摘要：文章根据我国目前电、水、气、热等能源公司各自建设远程抄表系统，用户侧多种抄表网络并存，导致抄表系统重复建设，资源浪费情况存在较为普遍。同时各能源公司单独管理，不能实现统一用能分析，不能为能源节约提供数据支持。本文通过分析通信技术、用电信息采集系统架构、设备要求等内容，论述了基于多表合一的用能信息技术方案、工程方案、技术特点及技术优势，为用能信息采集提供了系统解决方案。
关键词：多表合一；用能信息采集；解决方案
引言：
2015年7月，国家发展改革委、国家能源局发布了《关于促进智能电网发展的指导意见》，鼓励完善煤、电、油、气领域信息资源共享机制，支持水、气、电集采集抄，建设跨行业能源运行动态数据集成平台，鼓励能源与信息基础设施共享复用。同年，国家电网公司营销部下发了《国网营销部关于加快推进四表合一采集应用工作的通知》（营销计量〔2015〕16号），提出加快推进供电、供水、供热、燃气“四表合一”采集建设应用工作。
目前电、水、气、热各自建设远程抄表系统，用户侧多种抄表网络并存，从整个社会来说，导致能源资源浪费，不符合节能减排和节约型社会建设要求。从国外AMI建设情况来看，欧美发达国家AMI建设大多以智能电表为网关，实现水、气、热等表抄读。因此电水气热一体化采集是应用发展的必然趋势。
多表统一采集是能源互联网建设的基础，它不仅仅是把多表的数据抄读上来，重要的是打破了水电气热的能源壁垒，使水电气热能源达到互联互通。
多表统一采集可实现泛在、互联、可感知的感知网络建设，促使城市数据采集层更加全面、更加智能，为政务、民生、服务等各行业提供广泛的感知数据。
多表统一采集，提升了水、气、热企业信息自动化采集水平，将他们原有的机械表、本地抄表统一升级为远程集抄，大幅提升了抄表的及时率、准确率和客户满足率，为水气热公司信息化建设提供了支持。
通信技术分析
通信技术是“多表合一”用能采集的关键技术基础，它决定了“多表合一”采集的工作原理，同时也影响着采集的运行效率和可靠性。根据各能源公司目前远程采集建设现状，充分利用电网公司已长期运行且功能较为齐备的用电信息采集技术体系，“多表合一”用能采集设计宜采用在电网用电信息采集系统基础上增加通信接口转换器这一方案。
通信模式为：
1）上行通信（集中器与采集主站）
采用无线公网通信方式（主要采用北斗卫星、GPRS、4G、3G、2G、CDMA）。
2）“多表合一”通信（集中器与转换器）
采用低压窄带载波、低压宽带载波、互联互通微功率无线、RS485等通信方式。
3）下行通信（转换器与水、气、热表）
转换器与水、气、热表之间采用M-Bus总线、低功耗微功率无线、RS485通信方式。
无线公网
无线公网是指基于移动蜂窝网的通用分组无线通信技术，其覆盖范围非常大，通信速率可达100kbps以上。无线公网通信方式的优势分析如下表1所示：
表1 无线公网通信优缺势分析表
低压电力线载波
电力线载波是指利用工频强电的电力线传输高频弱电信号的通信技术。电力线载波通信一般使用（3～500）kHz或（2～30）MHz的电力线频谱资源，数据传输速率可达1kbps以上，在公司用电信息采集系统的通信技术中占比达70%以上。低压电力线载波通信的优势分析如下表2所示：
表2电力线载波通信优势分析表
微功率无线
微功率无线通信技术是指发射功率不超过50mW，覆盖范围数百米，采用470MHz~510MHz频段，具备自组网功能的无线通信技术。微功率无线通信技术组网简单，通信速率可达10kbps。微功率无线通信方式的优势分析如下表3所示：
表3 微功率无线通信优势分析表
RS-485
