摘　要　归纳了低压用户集中抄表系统的基本结构，简要分析由专线、无线电、电力线载波等信道构成的集中抄表系统的发展过程和特点。根据目前试用情况，提出低压电力集中抄表系统推广应用中有待解决的系统规划设计、传输规约和配电网络资源管理等问题。
关键词　用电计量管理　用电营业管理　自动化　信道
分类号　TM 764

1　系统构成和特点
　　目前低压用户集中抄表系统主要完成电能量数据的自动采集和处理，为电能量计费和用电管理系统提供准确的数据［1］。它通常由电能量数据采集模块(采集终端)、安装于配变台区的数据集中器、管理中心的主站以及信道组成，如图1所示。
 

图1　低压电力用户抄表系统结构示意图
Fig.1　Schematic diagram of automated meter
reading system for low voltage customers

　　现阶段远方集中抄表系统的抄表管理中心和集中器间的数据传输信道主要为公用电话网，一些区域性(如小区物业管理)集中抄表系统的抄表管理中心和集中器间的数据传输可通过RS—232接口，中压配电线载波信道尚在进行开发和试点。数据集中器与采集终端(模块)间数据传输的信道类型可分为有线信道、无线信道和电力线载波信道，由这几种信道组成的远方集中抄表系统各有特点，现分述如下。
1.1　有线信道集中抄表系统
　　它通常由一个采集终端通过RS—485总线采集几十块电能表的数据，电能表为具有485输出口的电子表或加装电能量数据采集模块的机械表。采集终端通过专用电缆(如专用电话线)，将采集的电能量数据送入集中器进行数据集中和处理，抄收区域较大时多个集中器可以级联。一般由最上一级集中器通过调制解调器接入公用电话网，由此传送到供电企业的电能量抄收中心。一些多功能电能表亦可直接经RS—485接口与一级集中器连接。
　　这种信道的集中抄表系统，一般数据传输的码差错率较低，抄收成功率较高，但布线的工作量大，安装费用大，且信道容易受损坏。
1.2　无线信道集中抄表系统
　　美国早在70年代已开始使用无线集中抄表系统，它是在每块电能表内安装一块微处理芯片，负责收集和存储电能表的累计电能量。另安装一个微型收、发信机。电力公司的抄表员通常持车载式无线抄表器，到各个区域(半径为1 km左右)进行分区集中抄表，然后回到电力公司将抄录的数据输入到数据处理机进行集中处理。这种系统的每块电能表附加成本较高，通常约200美元，且只能为收费提供数据，不能提供用电管理所需的实时信息。
　　在我国为减少投资，一般采用相对集中的收/发信方式。用采集终端通过电缆采集16块左右电能表的数据，并进行集中处理和存储。终端内安装一个无线收发信模块。手持抄表器或移动式车载抄表器通过本身的收/发信机抄录各采集终端中存储的数块至数十块电能表数据，然后将数据信息录入中央数据处理机集中处理。这种方式的无线抄表系统曾有一段时间在一些地区使用。为了增加用电管理功能，有的系统用数据集中器代替手持抄表器或车载抄表器，由数据集中器将抄录的小区内各户电能表的电能量数据通过公用电话网传送到用电管理中心。
　　但这种方式的集中抄表系统现在受到了较大限制，根据信息产业部1998年底发布的《微功率(短距离)无线电设备管理暂行规定》，其发射功率不得大于10 mW，且使用频率也有限制。
　　目前不少地区已安装了无线电力负荷管理系统，对工业和大的商业用户可利用已安装的负荷管理终端通过RS—485接口直接读取这些用户电能表的数据。经无线信道把用户电能表数据传至用电管理或负荷管理中心。居民用户电能表的数据可由采集终端或集中器通过有线信道进行采集，再利用负荷管理终端的无线信道将区域内电能表数据传至用电管理或负荷管理中心。
1.3　电力线载波集中抄表系统
　　直接利用高压电力线作为信息传输通道已有数十年历史。到70年代，美国出现能源危机后，在引进西欧音频电力负荷控制系统的基础上开发研制出载波电力负荷监控及抄表系统，随即迅速在国内推广使用。由于其双向终端成本较高(每个带电能表的终端成本为600美元～700美元)，所以双向终端主要安装在负荷较大的工厂企业，一般用户利用单向终端向管理中心传输电能表的数据。80年代以色列研制成低压电力线载波集中抄表技术，1993年首次来华进行技术交流，它的主要特点是在每块机械式电能表中安装一块采集模块，完成对电能量信息的采集和处理，并具有单向通信功能，它把各分散电能表的电能量数据通过低压配电线传至接在同一低压配电网上的若干数据集中器，然后通过手持抄收机或公用电话网将收集到的配电小区内所有电能表的电能量数据传送到用电管理中心。当通信质量不佳时，可在电能表和集中器间加装双向通信中继器，进行数据采集处理和中继放大。目前从加拿大引进的低压电力线载波集中抄表技术与此类似，这两个系统的传输速率都较低。
　　我国在1993年后开始研制载波方式集中抄表系统，1996年后开始出现一些试验系统。由于低压配电网是以配电变压器为中心构成的区域供电网络，以此为通信信道的载波集中抄表系统的结构也是以配电变压器为单元，对区域内的用户电能量数据进行采集和集中处理，然后经手持抄表器或公用电话网，把各配电小区集中器中的信息送入中央集中抄表系统主站。
　　今后随着中压配电线载波通信技术的发展，载波集中抄表系统将构成与配电网络分层结构相应的分层电能量数据采集系统。
　　载波集中抄表系统的主要特点为：
　　a.信息传输介质为已建成的中、低压配电网，不需架设专用信道，系统投资低；
　　b.安装维护方便，特别是采集模块安装在电能表内，无额外的工程安装和信道维护；
　　c.可综合利用，既可完成集中抄表，又可对中、低压用户进行负荷管理。
　　综上所述，电力线载波集中抄表系统由于其自身的特点而受到广泛的重视。已入网试运行的低压电力用户集中抄表系统产品中80%为电力线载波方式。

