篇一

　　电能计量自动抄表技术分析

　　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。电能计量的数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).

　　篇二

　　浅谈电能计量自动抄表技术

　　【摘要】本文从电能表、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。叙述了电能计量自动抄表技术产生的背景，介绍了电能计量自动抄表系统的结构和特点。

　　【关键词】自动抄表;电能计量;信道;采集终端

　　电能计量自动抄表系统通过对电能计量数据自动采集、传输和处理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产生背景

　　为解决传统抄表方式存在的成本高、效率低，抄读数据误差，操作难以规范化，数据采集不及时、耗费人工多等问题。近年来出现了将电能计量数据自动采集、传输和处理的电能计量自动抄表系统。

　　2.电能计量自动抄表系统的构成和特点

　　典型的电能计量自动抄表系统主要由前端采集子系统、通信子系统和中心处理子系统等三部分组成。

　　2.1前端采集子系统

　　按照采集数据的方式不同，电能计量自动抄表系统可分为本地自动抄表系统和远程自动抄表系统两种。

　　本地自动抄表系统的电能表一般加装红外转换装置，把电量转换为红外信号，抄表时操作人员到现场使用便携式抄表微型计算机，非接触性地读取数据。远程采集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。

　　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。为了适应不同的环境条件以及成本要求，通信子系统的构成有多种方案。按照通信介质的不同，通信子系统主要有光纤传输、无线传输、电话线传输和低压电力线载波传输等四种。光纤通信具有频带宽、传输速率高、传输距离远以及抗干扰性强等特点，适合上层通信网的要求。但因其安装结构受限制且成本高，故很少在自动抄表系统中使用。

　　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，是整个电能计量自动抄表系统的最上层，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。

　　由于抄表要处理的数据量大，因此要求中心工作站的硬件必须有一定的运算和存储能力。软件上要求操作系统稳定可靠，抄表软件必须具有处理大量数据的能力。典型的抄表软件具有如下功能：远程设定抄表集中器和采集器内的参数;抄收整个系统中所有电能表的数据;使中央控制站可远程地对用户电能表进行断电和送电控制;运行数据库可生成用电量日报、月报，进行电费结算;使系统可进行查询管理，对异常用户给予告警提示。

　　3.电能计量自动抄表技术的现状

　　3.1电能表

　　传感器、自动化仪表以及集成电路技术的发展，使得无论是机电脉冲式还是电子式电能表已能够较好地满足当今电能计量自动抄表技术的需要。对于机电脉冲式电能表，需在表内安装光电转换模块和相应的端口，实现反映用电量的电信号输出。这类模块和接口成本低、小巧且易于拆装，因此适于目前仍在大量使用的感应式电能表的改装。电子式电能表可直接读取其脉冲输出，有的新型电子式电能表本身安装有多种接口，适用于模拟、数字等各种通信模式。

　　3.2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。

　　3.3通信信道

　　通信子系统是电能计量自动抄表技术中的关键，也占据了一定比例的投资。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。很多情况下，某种方式最终被选用并不表示经济利益和技术要求的最大满足，而只是权衡了各方面条件后的折中。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自动抄表技术中的应用有逐步推广的趋势。

　　4.电能计量自动抄表技术的研究热点和发展趋势

　　近两年在自动抄表技术领域形成了以下一些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。

　　4.2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。扩频通信距离一般可达几十千米，其最大的优点在于抗干扰能力较强。被扩频信号的输出信噪比与输入信噪比的比值正比于扩频信号的射频带宽与信息带宽的比值。扩频实质上是将干扰信号的频谱展宽，使其变得频谱宽而功率谱密度低。在接收端经窄带滤波后，干扰信号大部分被滤出，残留部分的能量低，而有用信号被压缩还原成窄带信号，顺利通过滤波器，从而增大了信噪比。依据相关原理进行接收，发、受双方必须使用相同的扩频码序列，而且扩频通信在负信噪比情况下仍能正常工作，因此具有较强的安全保密性。扩频技术种类较多，主要包括直接序列扩展频谱(简称直扩)、跳频、跳时和线性调频等。直扩技术因其简单且易于实现，故应用最为广泛。扩频通信实际上是一种点对点的通信方式，相互通信的两点必须有工作在相同频率的发射、接收电台以及符合增益要求且极化方向相同的天线。两电台间必须可视，没有山脉或高大建筑物阻隔，否则会影响通信效果。

　　4.3复合通信

　　在应用于电能计量自动抄表系统中的所有通信模式中，各种通信模式都有优缺点，任何一种采用单一通信技术的方案均很难完全满足需要。为解决这类矛盾，提出了复合通信方案。

　　复合通信方案是在自动抄表的不同通信阶段采用不同的通信方式，组成实现电能自动抄表的复合通信网络。在数据传输量不太大、传输距离较近的底层数据采集阶段，可以采用如红外、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，则可采用电缆、电话线或无线通信等。选择什么样的复合方式，需根据实际情况统筹考虑。混合使用的各种通信方式之间要有很好的相容性，不能相互干扰，这其中涉及到运筹学、最优规划等方面的研究与设计。

　　4.4自动抄表的安全性

　　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。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。通信中既要保证所抄数据的安全、可靠传输，又必须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，主要的安全隐患来自以下4个方面：黑客、病毒、合法人员的失误和网络系统自身的脆弱性。保护及防范的措施是综合运用密码技术、身份验证技术、访问控制技术、防火墙技术、安全内核技术、网络反病毒技术、信息泄漏防治技术、网络安全漏洞扫描技术和入侵检测技术等。

　　码技术是最基本的安全技术，其原理是利用加密算法对数据进行加密。

　　5.结束语

　　电能计量自动抄表技术的发展较快，开发、生产的厂家很多，在选用有关厂家的产品时，需认真调查、研究，选用较为成熟的产品，避免重复投资，从而使电能计量自动抄表技术更好地为电力系统服务。