網絡化電能表和配網采集技術探究

張波

摘要：隨著高新科技的快速發展，自動抄表技術得到前所未有的發展，而通過向低壓配網中小電力用戶普及電能量采集，在低壓用戶采集系統和管理系統中應用網絡化電能表將會有非常重要的意義，因此有必要對網絡化電能表和配網采集技術進行研究。文章從新一代民用網絡化電能表的發展過程以及對民用網絡電能表發展的看法等方面進行了闡述。

關鍵詞：網絡化電能表；低壓配網采集技術；中小電力用戶；電能量采集；電力系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM933 文章編號：1009-2374（2016）19-0136-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.065

隨著現代信息技術的快速發展和通信技術水平的不斷提高，電子式的智能表得到廣泛的應用，具有遠程通信功能的電能表逐漸被人們認可并得到快速發展。經過科研人員多年的努力，我國已經形成了電能量實時采集系統，該系統主要以計算機主站為依托，對于解決公司計量點監控、線損分析和電費回收等一系列難題具有非常重要的意義。除此之外，還為電力公司創造更多的增值服務，例如為用電客戶提供網絡付費、歷史查詢以及經濟合理用電建議等。然而，在起初的實施采集系統建設時期需要較高的投入，而且施工非常困難，加上通信技術在我國的發展還不夠成熟完善，存在各種問題，所以很難向低壓配網和中小用電客戶進行普及，這個過程非常困難。為了有效解決存在的問題，開始建設電能量采集網絡，轉變了傳統的中小用電客戶計量計費方式，并且電力公司開始對電能計量產品市場加大投入和研究力度，力爭找出一種可靠有效的低壓配網電能采集方式來滿足需求。盡管各電力公司在實施思路方面有很大差異，而且每個公司的具體發展狀況也不盡相同，但是都以中小型電能表的網絡化、信息化和智能化發展為核心，從而取得更好效果。

1 新一代民用網絡化電能表的發展過程

1.1 基于RS485通信方式的網絡表

在20世紀末我國開始研制新一代民用網絡化電能表，由于沒有完備的通信技術，所以應當通過調制解調器通信的方式來解決這一難題。隨著科學技術的進一步發展，網絡表開始采用同軸混合網絡技術，該技術具有先進可靠的優勢，主要采用主干網用同軸電纜布線，到用戶側采用轉接器把同軸線轉換成RS485通信線，然后再進入電能表。這種方式在末端增加了節點，有利于網絡維護的工作，同時在居民樓內采用485布線來保證網絡表的可靠運行。隨著信道的穩定和網絡表通信規則的日益規范，網絡表開始使用通信規約的數據集，并根據各個地區的通信規約制定了適合當地發展的網絡通信規約，為了保證運行的安全可靠，還增加了集合命令的擴展和加密指令的安全性設計，從而取得一定的成效。

經過幾年的發展，在21世紀初開始小批量地安裝網絡表，電價執行的是普通居民的電價，運行成功以后接著在很多地區開始試行，現實進行項目實踐，然后到一戶一表的改造，從而使網絡表的規模不斷擴大。到2006年，一些大城市已經開始建設實施網絡售電系統并上線運行，改變了之前基層供電公司的分散式管理運行，取而代之的是電力公司集中管理運行的飛躍，并且電費也是集中管理，真正實現營銷系統的互聯，促進電力行業的更快發展。

1.2 基于電力線載波通信方式的網絡表

對于電力線載波的低壓采集技術最早是2006年的黑龍江電力公司開始，然后在此基礎上開始建立統一的電能信息采集和管理系統，該系統包括所有的用電戶，而且能夠實現用戶電能量信息的自動采集、用戶電量數據的自動發行、電量的自動統計計算以及線損的日常科學管理。接著在一年中經過深入研究，黑龍江省的電力公司發表了《黑龍江省電能信息與采集系統》技術規范，其中包括集中器通信規范、主站功能規范、系統檢驗規范、電力表通信規范、集中器招標技術條件、IEC62056電能表計通信規范和低壓載波通信協議集。在一些難度較大城市的低壓路線開始進行試點，全程聯調測試了主站、電能表和集中器等。隨著試點的增加，系統工程實施成本評估有了可靠的理論依據，并大力建設改造。通過使用載波技術進行電能信息采集，不僅能夠打破低壓載波技術不能大規模應用的缺陷，而且有利于拓展各個地區電力公司建設電能采集系統，從而促進電力公司的持續穩定發展。根據黑龍江地區發展電力線載波通信方式的網絡表可以得出結論，實行電力公司牽頭制定標準，對廠商技術的研發能夠起到很好的推動作用，而且隨著研究力度的加大以及技術規范的制定，能夠使系統的運行有可靠的保證。此外，基礎到位的工作、完整的信息、嚴謹的網絡架構有利于實現低壓載波通信的

