电能计量远程集中抄表系统的建设与应用

摘要：本文简要叙述了电能计量远程集中抄表技术产生的背景，介绍了电能计量远程集中抄表系统的总体结构和特点，分析了常用两种通信信道传输特性，阐述了电能计量远程集中抄表技术在深圳地区运用的现状、实际应用效果。

关键词：电能计量集中抄表远程 载波

1、引言

近年来，随着深圳地区的两网改造工程的完善，“抄表到户，一表一户”及“同网同价”取消中间层等政策的贯彻实施，电力用户数量急剧膨胀，用电网络日益庞大。电能计量是现代电力营销系统中的一个重要环节，而传统的电量结算是依靠人工定期到现场抄取数据，在实时性、准确性和应用性等方面都存在诸多不足。电力部门面临着如何准确及时结算购售电量、系统网损等工作，为了能更好地为经营决策提供有力的数据依据，采用计算机技术来实现电力部门数据的信息化和自动化势在必行。传统的手工抄表方式暴露出日益严重的质量和效率问题。抄表环节已经成为电力营销的严重瓶颈，因此提高电力部门电费实时性结算水平, 建立一种新型的抄表方式已成为所有电力部门的共识，解决这一环节的根本途径是采用先进的抄表技术以实现远程集中自动抄表。

2、电能计量集中抄表系统的构成和特点

电能计量远程集中抄表系统主要由前端采集子系统（集中器、采集终端）、通信子系统（信道）和主站中心处理子系统（抄表管理系统、计算机）等三部分组成。

2.1前端采集子系统

前端采集子系统是主要由采集器和集中器组成，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，集中抄表系统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系统的最前端，它们把用户的用电量以电脉冲的形式传递给上一级数据采集装置。目前实际应用的远程自动抄表系统大多采用两级式数据汇集结构，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

通信子系统是把数据传送到控制中心的信道，通信子系统是电能计量远程集中抄表技术中的关键。数据通信方式的选取要综合考虑地理环境特点、用户用电行为、技术水平、管理体制和投资成本等因素。国内外对于不同通信方式各有侧重，在西方发达国家，对于电能计量自动集中抄表技术的研究起步较早，电力系统包括配电网络较规范、完备，所以低压电力线载波技术被广泛应用；在我国，受条件所限，较多使用电话线通信。近来，随着对扩频技术研究的深入，低压电力线载波中干扰大的问题逐步得到解决，因此，低压电力线载波通信方式在电能计量远程集中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

中心处理子系统主要由中心处理工作站以及相应的软件构成，是整个电能计量远程集中抄表系统的最上层，所有用户的用电信息通过信道汇集到这里，管理人员利用软件对数据进行汇总和分析，作出相应的决策。如果硬件允许，还可直接向下级集中器或电能表发出指令，从而对用户的用电行为实施控制，如停、送电远程操作。硬件主要包括：前置机、数据服务器、业务工作站、报表工作站、采集机柜等。软件部分选择一套安全可靠、先进灵活、操作方便、易维护的系统，同时可以实现系统互联、数据共享。

3、计量远程集中抄表系统传输特性分析

综观近十年来电力行业集中抄表系统的现场运行情况看，对于配电台区上行通信信道，主要以公用信道（GPRS、GSM、PSTN）为主。根据实际情况，也有采用RS-485总线或负控无线系统。在通信可靠性、灵活性、并发性和效率等方面，GPRS模式是目前公认的最佳上行通信方式。

对于配电台区下行通信信道，，主要有低压配电线、RS-485总线、无线及混合方式。下行信道的选择直接关系到系统的可靠性、性价比、施工难度等多种因素，它是制约集中抄表系统成功与否的关键。随着通信技术的不断发展，基于低压配电线的载波抄表系统突现其独有的优势，使得电力行业集中抄表系统稳定在RS485总线式抄表系统，以及RS-485总线、低压电力线载波混合集中抄表系统两种方案上。

3.1、RS485总线式抄表方案

系统特点：抄表系统由主站、集中器、采集终端、电表组成。系统的主站与集中器之间通过PSTN公用电话网来进行远程通信，集中器与采集终端之间采用RS485总线通信方式组建抄表网络，数字采集终端通过RS485总线和电表连接，脉冲采集终端每个脉冲集终端每个脉冲端口只能接一块脉冲表。

突出特点：系统采用RS485专线通信，抄表速度快，通信可靠，可以保证每天24h的实时通信，为目前最稳定可靠的系统。适用于经常使用远程停送电功能，对电费回收率有特别高要求的供电管理部门。