2　有待解决的问题
　　目前，一些低压电力用户集中抄表系统已入网试运行1年多，从试运行的情况看，运行可靠性尚不能满足推广使用的需求。在推广应用时要重视影响数据传输质量的一些问题。
2.1　系统规划设计
　　低压电力用户的集中抄表，由于其涉及面广、采集的数据量大，目前处于小范围试用阶段。一个地区的集中抄表系统与负荷管理、用电管理和配网管理等密切相关。在由点到面推广的过程中应做好系统的规划设计，要考虑系统的层次结构和相应的信道选择。
　　由于配电网上的干扰和信号传输衰减特性与配电网络结构、负载特性密切相关，且有明显的时域特性。因此，为了使电力线载波集中抄表系统在配电网络上能稳定可靠地运行，应在系统安装前对传输信号的电力网络的干扰特性进行测试，根据测试结果选择信号的传输频带在网上干扰较低的产品。个别配电网干扰较严重的用户，应采用专线。由于补偿电容器对高频信号造成很大衰减，安装的电力线载波设备应与补偿电容器有一定的距离。同时要注意同一中压网上的不同电力线载波设备的相互影响。
2.2　传输规约
　　低压电力用户集中抄表系统采集的电能数据量大，实时性要求较低，但准确度要求高。因此为提高信息的传输效率，一般采用批次数据传输规约。对报文的传送采用冗余编码以提高检错和纠错能力。对于电力线载波通信，由于它的误码率较一般信道高，IEC正在制订的有关标准提出采用短帧传送，以提高传输成功率［2］。
2.3　配电网络资源管理
　　国内目前的电力载波集中抄表系统中采用的调制技术主要有窄频和扩频两种方式，使用频带范围为7 kHz～400 kHz，几乎占用了国内电力线载波允许的整个频带。由于利用配电网作为通信资源正在受到供电企业、物业部门等广泛的关注，国内外正在研究将低压配电网作为高速数据信息传输通信网络。所以为了充分、合理利用好配电网作为通信介质这一资源，国际上已制订和正在探讨相关标准［3，4］，我国有关方面应尽快解决如下问题：
　　a.利用配电网传输信息，即在配电网上又叠加一高频信号，意味着多了一个谐波源，为此，应对耦合到电网上的高频信号的电平加以限制，保证用电设备和通信设施不受影响。
　　b.配电网为公用网络，使用方便。但必须对不同用途的信息传输设备所选用的工作频段进行严格管理，制订管理法规，做到有序遵章使用，避免不同系统相互间的干扰。
　　c.我国低压配电网上各种民用和工业电气设备产生的谐波对电网污染严重，影响到配电网络的运行质量和利用配电网传输信息的可靠性，必须尽早制订有关标准和采取相应措施，使配电网得到充分综合利用。

3　结语
　　低压电力集中抄表系统正在逐步推广应用，对系统读数的准确度和运行可靠性的要求越来越高。因此，要提高系统中各个设备和信道抗现场各种干扰的能力，并注意解决机械表转换成电脉冲时转盘潜动造成的误脉冲，使低压电力集中抄表技术不断完善和提高。

作者简介：邵　源，女，1941年生，高级工程师，从事配电自动化和通信工作。
　　　　　钟　炬，男，1968年生，工程师，从事配电自动化工作。
　　　　　周昭茂，男，1937年生，教授级高级工程师，从事配电自动化和通信工作。
作者单位：中国电力科学研究院　100085　北京

参考文献
1　孙际明，孔泽明，张小水.一种电能计量管理系统的设计.电力系统自动化，1997，21(12)
2　IEC 1334. Distribution Automation Using Distribution Line Carrier Systems. 1998
3　IEC 61000-3-8. Signaling on Low-Voltage Electrical Installation: Emission Level, Frequency Bands and Electromagnetic Disturbance Levels. 1997
4　Newbury J. Communication Requirement and Standards for Low Voltage Main Signaling. IEEE Transactions on Power Delivery, 1998, 13(1)