摘要：随着电力企业的不断发展，许多先进的技术应用于实际的工作中，并在发展中不断的完善，电能计量集抄技术作为一种集中抄表模式，在电力系统中得到广泛的应用。本文将从电能集抄技术的现状出发，深入研究电能计量集抄系统的构成和特点，以供相关从业人员借鉴学习。
关键词：电能计量集抄技术；低压电力线；集中器
电能计量集抄技术，即计量自动化系统低压集抄子系统。随着国家电力行业的发展步伐不断加快，许多先进技术都引起了业内的广泛关注，尤其是电能计量集抄技术，不仅能够使集抄工作更加合理化，还能促进电力企业的可持续发展。本文将立足于电能计量集抄技术的现状，进行电能计量集抄技术研究分析。
一、电能计量集抄技术的现状
（一）电能表
一般来说，电能表可以依照电能测量机构的不同，划分为机电脉冲式电子电能表和电子式电能表两大类，相比电脉冲电子电能表，电子式电能表的适用范围更大，是目前最常见的电能表。电子式电能表通过乘法器完成对电功率的测量，不仅能够准确地反映出电功率的功率因素、电流、电压，还能通过电压电力线载波、微功率无线、RS485等通讯方式实现远程抄表。不过电子式电能表目前也还存在一些亟待解决的问题，如电表时钟电池问题，对正常的数据冻结和远程抄表影响非常大。而机电脉冲式电子电能表由于不适应低压集抄的建设发展，已逐步被淘汰。[1]
（二）采集器和集中器
采集器和集中器是计量自动化系统的核心组成，负责采集和中心处理。Ⅰ型采集器负责接受集中器转发主站的命令，抄收并储存各采集器中的数据，具有采集和储存功能；Ⅱ型采集器只负责采集数据并转发，相当于一个外置的载波模块，本身不存储数据。集中器是一种介于数据和主站的传输介质，通过低压配电线载波接口将需要处理的数据收集并远程传至主站，具有远程监控、异常信息记录的功能。[2]
（三）通讯信道
相比英美等西方发达国家，我国的电能计量集抄技术虽然起步较晚，在理论和实践方面开始都落后于西方发达国家，但经过这几年的发展，国内低压集抄技术已经取得很大的突破。特别是低压电力线载波技术，由于国内电网环境远比欧美等地的复杂，原来引进外国的低压载波技术水土不服，反而本土载波方案异军突起，成功解决了国内电网的噪声干扰、阻抗干扰和衰减的问题，已经达到国际领先水平。
另外，在低压集抄本地通讯方案中，RS485通讯由于通信稳定、速度较快，也被广泛应用。
远程通信网络绝大部分是利用现有的无线公网，比如移动联通的GPRS和电信的CDMA，少部分采用230MHz无线通信或者中压载波。随着4G网络的不断扩充完善，以及4G可以实现全网通的特点，目前很多地区已经全面采用4G网络作为集抄系统的远程通信信道。
二、电能计量集成系统的构成和特点
一般来说，电能计量集抄系统由用户终端、数据采集器、中央数据处理系统三部分组成，中央数据处理系统是电能计量集抄系统的核心，以星型发散的形式与数据采集器相连，这种通讯方式是对系统的传输速率和频宽都提出了不同程度的要求，由于电能表的各节点相互连接，因此需要处理的数据量巨大，如果采用传统的总线型进行连接，会降低系统的效率，因此这种一对一的连接形式只适用于传播速率要求不高的底层电能数据的采集。[3]
1、采集系统0
按照通讯方式以及媒介的不同，能够将电能计量集抄分为远程集中抄表和本地自动抄表。相比本地自动抄表，远程集中抄表的可视距离更加远，能够通过无线公网进行点对点的数据处理，这不仅加快了数据的传输速度，还提高了抄表效率，因此被广泛的应用于现代化的电力系统当中。而本地自动抄表虽然自动化的程度较低，但比起远程集中抄表更加稳定，并且方便集中抄收和记录仪整理，是一种方便可靠的采集系统，适合在计量仪表相对集中到城市居民区运用。
2、通讯网络
通讯网络直接影响到电能计量集抄技术的使用效果，因此相关工作人员需要对通讯网络有一个整体性的认知。通讯网络也称为信道，是介于采集系统与中央处理器之间的通讯渠道，主要用于数据的传输。按照功能的不同，可以将通讯网络分为上行信道和下行信道，上行信道主要作用是连接主控站与集中器，具有数据交换和远程操控等功能。下行信道主要作用是连接采集器与集中器，而通讯网络按照通讯介质的不同，还可以分为有线通讯和无线通讯。
三、电能计量集抄技术的关键要点
（一）有线通讯技术
、电话线传输、低压电力线载波传输、RS485总线传输都属于有线通讯技术，其中低压电力线载波传输的投资最小，光纤传输的投资最大，相关工作人员需要根据频宽、通讯距离、传输速度的实际需要，选择合适的有线通讯技术，如果对抗干扰能力要求较高，可以选择使用光纤传输，虽然光纤传输的安装费用较高，但其传输速度、通讯距离都远远的高于其他的有线通讯技术，目前有少量应用。如果是相对集中的城市居民区，可以采用电话线传输的方式，投资小，抗干扰能力强，不容易出现传输数据拥堵的情况，广泛的应用于城市居民区当中。如果在不方便布线区域，可以选择低压电力线载波传输的方式，不仅可以改变通讯的质量，还能提高电力线的覆盖面，适合小容量的数据传输。此外，低压电力线载波传输还具有可靠、数据传输稳定等优点，通过FSK、PSK和OFDM等现代调制技术，可以实现数据的稳定传播，改善数据的传输质量。RS485总线传输广泛应用于供电系统，具抗干扰性较强、高速传输等优势，不过这种通讯技术维护量相对较大。[4]
