摘要：作为智能电网中智能用电环节的重要组成部分，以智能电表为核心的用电信息采集系统可以实现抄表及电费结算的智能化，提高电网营销科技水平，并能指导社会科学用电，为智能用电服务提供有力的技术支持，是智能电网的重要数据来源和基础。本文结合石英光纤和塑料光纤的特点，提出了一种全光纤通信的用电信息采集应用方案，可有效提高智能电表和用电信息采集系统主站之间的通讯可靠性及稳定性。
关键字：光纤 用电信息采集 探索
一、国内用电信息采集对通信的需求与现状
1.用电信息采集对通信的需求
国家电网公司在用电信息采集系统全面实施之初，就对智能电表提出了一套统一的技术条件，智能电表和用电信息采集系统对通信的要求有以下几个重要需求：
a)通信准确性要求高：由于用电信息采集涉及到计量等结算数据，对数据的准确性要求很高；
b)实时性要求较高：由于预付费、远程通断电以及阶梯电价等功能的需要，用电信息采集系统需要能实时与电表进行可靠通信，比如1分钟内能可靠地对智能电表进行拉合闸操作，实时性要求较高；
c)电表能主动上报档案：电表档案不清晰是用电信息采集系统实用化的一个大难题，需要更加简易并实时的通信技术来支撑表计档案的自动上报，也就是说，每安装或拆除一只电表，施工人员不需要做任何记录，表计会通过通信通道主动上报到主站；
d)安装设置简单：由于电表的安装人员对终端设备的工作原理了解的程度参差不齐，安装调试工作难以得到有效保障。这就需要做到安装调试工作尽量少，最好做到这个过程傻瓜化；
e)成本、功耗等指标要求严格：由于电表的数量巨大，仅中国在运行的电表数量就达数亿只，每只电表通信通道的成本、功耗的控制很重要；
f)安全性要求高：对于抄表过程中被截获信号，要求不能被识别和破译。
2.用电信息采集系统的通信现状
系统通信的现状来看，目前的通信方式还难以满足系统的需求：PLC、RS485、RF三种本地通信方式难以满足实时性、安装设置简单特点，而电信中大量采用的各种高级通信技术如光、无线通信技术等等又难以满足低成本及低功耗需求。
正是在这种状况下，我们考虑设计一种实时性高、可靠性好、安全性强、维护简单的全光纤集中抄表产品，以希望能解决目前智能电表和用电信息采集系统之间的通信难题。
二、项目的理论和实践依据
随着经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的提高以及全球资源和环境问题的日益突出，电网发展面临新课题和新挑战。由国家电网提出的建设坚强的智能电网的发展目标进入了“全面建设阶段”。随着光纤通信资源逐渐延伸到台区，并进一步延伸到楼道，使得光纤成为智能电表的通信通道成为可能，实现电网信息化和智能化的基础。而塑料光纤（Plastic Optical Fiber，简称POF）近几年发展迅速，塑料光纤是由高透明聚合物如聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）作为芯层材料，PMMA、氟塑料等作为皮层材料的一类光纤。具有易连接，可绕性好，易于弯曲，成本低等各种优势，其光电转换所使用的光器件也比较便宜，是一种优异的短距离数据传输介质。
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三、项目研究内容和实施方案
1.项目方案
为实现小区的电力光纤到户对用电信息进行智能管理的目标，综合考虑现场施工的复杂度、应用需求以及系统的经济高效，提出一种整个系统中以光为信息载体，形成一个新颖的全光纤用电信息采集系统。
结合石英光纤和塑料光纤各自的优点，通过实际研究与试验提出了一种以石英光纤做为远程通道、塑料光纤做为本地通道的一种全光纤集中抄表应用方案。
2.方案总括
对于表计集中安装台区，光纤方案有明显的优势，其安装维护简单，抄读稳定可靠成功率高，实时性好，具有高性价比。
特别是以下应用环境：
1）表计集中安装的场合；
2）通信实时性要求较高的场合（需要远程控制以及预付费相关功能操作）；
3）其他集抄方案抄读不稳定效果不佳的场合；
4）台区现场负荷变化明显，噪声干扰大等抄读成功率不佳场合；
5）各种表计所属档案信息记录不明晰场合；
6）对安全性要求很高的场合
3.创新点
3.1系统设计创新
整个系统中以光为信息载体，形成一个全光纤的用电信息采集系统。集中器与主站之间通过石英光纤通信，集中器与表之间通过塑料光纤进行通信。光纤的特性非常适合在工业环境中的高速通信应用。此全光纤用电信息采集系统立足创新，强调实用，控制成本、发挥高效，完全满足智能电网提出的新需求。
3.2档案主动上报
由于每只智能电表到集中器之间有一个单独的通信通道，因此智能电表可以主动向集中器上报档案和各类事件，无论是新装、拆除、还是更换智能电表，主站可以立即接到档案变动的事件报告。
这个特点具有重大的现实意义，可以彻底改变目前智能电表档案难以核对的问题，并且主站的档案将和现场同步变化，不会因为各种拆换表而造成混乱，大大简化电力公司的管理流程，减少人员工作量。
3.3安装维护方便：
工程人员在安装智能电表时，直接安装连接智能电表和集中器之间的塑料光纤，不需要做任何的设置，通过指示灯来判断是否连接好，只要指示灯显示正确，就说明安装工作全部完成，其余都由智能电表和集中器自动完成，具备简单、方便、快捷的安装维护特点。解决了PLC 、RS485总线、RF短距离无线等通信方式现场故障非常难以排查的问题，大大简化了安装工作流程。在平时的故障排查中，可以直接观察集中器和智能电表上的指示灯，简单地判断出是集中器、光纤、光纤通信模块、还是智能电表的故障，普通的工程人员经过简单培训就可以很快完成这类工作。
3.4支持智能电表的高级应用：
智能电表的核心问题是通信，这是目前业内共识，解决好通信问题，其它问题都将迎刃而解。显而易见，这个全光纤方案为智能电表和主站之间提供了一个安全可靠的通信通道，实时性和可靠性相比以前的通信方式（载波、无线）有了极大的提高，抄表成功率可以达到100%，不但能够轻易实现目前的远程通断电、预付费、阶梯电价等功能，未来智能电表的各种高级应用也能通过这个通信通道来完成。
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论文作者:刘蕤,王新,李国钢
论文发表刊物:《电力设备》2016年第7期
论文发表时间:2016/7/5
标签：电表论文; 光纤论文; 智能论文; 通信论文; 集中器论文; 信息论文; 采集系统论文; 《电力设备》2016年第7期论文;