低壓集抄系統的現狀與管理分析

蔡曉玲

（廣東電網公司云浮供電局，廣東 云浮 527300）

1 概述

為滿足居民對生活用電的需求，不斷提高供電服務質量，電力企業正在對城鎮居民住宅實施一戶一表工程，以提高用戶用電的安全可靠性和收費的準確、合理性。一戶一表的實施給電力企業增加了大量的工作量，一個中等城市戶表數可達數十萬臺之多，除配電線路改造外，更有大量的抄表收費工作。如靠抄表員登門抄表和收費既要化費大量的人力和時間，給用戶帶來諸多不便，而且抄錄的數據在時間上離散性大、準確度低，給用電管理帶來很大困難。為此，近年來不少科研和制造部門在吸收國外先進技術的基礎上，在供電企業的配合下，研制生產了不同方式的低壓用戶集中抄表系統。采用遠方集中抄表技術、銀行劃撥收費的方式完成抄表、收費工作，給供電企業和廣大用戶提供了簡捷、準確的收繳電費手段。抄錄數據的準確性和同時性，又給用電管理、分析、監察、線損計算提供了有效依據，提高了用電管理水平。隨著技術的進步和經濟的發展，遠程集中抄表系統將進一步為用電管理提供良好的技術手段。

2 系統構成和特點

低壓抄表系統是將數據自動采集、傳輸和處理應用于用電管理系統中的一項技術。它從根本上克服了傳統的人工抄表模式的弊端，給電能管理的現代化帶來了新的希望。

尋求簡單可靠的自動抄表方法，是儀表通信領域的重要研究內容。在通信媒體中，最受關注的還是電力線載波(PowerLineCarrier，PLC)通信，這是由于PLC線路遍布各地，從發電廠到各個居民家庭無所不至，不需重新布線，可以節省大量的人力物力。電力線載波通信是指將信息調制為高頻信號后疊加在電力線路上進行通信的技術，在同一變壓器區域下，一個集中器采集若干個采集器或電能表的數據，構成一個基于電力線的通信網。利用低壓電力線作為底層數據通道，不僅運行成本低，而且非常經濟實用，低壓集抄系統有以下幾方面優點：

用電力線是屬電力部門完全控制的通信信道，不必另外鋪設通信信道；電力線是所有住房和建筑物的基礎設施，以電力線作為通信信道可大大節省鋪設；通信信道的投資；以電力線為通信信道可以靈活地實現即插即用。

遠程集中抄表管理系統是基于現代微電子技術、計算機技術和通訊技術的高科技應用產品。低壓集抄系統通過數據采集終端、智能抄表集中器等現場硬件設備和管理軟件，利用先進的低壓電力線載波技術，構成一套完整的集散型數據采集處理系統，從而完成大范圍城鄉居民電能表的遠程自動抄收和管理。現階段遠程集中抄表系統的抄表管理中心和集中器間的數據傳輸信道主要為專用電話網，一些區域性(如小區物業管理)集中抄表系統的抄表管理中心和集中器間的數據傳輸可通過RS-485接口。國內目前針對低壓集抄系統的設計方案大致有以下幾種：

2.1 RS485總線式抄表方案

系統特點：抄表系統由主站、集中器、采集終端、電表組成。系統的主站與集中器之間通過GPRS網絡來進行遠程通信（也可以通過配變終端級聯），集中器與采集終端之間采用RS485總線通信方式組建抄表網絡，數據采集終端通過RS485總線和電表連接。

突出特點：系統采用RS485專線通信，抄表速度快，通信可靠，可以保證每天24h的實時通信，是目前最穩定可靠的系統。適用于經常使用遠程停送電功能，對電費回收率有特別高要求的供電管理部門。

計量方面：系統采用一體化的RS485表，電表計量精度高，通信的時候能直接讀取電表的內存電能量數據，避免了電能量的二次計量。

適用范圍：由于系統需要鋪設通信線路，所以適用于電表集中安裝、工程施工方便、容易鋪設通信線路的小區，如新小區建議在建設過程中先附設通信線纜。

系統結構：RS485抄表的系統結構如圖所示

圖1

2.2 電力線載波抄表方案

系統特點：抄表系統由主站、集中器、載波式電能表組成。系統的主站與集中器之間通過GPRS網絡來進行遠程通信（也可以通過配變終端級聯），集中器與表計之間采用低壓電力線載波通信方式組建抄表網絡。

突出特點：系統采用電力線載波通信，無需架設額外的通信線路，載波表只需要接上電源即可，工程施工和日后的系統維護方便。適用那些對遠程停送電實時性要求不高、電表分散、工程施工難度大的地方。

計量方面：系統采用一體化的電力線載波表，電表計量精度高，通信的時候直接讀取電表的內存電能量數據，避免了電能量的二次計量。

適用范圍：由于現場條件下電力線存在有斷續的尖峰噪聲干擾、負載阻抗隨機變化和信號衰減強烈，因此電力線的通信條件非常惡劣。不同的時間，不同的地點，不同的調試方法，都有可能導致低壓電力線載波通信實時性和可靠性有很大的差異。所以系統適用那些不需要遠程停送電功能、月用電量少、電表特別分散、工程施工難度很大的鄉鎮、農村地區。

