摘要:本文介绍了电能计量自动抄表系统的结构和特点,叙述了电能计量自动抄表技术产生的背景,从电能表、采集器和集中器,以及通信信道等方面阐述了电能计量自动抄表技术的现状,指出电能计量自动抄表技术在电力线载波通信、无线扩频通信、复合通信和自动抄表的安全性等方面的研究热点和发展方向。
关键词:电能计量;自动抄表;信道;采集终端
0引言
电能计量自动抄表系统(automaticmeterreading)是将电能计量数据自动采集、传输和处理的系统。它克服了传统人工抄表模式的低效率和不确定性,推进了电能管理现代化的发展进程。
1电能计量自动抄表技术的概述
电能表得益于传感器、自动式仪表和集成电路科技的不断发展，其技术也得到了很大的改观，主要体现在：机电脉、电子式电能表已经逐渐适应电能计量自动抄表科技的更新需要。从今以后，机电脉冲式、电子式电能表将成为电能计量自动抄表系统的主要设备。采集器和集中器采集器和集中器是用户比较认可的设备，它由嵌入式芯片、存储器和I/O接口电路组成，今后很多电能表将采用这种设备，这将是电能表技术发展的趋势。
2电能计量自动抄表的系统组成
常用的电能计量自动抄表系统，它由三个系统组成，分别是：前端采集子、通信子以及中心处理子系统。
2.1前端采集子系统
因为采集信息方法各异，将系统分成了以下两类：
2.1.1 本地自动抄表系统
其实现是靠一个红外转换设备来实现的，它把电量转变为红外信号，以此作为通信信号。工作人员在抄表时，所用到的是简单式、快捷式、稳定式的抄表微型计算机，这样就实现了非接触式读出数据，减少了事故的概率。
2.1.2 远程自动抄表系统
远程自动抄表系统的最前端是由电子式电能表或加装了光电转换器的机电脉冲式电能表构成，且机电脉冲式一般都添加了光电转换器。同时，在整个系统的最前面，使用电量被转变成电脉冲的形式传送给上一级别的设备采集处理。当前，在很多系统种，会用到两级式数据汇聚的框架，即由安装于用户生活小区单元的采集器收集十几到几十个电能表的读数，而安装在配电变压器下的集中器则负责定期从采集器读取数据。
2.2通信子系统
通信子系统的含义是把数据传递到控制芯片的一种通道。为使其适应多变的环境，它常常由光纤传输、无线信号传输、电话线和低压电力线载波传输这四种传递方式，就是按照通信介质的不同而加以区分的。而通信子系统又是自动抄表技术中的核心所在。数据通信方式的选择需要考虑的因素很多，主要有地理环境特点、用户用电行为、技术水平、管理体制和投资成本等因素所限定。而我国不同地方对通信方式使用的侧重点不同。由于西方发达国家，电能计量自动抄表技术相对是先进的，在电力系统中的配电网络很完善，因此低压电力线载波技术也得以推广；而在国内，由于受到很多因素的限制，只能依靠电话线实现通信。最近几年，得益于扩频技术的实质性发展，低压电力线载波外界干扰的问题得到很大的改善，所以我国也有低压电力线载波通信方式在电能计量自动抄表技术中的应用有逐步推广的趋势。
2.3中心处理子系统
中心处理工作站和软件一经组合，就结合成中心处理子系统。可以说，它是电能计量自动抄表系统的核心部分，全部的资料凭借信道传输到这里，工作人员凭借软件来对数据进行评估，最后得到解决的方案。那么，在硬件默认的情况下，还可向下级集中器或电能表等部件发送指令，最终实现对用电量控制的问题。电能计量自动抄表技术的热点和发展趋势。
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3电能计量自动抄表技术的发展现状
3.1 电能表
随着科学技术的迅猛发展，电子领域的技术发展日新月异，电能表作为应用十分广泛的一个设备，它的技术研发和实际应用都到了一定的高度，目前电能表主要分为：电子式电能表和机电脉冲式电能表两大类，两类电能表都能很好的满足现在电能计量自动抄表技术的需求。
3.2 集中器和采集器
集中器和采集器是集中收集汇总电能表电量数据的元器件，它通常由单片机、接口电路和存储器三个部分组成。
3.3 通信信道
