低压集中抄表系统探析
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作者: 刘颖
摘 要 本文介绍了低压集中抄表系统的构成和特点，对低压电力集中抄表系统以及它的发展趋势进行了阐述和分析。
关键词 低压集中抄表；RS―485；发展趋势
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)122-0156-02
1 低压电力用户集中抄表系统的构成
低压电力用户集中抄表系统主要由电能表、采集器、集中器、数据传输通道、主站系统构成，通过网络还可以与供电企业的电费、账务费系统相连，实现抄表收费自动化、一体化。
1.1 电能表
电能表―低压用户集中抄表系统使用的电能表通常有电子式电能表、脉冲电能表和感应式电能表三种。电子式电能表可以直接将电量数据通过通信接口传输到采集器，脉冲电能表可输出标准脉冲信号到采集器，而感应式电能表需将用户的用电量通过光或磁的方法转换为标准脉冲信号后传输到采集器。根据国家智能电网建设和社会发展的总体要求，脉冲电能表和感应式电能表已基本被电子式的智能电能表取代。智能电能表由测量单元、数据处理单元、通信单元等组成，具有电能量计量、信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能的电能表，这些功能都是围绕坚强智能电网建设而增加的，以满足电能计量、营销管理、客户服务的目的。
1.2 采集器
采集器（或称为采集模块）分为单表采集器和多表采集器两种。单表采集器只能采集、存储1块电表的数据，多表采集器可同时采集、存储2～64块电表的数据，采集器除完成电表的用电数据采集工作以外，还要根据系统的要求完成与集中器之间的数据通信，将需要传送的用电数据送到集中器中。
1.3 集中器
集中器的主要任务有两个：1）完成与采集器的数据通信工作，向采集器下达用电数据冻结命令，定时循环接收采集器的用电数据，或根据系统要求接收某个电表或某组电表的数据。2）根据系统要求完成与主站的通信，将用户用电数据等主站需要的信息传送到主站数据库中。
1.4 数据传输通道
通信信道分上行通道和下行通道。上行通道指的是集中器与主站之间的通信线路，可以采用电话、无线、专线等通信介质; 下行通道指的是集中器与采集器之间的通信线路，主要有485总线、电力线载波两种通信方式。
1.5 主站系统
定时或随时抄收居民或商户电表的电能量数据，对集中器设置通信参数及操作参数，与供电公司营销技术支持系统网联网后，可以进行电费计算、票据打印、统计报表、电费实收等功能。
2 低压集中抄表系统的通信方式
低压集中抄表系统是由主站通过传输媒体（无线、有线、电力线载波等信道或手持抄表终端等介质）经低压集中抄表终端将多个电能表记录值信息进行集中抄读。该系统主要由采集器、集中器、信道和主站等组成。
在低压集中抄表系统中，通信信道是电能计量自动抄表技术中的关键，可分为远程信道、本地信道、直接信道三部分。远程信道是集中器的上行信道，一般为230 M专网、GPRS、CDMA等方式，用于集中器和主站之间的通信，实现主站命令的下发以及集中器信息的上传。本地信道是集中器的下行信道，用于集中器和采集器或直接和表计通信，实现集中器对表计信息的采集。直接信道是表计连接到采集器或直接连接到集中器的数据交换信道，实现近距离的数据通信，通常采用RS485通信接口。
抄表系统的通信方式分为有线和无线，而电力线载波和RS485以其独有的优势已成为有线通信方式的典型，其中电力线载波直接利用配电网络，避免了租用线路或占用频段等问题，降低了建设成本，有利于运营管理，更是受到了供电部门的关注。现针对这两种通信方式进行
分析。
2.1 RS―485通信方式
目前，国内集中抄表系统常采用RS―485通信方式。这种方式下，采集终端通过专用导线接收电能表数据，并按一定的规约打包，然后经专线传给集中器进行加工储存后传给主站。RS―485通信方式作为为一种使用广泛的有线通信方式，具有通信可靠性高、传输速率快、抗干扰性较好等优点；其缺点是施工困难、建设投资大、接线复杂、调整困
难等。
2.2 载波通信方式
低压电力线载波通信是指利用已有的低压配电网作为传输媒介，实现数据传递和信息交换的一种通信手段。发送数据时，发送器将数据调制到一个高频载波上，再经功率放大后通过祸合电路祸合到电力线上。载波通信方式充分利用了现有资源，具有施工容易、综合成本低、覆盖范围广、安全性高、维护量低等优点；其缺点是实时性和稳定性差。
2.3 通信方式选取原则
通过分析RS485 通信和载波通信的特点可知，这两种通信方式互有利弊，适用于不同场合。