系統結構如圖2所示

2.3 RS485總線、電力線載波混合抄表方案

系統特點：抄表系統由主站、集中器、載波采集終端、電能表組成。系統的主站與集中器之間通過GPRS網絡來進行遠程通信（也可以通過配變終端級聯），集中器與采集終端之間采用電力線載波通信，采集終端和表計之間RS485總線方式組建抄表網絡。

突出特點：系統的集中器和采集終端間采用電力線載波通信，無需架設額外的通信線路，工程施工方便，采集終端通過通信線和電表連接。適用那些對遠程停送電實時性要求不高、工程施工難度大、電表集中的舊居民小區。

適用范圍：適用那些不需要遠程停送電功能、電表有分散也有集中、工程施工難度較大的鄉鎮、農村地區。

RS485總線、低壓電力線載波混合抄表方案系統結構圖

圖2

圖3

結合以上對集抄系統組建方案的探討，我們可以看出每種方案均存在各自的優勢和不足。在實際建設中，可以根據客觀環境和用戶重要性，采用不同的實施方案。對于實時性要求不高、集中裝表的小區可采用RS485總線、低壓電力線載波混合抄表方案；對于實時性要求不高、分散裝表的小區可采用低壓電力線載波抄表方案；對于有較高實時性要求、集中裝表、允許明線敷設的小區可采用RS485總線抄表方案。

3 低壓集抄系統的維護管理

很多地區集抄系統試點情況良好，但一推廣抄表成功率就下降了。可見，維護管理很重要。當低壓集抄系統用戶量龐大的情況下維護工作也自然成倍數增加，單靠生產廠商進行維護是不現實的也會降低使用。

3.1 維護管理分級制

對主站、集中器、采集終端的維護，專業知識要求相對較高，最好有專職的維護人員，在計量中心設置相應的維護班，培訓專職人員進行維護。對表計和485通信線，專業知識要求較低，故障點分散，考慮到時效性和交通費用，由當地裝表員進行維護較合適。

3.2 日常維護程序

目前，一般規定每天抄一個凍結數。為了及時發現故障，主站和各鎮區工作站應設專人對當天抄表數據進行復核，對抄表失敗的應實時召測，實時召測無數據的就到現場查找原因，及時處理故障。對新增表計或更換的情況，應及時更新系統資料，才能正常運行。

3.3 常見故障類型

整個小區抄表失敗，首先查看是否集中器與主站的通訊信道存在問題，其次考慮線路停電，查看停電通知。再次考慮SIM卡故障或集中器故障。集中在一幢樓抄表失敗，考慮采集終端故障或表箱總開關被打開。更多的情況是分散在不同的采集終端下某些用戶表抄表失敗，一般是表計故障或485通信線接觸不良，對于載波表可在負荷低的時候再召測。

4 有待解決的問題

目前，一些低壓電力用戶集中抄表系統已入網試運行2年多，從試運行的情況看，運行可靠性尚不能滿足推廣使用的需求。在推廣應用時要重視影響數據傳輸質量的一些問題。

4.1 系統規劃設計

低壓電力用戶的集中抄表，由于其涉及面廣、采集的數據量大，目前處于初步試用階段。一個地區的集中抄表系統與負荷管理、用電管理和配網管理等密切相關。在由點到面推廣的過程中應做好系統的規劃設計，要考慮系統的層次結構和相應的方案選擇。

由于配電網上的干擾和信號傳輸衰減特性與配電網絡結構、負載特性密切相關，且有明顯的時域特性。因此，為了使電力線載波集中抄表系統在配電網絡上能穩定可靠地運行，應在系統安裝前對傳輸信號的電力網絡的干擾特性進行測試，根據測試結果選擇信號的傳輸頻帶在網上干擾較低的產品。個別配電網干擾較嚴重的用戶，應采用專線。由于補償電容器對高頻信號造成很大衰減，安裝的電力線載波設備應與補償電容器有一定的距離。同時要注意同一中壓網上的不同電力線載波設備的相互影響。

4.2 傳輸規約

低壓電力用戶集中抄表系統采集的電能數據量大，準確度要求高。因此為提高信息的傳輸效率，一般采用批次數據傳輸規約。對報文的傳送采用冗余編碼以提高檢錯和糾錯能力。對于電力線載波通信，由于它的誤碼率較一般信道高，IEC正在制訂的有關標準提出采用短幀傳送，以提高傳輸成功率。

4.3 配電網絡資源管理

國內目前的電力載波集中抄表系統中采用的調制技術主要有窄頻和擴頻兩種方式，使用頻帶范圍為7 kHz～400 kHz，幾乎占用了國內電力線載波允許的整個頻帶。由于利用配電網作為通信資源正在受到供電企業、物業部門等廣泛的關注，國內外正在研究將低壓配電網作為高速數據信息傳輸通信網絡。

結束語

低壓電力集中抄表系統正在逐步推廣應用，對系統讀數的準確度和運行可靠性的要求越來越高。因此，要提高系統中各個設備和信道抗現場各種干擾的能力，并注意完善相關的維護管理，使低壓電力集中抄表技術不斷完善和提高。

[1]低壓集抄系統的維護和推廣[J].電力系統自動化，2008，5(1).

[2]IEC 1334.Distribution Automation Using Distribution Line Carrier Systems.

[3]IEC 61000-3-8.Signaling on Low-Voltage Electrical Installation:Emission Level,Frequency Bands and Electromagnetic Disturbance Levels.2003.

[4]荊蕾，劉美娟 低壓電力集中抄表系統淺談[M].煙臺：煙臺大學出版社，2009.