通信信道是电能计量自动抄表技术中的关键通道。数据通信方式要综合考虑投资成本、地理环境、用电情况、技术水平和管理体制等因素。在通信方式上国内外各有侧重，电能计量自动抄表技术在国外发达国家的研究比较深入，所以比国内具有更加完善、规范的电力系统，并且已经在低压电力线载波上得到普遍应用。我国在客观情况的原因下，更多使用电话网络线路通信。近几年国家投入大量的人财物，对扩频技术进行深入的研究，目前已逐步解决了低压电力线路的载波干扰问题，低压电力线载波通信方式已逐步在电能计量自动抄表技术中得到推广。
4电能计量自动抄表技术的研究热点和发展趋势
4.1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叠加在电力线路上进行通信的技术。利用电力线作为通信信道，不必另外铺设通信信道，大大节省投资，维护工作量少，灵活实现即插即用。
4.2无线扩频通信
扩频技术是一种无线通信方式，将发送信息转换为数字信号，由扩频码发生器产生扩频码序列去调制数字信号，以扩展信号频谱，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。扩频通信最大优点在于抗干扰能力较强，具有较强安全保密性。扩频技术在电能计量自动抄表系统的典型应用方式是：采集器通过电力线载波把数据传至集中器，由设置在集中器附近的扩频电台把数据发送给中央处理站的接收电台。
4.3复合通信
在电能计量自动抄表系统中的所有通信模式中，各种通信模式都有利弊，采用单一通信技术的方案很难完全满足需要，因此提出复合通信方案。复合通信方案是在自动抄表不同通信阶段采用不同通信方式，组成实现电能自动抄表的复合通信网络。数据传输量不太大、传输距离较近的底层数据采集阶段可采用如红外、低压电力线载波甚至点对点的通信方式；而在集中器到中央处理站段，可采用电缆、电话线或无线通信等。选择什么样的复合方式，需根据实际情况综合考虑。混合使用的各种通信方式之间要有良好相容性，不能相互干扰。
4.4自动抄表的安全性
电能计量自动抄表系统的抄表过程是分散的采集器、集中器与中心处理站间交换数据的过程。自动抄表的安全性主要包括自动抄表过程的安全性和中心处理子系统的计算机网络安全性。通信中既要保证所抄数据的安全、可靠传输，确保中心处理子系统不会受到来自传输网络的意外攻击。中心处理子系统的安全性主要是指其包含的计算机网络安全性，而主要的安全隐患来自黑客、病毒、合法人员操作失误和网络系统自身脆弱性等四方面。保护及防范的措施是综合运用密码技术、身份验证技术、防火墙技术、网络安全漏洞扫描技术和入侵检测技术等加以解决。
5结束语
自动抄表系统的应用，既能有效提升电能计量的效率和避免人为因素干扰，又能大幅降低人力成本，对于电力营销效益的提升具有十分积极的意义。通过自动抄表系统，电力营销部门可以更好的掌握配网信息以及用户相关信息，对此进行分类及综合分析后，为营销决策提供可靠、准确的数据资料，是电力系统中的营销管理水平提升的有效举措。与此同时，自动抄表系统还可以与电网监测系统配套使用，作为电网全面自动化的重要组成部分，与其他电网自动化技术一同构建智能化、现代化的电力系统。
参考文献:
[1]DL645—1997,多功能电能表通信规约[S].
[2]马木森.电能计量自动抄表技术的特点、现状及发展趋势[J].中国新技术新产品，2010,4.
[3]朱淑媛.电能计量低压自动抄表系统应用[J].东北电力技术，20105.
[4]马木森.电能计量自动抄表技术的特点、现状及发展趋势[J].中国新技术新产品,2010.4.
[5]朱淑媛.电能计量低压自动抄表系统应用[J].东北电力技术,2010.5.
论文作者:吴仁学
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/20
标签：电能论文; 通信论文; 抄表论文; 技术论文; 电力线论文; 集中器论文; 载波论文; 《电力设备》2018年第15期论文;