1）使用载波通信方式：现场表计安装分散，台区半径大，台区内的电力用户分散，小区电力布线装表不规范。该方式适用于建设年代较早的小区及大部分的城乡结合部用电小区。
2）使用RS485通信方式：现场表计安装集中，用户多分楼层或单元集中装表，装表数量大，台区供电半径小。该方式适用于新建或即将建设的城区住宅小区，采用一层楼或多层楼共用一个采集器的系统建设
方式。
以上两种方式，在某些场合下也可混合使用以达到完全采集电能表数据的目的。
3 低压集中抄表系统的组网方式
基于本地通信信道、供电现场环境和施工条件，可采用的本地采集网络的组网模式有以下三种。
1）低压电力线载波抄表（全载波）模式：电力用户安装载波电能表，载波电能表和集中器之间通过低压电力线载波进行通信，适用于对实时性要求不高，电表分散、施工难度大的居民区。
2）RS―485总线和低压电力线载波混合抄表（半载波）模式：电力用户安装带有RS―485通信接口的电能表，采集器使用485双绞线与电能表通信，采集器和集中器之间通过低压电力线载波进行通信，适应于电表分布较集中、通信线路易于铺设、集中器分布有一定距离的居民区。
3）RS―485总线抄表模式：电力用户安装带有RS―485通信接口的电能表，采集器使用485双绞线与多个电能表通信，集中器和采集器间也采用485总线方式进行通信，适应于电表分布集中、工程施工方便、通信线路易于铺设的新建居民小区。
RS―485总线抄表系统所有信号都通过RS―485专线进行通信，提高了抄表质量，但需要对整个配电网络进行重新布线，改造难度大、成本高，所以该模式不易被采纳。使用全载波网络，只需要更换电能表，加装集中器，改造难度小，受到供电部门的广泛关注；但不是所有台区都适合全载波网络，所以采用半载波网络也是一个重要的发展方向。电力线载波网络利用现有的覆盖范围最广泛的电网作为通信信道，存在传输质量容易受外界干扰的缺点，为保证现场信息的准确采集以及主站命令的准确传送，需要从以下几个方面对现场采集网络进行监控。
1）各节点载波路由的监控，主要包括对各节点路由表的采集、设置、查询以及变更记录等。
2）对采集网络质量的监控。
3）对不同模式的本地采集网络采集成功率的监控。
4）对不同厂家的载波芯片采集成功率的监控等。
4 低压集中抄表系统的发展趋势
目前集抄系统真正大规模应用还不够成熟，主要存在两种发展
状况。
1）一个系统存在多个厂家的不同的集抄设备，各厂家技术自成体系，实现方案有所出入，设备兼容不好，产生问题后厂家存在分歧，问题不能及时解决。
2）集抄系统由一个厂家垄断，从主站到设备完全来自一个厂家，整个系统环境封闭，没有竞争，无法引入新的技术，供电部门对厂家的依赖程度很大，发展和规划都受厂家的制约。
以上两种发展状况都不利于集抄大规模应用。要实现集中抄表系统大规模应用就要保证以下三个统一。
1）统一技术标准和通讯规约：不同厂家、不同型号的设备以及主站系统都必须按统一的技术规范进行设备研制，只要符合技术规范要求的，不论厂商、不论型号、都可以纳入到系统的统一管理中。统一技术标准和通讯规约是系统长期可持续性发展的体系保障。
2）统一主站平台建设：建立统一的系统主站平台，主站平台按规定的技术规范进行建设，按统一的规划和建设目标进行建设，提供稳定的技术实现保障，保证主站平台实现的先进性、公平性。
3）统一检测：提供统一有效的检测手段，各种软件系统和硬件设备（主站设备、集中器、采集器、电表）不论是哪个厂家、通过什么技术实现的，在投运前都应通过统一的检测手段进行检测，经过检测合格的设备才能投入系统建设中，统一检测为系统建设质量提供了有利的技术保障手段。
5 结束语
低压集中抄表系统通过及时采集用电现场的运行状况及用电数据，实现远程抄表、实时计费、用电异常监控等功能，随时掌握电力客户的用电情况，为客户提供更加优良的服务。与此同时，多年来低压集中抄表系统仍是各网省、地市供电公司自行建设，受系统规划、运行管理及资金投入等各方面因素制约，以往的建设、应用模式已无法满足当前公司发展的迫切需要，而将低压集中抄表系统并入用电信息采集系统，实现系统“全覆盖、全采集、全预付费”已成为低压集中抄表系统的进化之路。
参考文献
[1]卢海棠.低压电力集中抄表系统在供电部门中的应用[J].科技咨询导报,2007,09.
[2]杨海新.低压电力用户集中抄表系统[J].电工技术,2009,02.
[3]张卫东.自动集中抄表系统实用化解决方案[J].大众用电,2008,6:20-21.
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