RS-485是一种采用两条差分电压信号线进行信号传输的通信技术。它由主机、从机和连接电缆组成，传输介质为双绞线，数据传输速率在1Mbps以下，最大覆盖距离1200米。由于RS-485通信线不具备供电能力，因此在多表合一应用时还需要配合两条电源线使用。RS-485通信方式的优势分析如下表4所示：
表4 RS-485通信优势分析表
M-Bus总线
M-Bus是一种由主机控制的分级通信系统，它由主机、从机和两条连接电缆组成。从机之间不能直接交换信息，只能通过主机来转发。M-Bus技术的传输介质为双绞线，数据传输速率可达300~9600bps，最大传输距离为1000米左右。另外，M-Bus线可实现采集终端向计量设备远程供电，可解决多表合一水、气、热表无法自取能的问题。M-Bus总线通信方式的优势分析如下表5所示：
表5 M-Bus总线通信优势分析表
用电信息采集系统架构分析
本文“多表合一”用能采集方案设计以原有用电信息系统为依托，扩充水、气热用能采集。具体设计思路是布置具备用电信息采集且具备水、气、热表远抄功能的集中器，加装通信接口转器用于对水、气、热表的用能采集。对于户数多的台区可以按将抄电表和抄水、气、热表集器分开，电、水、气、热表采集构架拓扑图如下：
图1 小台区改造方案拓扑图
图2 多户数大台区改造方案拓扑图
设备要求
1 集中器（I型或II型）
集中器采用符合国家电网公司《电力用户用电信息采集系统通信协议》QGDW1376.1标准。上行通过4G/3G/GPRS/WCDMA与用电信息采集主站进行通信；下行通过低压宽带载波、窄带载波、国网互联互通微功率无线、微功率无线宽带载波双模、RS485与通信接口转换器进行通信，将转换器采集到的电、水、气、热表信息进行冻结和存储及上传。
2 通信接口转换器
上行通信方式可采用：低压宽带载波、低压窄带载波、国网互联互通微功率无线、微功率无线宽带载波双模、RS485，支持主站对实时数据进行召测，其存储的数量满足台区用户数需求。
下行通过M-Bus/低功耗微功率无线/RS485与智能水表、智能热量表、智能气表进行通信。
通信接口转换器配置1路上行RS485，2路下行RS485（2路下行M-Bus），下行微功率无线（选配），本地维护功能采用调制红外方式与维护终端通信。
本地低功耗微功率无线模块（包括外置天线）实现可插拔。
辅助端子扩充+12V端子，并采用可插拔端子，便于现场接线。
电压端子采用压片连接方式，便于现场接线。
技术方案
“多表合一”用能采集系统充分利用原有用电信息采集资源，通过统筹优化，完善主站功能设计，改造主站通信模块架构，开发水、气、热表档案管理、数据采集管理、采集运维平台、综合查询等功能，实现电、水、气、热表计抄表功能合一。
系统整体架构分为终端设备层、网络通信层、前置解析层、数据层、应用层五部分，具体构架如图3所示。其中终端设备层电、水、气、热表计，通过通信模块与智能电表或集中器的采集模块相连，将数据上传至主站前置解析层；前置解析层根据电、水、气、热表计通信协议，进行数据解析后上传至数据层；数据层按照数据模型进行数据存储，同时将电、水、气、热表采集示数同步到营销基础数据平台；应用层调用数据层数据进行数据展示和报表查询等业务功能，同时和营销业务应用通过接口实现客户档案及表计示数的同步。
图3 四表集抄系统
结束语
多表合一采集有效整合了用能服务，扩大了智能用能范围，提升了能源使用监控水平，减少了转嫁至客户的投资成本，实现了政府、行业、客户三方利益的有机协同和运营模式的可持续发展。
论文作者:楚占锋,郑雷,赵杰,易鑫
论文发表刊物:《电力设备》2018年第33期
论文发表时间:2019/5/16
标签：通信论文; 载波论文; 功率论文; 公网论文; 集中器论文; 电力线论文; 数据论文; 《电力设备》2018年第33期论文;