（一）无线通讯技术
红外线、微功率无线都属于无线通讯技术，在应用中，应该针对现实的需求，进行无线通讯技术的选择。首先，红外线通讯可以在可视的范围内实现非接触抄表，是一种安装方便、操作简洁的无线通讯技术，只需要在电能表上加装红外收发通讯模块，就能实现区域非接触抄表，这种通讯技术不适合远距离使用，在仪表相对集中的区域使用，能够收获理想的效果。相比红外线通讯，微功率无线通讯的传输距离较远，能够根据无线电进行自动抄表，然而这种无线通讯技术的抗干扰能力较弱，容易受到外界的影响，也可能对公共广播电视系统通信造成干扰。[5]
（二）综合通讯技术
在实际的应用中，采用单一通讯技术很难满足实际的需要，因此通常采用搭配的方式来组成自动抄表网络，如果距离较近，可以采用红外线通讯加RS485线传输的组合方式进行自动抄表，如果距离较远，可以采用载波传输加RS485通讯的组合方式进行集中抄表，选择什么的组合方式，需要根据实际情况进行统筹考虑。
四、电能计量集抄技术的深化应用趋势
随着智能电网的发展，低压集抄系统仅仅单一的解决人工抄表问题已经不足以满足供电公司的要求。日后的发展要求低压集抄系统需要满足提高整个供电企业的用电管理自动化、用电营销管理水平和企业经济效益的需求。在此基础上，传统电力载波技术根据自身的特点和优势，改进和优化原有的通讯技术，实现深化应用功能。
窄带高速电力载波继承原有传统电力载波的优势外，通过新的解调技术，优化应用电路，提升载波通讯点对点的通讯能力。窄带高速电力载波在原有传统电力载波的技术上提高通讯能力后，已经完全能够满足电力设备通讯的发展需求。
传统窄带电力载波通讯速率：200bps~5Kbps，窄带高速电力载波通讯速率：10Kbps~50Kbps。
窄带高速电力载波除了提高原有的通讯速率，更多的针对以传统载波技术的应用上，加强功能上的深化应用的支持。
五、自动搜表、台区识别
集中器利用电力载波通讯技术，可以自动发现本台区下属的所有用户电表，并将这些电表表号主动上报给主站，通过台区识别技术实现电能表100%准确的识别自身供电台区，给出准确可靠户表台区归属。
有效的辅助电力公司对采集主站系统档案的自理。。与传统电力载波通讯技术相比，新的窄带高速电力载波技术有效解决原有搜表由于串扰问题带来的搜表准确性不高的问题，实现100%搜表准确性。
通过自动搜表、台区识别技术，解决台区集抄档案不全的问题，解决换表班和抄表班更换表计后，户表信息对接不及时或不对接导致的主站档案错误的问题。达到减少现场维护档案的工作量，提高自动抄表成功率，并未台区线损自理提供帮助的效果。
六、接线异常监测
可识别单相载波电子表零火线接反（L/N户易）和三相载波电子表线序接错的问题。
不具备零线计量的电表，在零/火线接反的情况下，无法正常在家里；具备零线计量的电表，零火线接反后，表计实际计量的是反向有功，正常终端抄读的是正向有功，导致主站上出现抄读电量与现场不一直现象。
利用电力载波的这个新技术，可以及时发现现场单相载波表零/火线接反、三相表逆相序情况，避免出现不能准确计量和因为三相逆相序带来的用电安全隐患。
七、线路分相管理
利用电力载波通讯技术的特点，实现载波电表自身准确相位的判别，为分相线损的治理和供电线路优化提供准确的信息指导。
八、瞬时冻结、末端电压监测功能
新的窄带高速电力载波技术可以实现所有测量点瞬时冻结技术，针对线路较长的台区，远端电压不足的台区，可以对末端电压进行有效的监测。
结语：
综上所述，为了提高电能计量集抄技术的可靠性、抄表效率，需要相关工作人员持续的进行电能计量集抄技术的研究，确保自动抄表系统的安全性，促进电力企业健康、有序的发展。
参考文献：
[1]陈启冠，邓春花，阙华坤，林国营，徐鹏程.低压集抄载波多模多频自适应通信设计[J].电测与仪表，2016，S1：227-231.
[2]陈启冠，邓春花，阙华坤，林国营，徐鹏程.低压集抄载波多模多频自适应通信设计[J].电测与仪表，2016，S1：227-231.
[3]翟文超，刘慎明.低压电能计量集抄技术的应用探讨[A].北京中外软信息技术研究院.第三届世纪之星创新教育论坛论文集[C].北京中外软信息技术研究院：，2016：1.
[4]吴伟，渠海青，孙广辉，朱正伟.基于ZigBee技术的电能集抄系统设计[J].常州大学学报（自然科学版），2013，04：79-82.
[5]戴云海.用于DL/T645多功能电能表通信规约的无线传感器网络QoS-MAC协议研究[J].科学之友（B版），2015，11：23-24.
论文作者:李科,原海翔,潘震
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/27
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