计量方面：系统采用一体化的RS485表，电表计量精度高，通信的时候能直接读取电表的内存电能量数据，避免了电能量的二次计量。

适用范围：由于系统需要铺设通信线路，所以适用于电表集中安装、工程施工方便、容易铺设通信线路的小区，如新小区的话可以建议在建设过程中先附设通信线缆。

系统结构：RS485抄表的系统结构如图1所示

3.2、RS485总线、低压电力线载波混合抄表方案

系统特点：抄表系统由主站、集中器、载波采集终端、电能表组成。系统的主站与集中器之间通过PSTN公用电话网来进行远程通信，集中器与采集终端之间采用电力线载波通信，采集终端和表计之间用RS485总线方式组建抄表网络。

突出特点：系统的集中器和采集终端间采用电力线载波通信，无需额外架设额外的通信线路，工程施工方便。采集终端通过通信线和电表连接。适用那些对远程停送电实时性要求不高、工程施工难度大、电表集中的旧居民小区。

适用范围：由于现场条件下电力线存在有断续的尖峰噪声干扰、负载阻抗随机变化和信号衰减强烈，因此电力线的通信条件非常恶劣。不同的时间，不同的地点，不同的调试方法，都有可能导致低压电力线载波通信实时性和可靠性有很大的差异。目前电力线通讯技术依然在发展阶段，尚不能保证实时通信，所以系统适用那些不需要远程停送电功能、月用电量少、电表特别分散、工程施工难度很大的地区。

系统结构如图2所示

4、计量远程集中抄表系统的实用分析

4.1应用现状

目前，基于扩频数据压缩宽频通讯理论的RS485总线、低压电力线载波混合抄表方案被应用于深圳地区居民集中抄表系统，根据近一段时期深圳部分改造试点等小区低压抄表系统的运行情况来看。对居住相对集中、客观环境条件较好的居民小区实施低压远程集中抄表系统改造，不但可有效解决用电供需矛盾，而且取得了供电、管理、居民等各方面共赢的效果。该系统现已覆盖全市6个区的265个大居民小区，共计接近三万户。自2007年投入运行到现在，运行情况良好、实用化程度高。

以南山区棕榈园为例，对比低压集中抄表系统改造前后的情况：

改造前，该小区共有居民2650户及配套商业、服务单位40户，每月30日供电部门都要派2名抄表员用4个多小时对该小区进行现场抄表，工作强度很大。

改造后，针对该小区客观实际，采用RS485总线集中抄表方案进行低压抄表系统改造。由于系统抄表速率超过100户/分钟，因此，每月30日上午8点，营业抄表人员只需点击进入“低压远程集中抄表系统”选中“棕榈园”点击“抄表”按钮，25分钟后，该小区所有2690户电表信息：用户资料（客户编号、姓名、用电地址、电表编号、电度、用电状况等）就一一显示在主站电脑屏幕上了，相比人工抄表效率大大提高。

4.2效益分析

通过电能计量远程集中抄表系统的应用，可以大大提高电力营销管理的现代化水平，其带来的社会效益和经济效益也是十分显著的。归纳起来，主要有以下几点：

（1）降低了抄表的管理成本

改变落后、陈旧、古板的人工抄表计费模式，实现了抄表方式的技术革命，降低了人工抄表的人力投入，如10万户居民用户，原抄表和管理人员有40-80人，年费用近100多万元。而使用居民集中抄表系统后扣除每年的通信费用可以节省管理成本近80万元。

（2）提高了工作效率

采用该系统后，抄表人员已做到足不出户就可读取实时电能表的数据，在减少了人力投入的情况下大大提高了工作效率。同时，系统集成了完善的远程停/送电、防窃电及计量故障报警等功能，供电抄表管理人员只需在操作中心对系统进行简单的参数设置，即可瞬间完成传统费时费力地人工催费停电、窃电监测、计量装置检查等烦琐工作。尤其值得一提的是，主站计算机操作完全避免了电力工作人员带电现场作业形成的安全隐患。

（3）提高了线路运行可靠率

由于本集中抄表系统具有客户用电异常警示功能，对于客户停电或发生异常事件能迅速作出反应，这使得维护人员可以在最短的时间内到达现场进行处理，提高了事故预防和故障处理的主动性，不仅可在最大限度内为电力企业挽回停电损失，也给用电客户带来了极大的方便。

（4）线损计算更加精确

集中抄表系统应用后，可以做到每天抄表而且抄表数据均为同一时刻冻结的电能数据，也就可以做到每天对线损进行分析，消除人为因素所造成的电量误差，管理损失降至为“0”，从而使线损统计真正达到了及时、准确，为进一步降低台区线损率指明了方向

5、结束语

电力营销效率的提高，取决于营销部门对配网信息、用户现状和需求的了解程度，以及对各种数据分门别类加以采集分析并有效利用。电能计量远程集中抄表系统，能够充分采集用户的各种数据信息，对数据进行集中存储和统一分析，对于加强需求侧管理，提高客户服务，具有重要意义。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。