn）容量較大(可與（yǔ）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（qián），GPRS無線通信網絡（luò）為無線抄表係統的實施提供了高效、便捷、可靠的數據通道。主要缺點是需（xū）申（shēn）請頻點使用權，且如果頻點選擇（zé）不合（hé）理，相鄰信道會相（xiàng）互幹擾。

　　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（jiā）裝調製解調器。該方（fāng）法（fǎ）的數據傳輸率較高且可（kě）靠性好，投資少；不足之處是線路通信時（shí）間較長(通常需幾（jǐ）秒甚至幾十秒)。

　　低壓電（diàn）力線載波通信利用低壓電力線作為（wéi）係統前端的數據傳輸（shū）信道。其基本原（yuán）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（diàn）力線上。此高頻信號經（jīng）電力線路（lù）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（hào）後放大，再經解調電路還原（yuán）成二進製（zhì）數字信號。電力（lì）線載波直接利用配（pèi）電網絡，免（miǎn）去了（le）租用（yòng）線路或占（zhàn）用頻（pín）段等問題，降（jiàng）低了抄表成本，有利於運營（yíng）管理，發展前景十分廣闊。但是，如（rú）何（hé）抑製電力線上的幹擾，提高通信可靠性仍是亟待解決的問題。

　　1.3 中心處理子係（xì）統

　　中心處理子係統主要由中心處理工作站以及相應的軟件構成，是（shì）整（zhěng）個電能計量自動抄表係統的最上層（céng），所有用戶的用（yòng）電信息通（tōng）過信道（dào）匯集到這裏，管理人（rén）員利用軟件對數據進行匯總和分（fèn）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（diàn）能表發（fā）出指令，從而對用戶的用電（diàn）行為（wéi）實施控製，如停、送電遠程（chéng）操（cāo）作。

　　2　電能計量自動抄表技術的現狀

　　2.1電能表

　　傳感（gǎn）器、自動化儀表以及集成電路技術的發展，使得無論（lùn）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（jì）量自動抄表技術的需要。預計今後相當一段時間內（nèi），電能計（jì）量自動抄表係統的（de）終端采（cǎi）集裝置將以（yǐ）機電脈衝式電能表（biǎo）和電子式電能表兩種儀（yí）表為主。

　　2.2采集器和（hé）集中器

　　采集器和（hé）集中器是（shì）匯聚電能表電量數據的裝置，由單片機、存儲器和（hé）接口電路等構成，現在已經出（chū）現了較成熟（shú）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理環（huán）境特點、用戶用電行為、技術水平、管理體製和投資成本等因素。國（guó）內外對於不同通信方式（shì）各有側重，在西方發達國（guó）家，對於電能計（jì）量自動抄表技（jì）術的（de）研究起步較（jiào）早，電（diàn）力係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（guó），受條件所限，較多使用電話線通信。近來（lái），隨著對擴頻技（jì）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（yā）電力線載波通信（xìn）方（fāng）式在電能計量（liàng）自（zì）動抄表技術中的應用有逐步推廣的（de）趨勢。

　　3　電能計量（liàng）自動抄表技術的熱點和（hé）發展趨勢

　　3.1電力線載（zǎi）波通信

　　電力線載波通信，是（shì）將信息調（diào）製為高頻信號(一般為50～500 kHz)並疊加在電力線路上進行通信的（de）技術。其優勢是利用電力線作為通信信道，不必另（lìng）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10 kV以（yǐ）上電壓等級的高壓電力線（xiàn）載波技（jì）術已經（jīng）較成熟，但低壓電（diàn）力網絡上的載波通信還未能達到令人（rén）滿意的水平，這在一定程度上製（zhì）約了電能計量自動抄表技術（shù）在我國的實（shí）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（fā）送的信（xìn）息轉換為數字信號，然後由擴頻碼發生器產生的擴頻（pín）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（liè）解擴，最後（hòu）經信息解（jiě）調，恢複出原始信（xìn）息。擴頻通信距離一般可（kě）達（dá）幾十千米，其最大的優點在於抗幹擾能力較強，因此具有較強的安全（quán）保密（mì）性。擴頻技術在電能（néng）計量自動抄表係統的（de）典（diǎn）型應用方式（shì）是：采集器通（tōng）過電力線載波把（bǎ）數據傳至集中器，再由設置（zhì）在集中器附近的擴頻電（diàn）台把數據發送給中央處理（lǐ）站的接（jiē）收電台。

　　3.3複合通（tōng）信

　　在應用於電能計量自動抄表係（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術的方案均很難完全滿（mǎn）足需要。為解決這類矛盾，提出了複合通信方案。

　　複合（hé）通信方（fāng）案是在自動（dòng）抄表的（de）不同通（tōng）信階段（duàn）采用不同的通信方式，組成實現電（diàn）能自（zì）動抄表的複合通信網絡。在數（shù）據傳輸量不太大、傳輸距離較近的底層數據采集階段(電能表到采集器，采集器到集中器)，可以采用如紅外、低壓電力線（xiàn）載波甚至點對點的通信（xìn）方式；而在集中器到中（zhōng）央處理站段，則可采用電纜、電話線或無線通信等。選（xuǎn）擇什麽樣的複合方式，需根據（jù）實際情況統籌考慮。混合使（shǐ）用的各種通信方式之（zhī）間要有很好的相（xiàng）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與設計。

　　3.4自動抄表的安全（quán）性

　　自動（dòng）抄表的安全性主要（yào）包括自（zì）動抄表過程的安全性和中心處理子係統的計算機網絡安（ān）全性。電能計（jì）量自動抄表係統的抄（chāo）表過程（chéng）是分散的采集器、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（chāo）數據的安全、可靠傳輸，又必須確保中心處理子係統不會受到來自傳輸網絡的意外攻擊。

　　中心處理子係統的安全性主要是指其（qí）包（bāo）含的（de）計算機網絡安全（quán）性，而（ér）主要的安全隱患來（lái）自以（yǐ）下4個方麵（miàn）：黑客（kè）、病毒、合法人員（yuán）的失誤和（hé）網絡係統自身的脆弱性（xìng）。保護及防範的措施是綜合運用密碼技術、身（shēn）份驗證技術、訪問控製技術、防火牆技術、安全內核技術、網絡反（fǎn）病毒技術、信息泄（xiè）漏防治技術、網絡安全漏洞（dòng）掃描技術和入侵（qīn）檢測技術等。

　　4   結束語

　　電力營（yíng）銷效率的提高，取決於營銷部門對配網信息（xī）、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采集分析（xī）並有效利用。電能計量（liàng）自動抄表（biǎo）係統，能夠充分采集用（yòng）戶（hù）的各種數據信息，對數據進行集中（zhōng）存儲和統一分析，對（duì）於加強需求側管理，具（jù）有重要意義。