成功。

2 民用網絡電能表發展分析

2.1 網絡電能表具有不可比擬的優越性

第一，從先進性的角度來看，網絡電能表通過將表計功能和系統功能結合能夠發揮信息管理系統的資源整合能力，這樣不僅顧及到供方的利益，還考慮到了需求方的利益，在交易的過程中能夠實現信息資源的透明和共享，使電力公司的服務水平不斷提高，從而更好地滿足廣大用戶的需求，這是其非常重要的優勢；第二，從應用意義的角度來看，當前最先進的居民點電力計量計費方式就是網絡電能表的通信技術結合預付技術，這樣不僅便利用戶，也給電力公司帶來很多好處。隨著技術的進步，圍繞IC卡式電能表加上ESAM硬件加密技術建立起的安全保護體系，使網絡電能表的應用更加廣泛，而且會進一步拓展付費手段和方式。這種基于硬件加密技術的網絡預付方式具有很大的發展潛力，不僅有安全的機制，而且還具備雙向通信能力，在數據傳輸方面也比STS協議具有優勢，因此在今后具有非常大的發展潛力；第三，從發展潛力的角度看，網絡電能表主要依靠的是先進的通信技術，具有非常大的發展潛力。通過在黑龍江網絡電能表試點可以看出，電力線載波的通信方式有利于降低初期的投入，而且在運行的過程中成本較低，也比較安全穩定，后期獲得的效益也很高。從信息的容量方面來看，通過選擇以太網，尤其是在新建高檔樓宇的低壓計量點的使用中，為用戶提供了更多服務，同時也為電力公司提供更多的增值額，促進電力公司更快發展。

2.2 網絡化電能表的發展為電能計量專業提出更多新的要求

隨著新型網絡化電能表的快速發展，對電能表制造商和電力公司計量專業都提出了更高的要求。具體來說，網絡電能表的發展通過把電能表和管理系統的聯系，能夠體現電力公司的意識，所以電力公司要時常注意新技術的發展狀況，并積極應用到網絡電能表市場當中，從而更好地服務于電力公司的營銷管理系統；另外，在今后研究新技術的過程中應當注意解決檢測標準和檢測手段等難題，并注重提高和控制產品的質量，從而更好地服務廣大用戶，最終也促進電力公司的快速

發展。

3 配電網采集技術發展方向及趨勢

面對當前社會經濟發展對電力的需求越來越多，很多地區都存在著電力供應緊張的局面。而電力負荷的不斷增加以及經濟環境等因素都對現代配電網產生了很大的影響。面對不斷增大的電網規模，電網的運行以及控制難度也隨之增加，因此，需要加強對配電網采集技術的運用。

國家電網公司提出要建設具有以數字化、信息化、自動化、互動化為特征的統一堅強智能電網，并以統一堅強、安全可靠、經濟高效、清潔環保、透明開放、友好互動為建設目標。

技術上，智能電網主要分為高級量測體系、高級配電運行、高級輸電運行和高級資產管理等。智能電網主要分為智能輸電網和智能配電網。智能輸電網主要是為了提高其穩定性和安全性，盡可能地降低權威的停電風險，從而實現能源的廣域優化配置和大規模可再生能源的集約化開發。智能配電網通過利用先進的科學技術實現了電網的自動化、智能化和信息化，使用戶和配電網之間的聯系日益加強，為用戶提供了更多的便利。智能電網中發展智能配電網是必然趨勢。電力系統智能配電網中電氣量的同步采集對輸電線路參數的在線測量、電網狀態檢測、輸電線路精確故障定位、基于兩端同步采集的線路縱差保護等都具有重要的意義。傳統配電網中信息采集所應用的無線電波廣播對時、基于通信信道和基于參考向量等同步方法有各式各樣的缺點或不足。美國的全球定位系統（GPS）以及我國自主開發的北斗系統在未來一段時期內將是我國電力系統授時的主要基準源。GPS和北斗系統應用已十分廣泛，以GPS、北斗為代表的衛星導航應用產品，可輕松地實現定位授時的功能，在當今社會獲取信息來源起著非常重要的作用。在我國，GPS系統和北斗導航系統在各個領域的衛星授時系統中應用最廣泛。目前電力系統授時信號傳輸模式有多種，主要有通過無線電波對時、基于通信信道和基于參考向量等。具體來說，有基于各種協議（如NMEA.0183協議）的無線傳輸方式、基于以太網方式、基于電源載波電源線方式等。

4 結語

隨著科學技術的快速發展，電力行業想要在激烈的市場競爭中立足就要重視市場營銷工作，著眼于市場需求，同時根據當地的實際情況加快營銷基礎設施的建設，通過科技創新帶動發展，從而滿足廣大用戶的消費需求。但是在選擇網絡架構和實現方式時，要從長遠目標出發，根據實際情況綜合考慮經濟成本和發展前景，從而促進電力行業更好更快的發展。

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（責任編輯：秦遜玉）