電能表數據采集方式比較與發展范文

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【摘要】目前傳統的數據采集方案已經難以適應這些新的應用要求。同時，隨著堅強智能電網建設的不斷推進與發展，終端用電信息采集方式也從原先的單一方式發展為多方式，多功能采集，采集速率也比以前快數十倍。新技術的引入保證了用電信息采集的及時性，用戶可以實時獲取用電詳細信息。本文將對智能電能表的數據采集方式的發展歷程以及趨勢進行分析。

【關鍵詞】智能電能表；數據采集；用電信息；發展趨勢

智能電能表作為電網用電信息采集的終端設備，從傳統的電能表發展到現在，大致經歷了四個階段。分別為感應式交流電能表階段、電子式交流電能表階段、電子式多功能電能表階段、智能電能表階段。感應式交流電能表功能單一、準確度不高，只能通過人工抄表，存在誤抄、漏抄的情況；電子式交流電能表功能較多，可實現多費率，預付費功能、具有485通信功能，能夠實現自動抄表；電子式多功能電能表具有專門的計量芯片，具備四象限有功，無功計量、事件記錄等功能，具備自動抄表功能；智能電能表具備安全認證功能，在防竊電方面有較大改善，可實施階梯電價功能，通信方式多樣。在電能表的發展過程中，用電信息的采集方式也從最初的人工采集逐漸發展為485采集、窄帶載波等多種采集方式。

一、人工采集

感應式交流電能表功能階段，由于表計不具備對外通信功能，只能通過人工抄讀終端的電量信息。其缺點是顯而易見地，主要為以下幾個方面：1、人工抄表成本太高，一般一個抄表員僅能夠實現采集3000只以內的電表數據；2、人工抄表存在安全隱患，電表一般安裝在較高的地方，甚至現場可能存在電線破損情況，容易導致安全事故；3、人工抄表的數據不可靠，容易出現誤抄、漏抄、估抄等情況。

二、485采集

早期，在電子式交流電能表階段，已經開始逐步淘汰人工抄表機制，使用485進行集中抄表。其具有優點：1、技術成熟，在工業中已有大量應用實例；2、通信距離遠，理想通信距離可達三千米，現場應用也可達幾百米、上千米；3、抗干擾能力強，單獨走線，不受電力線噪聲干擾。當然，其缺點也是顯而易見的。其通信速率較低，實時性差；現場需要大量布線，安裝、維護成本較高。

三、窄帶載波采集

電力線窄帶載波通信從20世紀90年代被引入到國內，在經歷了二十多年的發展，在電力信息采集中得到了廣泛的應用。電力線載波通信相對于485通信具有明顯的優點——通過電力線復用通信，節約大量的線材資源，同時其施工成本極低，綜合成本遠低于485集抄。但是，因為電力線畢竟不是為載波通信專設的通信線路，低壓電力線信道環境惡劣，存在阻抗匹配性差、噪聲干擾不可預測、信號衰減強烈等特點。目前幾乎所有的窄帶載波均采用在電壓過零點的3.3ms內進行通信，避開噪聲大的時間段，基本能夠實現現場日抄讀成功率在99%以上；一次采集成功率在95%以上。目前窄帶電力線載波在電力信息采集系統中占比達90%以上。

四、微功率無線組網通信微功率無線通信技術

在近十年內發展迅速，在各個電子應用領域均有應用。因為其不受電力線噪聲干擾、通信距離遠、施工簡單等優點在電力信息采集廣泛使用，尤其是電力線噪聲、阻抗情況較差的用電環境中。微功率無線通信的應用頻段為ISM頻段，這些頻段無需許可證或費用，只需要遵守無委會規定的低于最大發射功率（電力行業為17dbm）要求即可。因此，也導致在應用現場可能存在不同廠家的模塊之間相互干擾的情況，另外在地下室、建筑物屏蔽作用明顯的區域，其通信效果明顯變差。

五、公網通信采集

公網通信專指的是通過運營商平臺進行傳輸數據，目前主要應用于電力信息采集的公網通信方式有2G、3G、4G、和NB-IOT等方式。這幾種方式的主要特點是：數據保密性好，通信覆蓋區域廣，施工和維護成本極低。但是因為其數據采集是通過運行商平臺實現，需要向運行商繳納一定的費用，導致后期的運營成本較高，其具有無線通信的明顯缺點，在地下室、建筑物屏蔽作用明顯的區域，其通信效果明顯變差，甚至無法通信。因此，公網通信一般用于山區等極度分散且無屏蔽等場景，或者對運營成本并不敏感的電力重要用戶。

六、寬帶高速載波

電力線寬帶載波是在窄帶載波技術上面發展而來，同樣是通過電力線進行調制信號傳輸。不同之處在于寬帶載波的信號調制方式為OFDM調制，通信頻段為0.7~12MHz。而窄帶載波的調制方式主要為BFSK、BPSK等，其通信頻段為10kHz~500kHz。通過香農定理可知，通信系統的極限傳輸速率和信道帶寬成正比，信道帶寬越大，其極限傳輸速率越大，目前的寬帶載波通信速率能夠達到窄帶載波通信速率的數十倍以上。在國網最新推行的第二代寬帶載波（HPLC）標準中要求：1、各廠家之間的寬帶載波（HPLC）需要支持互聯互通功能，能夠極大程度地提高現場的運維效率；2、能夠支持臺區識別，準確定位到模塊的臺區屬性；3、能夠支持停電上報功能，及時獲悉表計終端的故障情況。結論；目前，電力信息采集系統已經基本實現自動抄表，采集方式呈現多樣化，各種采集方式各有優缺點，。在電力信息采集方式的應用中，已經逐步淘汰需要另外鋪設通信信道的485采集方式；逐步淘汰低通信速率的小無線通信、窄帶載波通信等方式；逐步減少運營成本較高的公網通信方式；最終向低成本、高速率、抗干擾性能較高的通信方式發展。

作者：彭江鵬 單位：武漢盛帆電子股份有限公司