电能计量自动抄表技术分析

邢雪莹 郭旭鹏

摘 要：随着电力行业的快速发展，电能计量的准确性成为人们关注的焦点。电能计量的數据是电力企业和用电客户进行电费核算的依据，而长期以来我国电能计量都是采用人工抄表的方式，不仅存在着效率低、劳动强度大，同时其准确性也无法保证。目前科学技术的发展，电能计量自动抄表系统得以广泛的应用，这是电能管理现代化的具体体现，充分的实现了计量数据的自动采集、传输和处理。文章分析了电能计量自动抄表系统的构成、技术和特点。

关键词：电计量；自动化；解析

1 电能计量自动抄表系统的构成

1.1 前端采集子系统

电能计量自动抄表系统由于在采集方式上存在着不同，所以可分为本地和远程两种自动抄表系统。本地自动抄表系统是利用加装了红外转换装置的电能表，利用红外信号将电量进行置换，利用便携式抄表微型计算机在现场内就可以实现自动抄表，而不需要进行接触即可读取数据。而对于远程自动抄表系统则首先需要用户使用的是电子式电能表，或是使用机电脉冲式电能表，但需要加装光电转换器才行。这样电能表即可以作为远程自动抄表系统的前端，将用户的用电量以脉冲的形式来传递给上一级数据采集装置，由于当前所用的远程自动抄表系统多数时候采用的是两级式数据汇集结构，这样则需要在用户生活小区及配电变压器两处进行采集器的安装，从而实现小区内采集器进行收集若干电能表的读数， 然后传输给配电变压器的集中器上，这样系统则可以定期从配电变压器集中器上进行数据的读取，完成远程自动抄表。

1.2 通信子系统

采集完成的数据需要传输给控制中心，这就需要一个数据的传输通道，而通信子系统即作为控制中心的传输信道，在实际工作中其实通信子系统的构成有多种方案，但除了要考虑环境的适应情况外，还对成本具有一定的要求，所以通信子系统通常都会按照介质的不同而分为光纤传输、无线传输、电话线传输和低压电力线载波传输四种。

当前光纤通信具有非常大的优势，其不仅频带较宽，而且传输速率高和传输距离远，这都是其他通信所无法比拟的，抗干扰性也较强，对于上层通信网具有非常好的适用性。但由于其在安装过程中受到结构的限制，同时其成本也较高，所以在当前的自动抄表系统中应用的还较少。而当用户较为分散时，其位于一个较大的范围内，在这种情况下，通常会采用无线通信，其可以利用某个频点上以散射通信方式进行，其具有较大的通信容量，传输距离也较完，而且可以通过中继站来使传输的距离得到进一步的延伸，传输的频带也较宽，所以在当前的自动抄表系统中得到广泛的应用，保证了数据传输通道的高效、便捷和可靠性，但由于无线通信需申请频点使用权，一旦频点使用不合理，则会导致相邻信道之间产生相互干扰的情况发生。电话线传输是利用租用电话线来进行通信，通过调制解调器实现数据的发出和接收，具有传输数据具有较好的可靠性及投资少的特点，但线路通信时间较长。低压电力线载波通信利用低压电力线作为系统前端的数据传输信道。其基本原理是：在发送数据时，先将数据调制到高频载波上，经功率放大后耦合到电力线上。此高频信号经电力线路传输到接收方，接收机通过耦合电路将高频信号分离，滤去干扰信号后放大，再经解调电路还原成二进制数字信号。此种通信有效的使前几种通信方法在应用时所存在的问题得到避免，其直接利用配电网络， 不仅降低了成本，同时对于运营管理费也十分有利，具有非常好的发展前景，所以只需解决其电力线上的干扰问题，提高通信的可靠性，此种通信方式就可以广泛的进行应用。

1.3 中心处理子系统

而在整个自动抄表系统中中心处理子系统是作为系统的最上层位置，其主要由中心站和相关的软件所组成，所收集的所用用户信息都需要经过信道集中到中心处理子系统中，然后管理人员利用相应的软件来对这些数据进行汇总和分析，从而做出正确的决策。而中心处理子系统如果在硬件允许的条件下，还可以实现直接发号指令的作用，实现对用户用电行为的控制和操作。

2 电能计量自动抄表技术

2.1 电能表

当前随着各项技术的快速发展，使电能计量自动抄表技术有了更好的发展基础，在传感器、自动化仪表以及集成电路技术的发展下使得机电脉冲式和电子式电能表都能有效的满足当前电能计量自动抄表的需求。

2.2 采集器和集中器

采集器和集中器是汇聚电能表电量数据的装置，由单片机、存储器和接口电路等构成，现在已经出现了较成熟的产品。

2.3 通信信道

在电能计量自动抄表系统中，其通信子系统是其中最为关键的技术，所以在实际工作中，在对数据通信方式进行选取时需要考虑多种因素的影响，如地理环境、用电行为、技术水平、管理体制及成本等。在这方面由于一些发达国家研究的较早，所以在各方面都较为规范和完备，因此在目前利用最为广泛的即是低压电力线载波技术。而我国由于这方面起步较晚，而且受制因素较多，所以使用最多的还是电话线通信技术，只是在近几年，扩频技术得到了较快的发展，使干扰问题得到了逐步的解决，所以在自动抄表技术中低压电力线载波通信方式才得以推广开来，且效果较为显著。

3 电能计量自动抄表技术的热点

3.1 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（一般为50-500kHz）并叠加在电力线路上进行通信的技术。其优势是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，可灵活实现“即插即用”。目前，国内10kV以上电压等级的高压电力线载波技术已经较成熟，但低压电力网络上的载波通信还未能达到令人满意的水平，这在一定程度上制约了电能计量自动抄表技术在我国的实际应用。

3.2 无线扩频通信

扩频技术是一种无线通信方式，把发送的信息转换为数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号，以扩展信号的频谱，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。此通信方式可以实现较远的通信距离，而且抗干扰能力是其他通信方法无法比拟的，安全保密性能极佳。所以其在自动抄表系统中得到广泛的应用，且取得了较好的效果。

3.3 复合通信

这是一种将各种通信技术进行综合使用的方法，目的都是为了实现自动抄表的需求，即在抄表过程中在不同的通信阶段采用不同的通信方式，而在实际通信方案制定时具体采用哪种复合的方式，则需要根据实际情况来进行具体考虑。

3.4 自动抄表的安全性

自动抄表的安全性主要是指数据传输的安全及中心处理子系统的安全，由于自动抄表过程中需要对所采集来的数据利用信道进行传输，所以需要确保传输的安全和可靠性。而中收处理子系统主要利用计算机网络技术，所以需要做好来自于黑客、病毒的、操作人员失误及网络系统等方面的安全隐患，采取预防和保护措施，通过对各种现代化技术进行综合的应用，从而实现子系统的安全。

4 结束语

近几年我国电网进入了快速建设阶段，其无论是运营还是管理方面都开始向现代化和商业化的方向发展，为了更好的与当前市场经济形势相适应，自动化抄表系统作为电力走向市场的最主要技术保障开始进行广泛的应用。其是一种集各种先进技术于一体的系统，此系统的广泛应用，对于电能计量系统管理起到积极的促进作用，同时也有效的保证了电费计量的准确性，使客户和电力企业的利益都得到很好的保障。

参考文献

[1]赵俊秋.计量自动化系统的一体化设计与应用研究[D].合肥工业大学，2009.

[2]赵宁，叶键.扩频技术及其在自动抄表系统中的应用[J].电测与仪表，1999（8）.