电能表数据采集方式比较与发展范文

【摘要】目前传统的数据采集方案已经难以适应这些新的应用要求。同时，随着坚强智能电网建设的不断推进与发展，终端用电信息采集方式也从原先的单一方式发展为多方式，多功能采集，采集速率也比以前快数十倍。新技术的引入保证了用电信息采集的及时性，用户可以实时获取用电详细信息。本文将对智能电能表的数据采集方式的发展历程以及趋势进行分析。

【关键词】智能电能表；数据采集；用电信息；发展趋势

智能电能表作为电网用电信息采集的终端设备，从传统的电能表发展到现在，大致经历了四个阶段。分别为感应式交流电能表阶段、电子式交流电能表阶段、电子式多功能电能表阶段、智能电能表阶段。感应式交流电能表功能单一、准确度不高，只能通过人工抄表，存在误抄、漏抄的情况；电子式交流电能表功能较多，可实现多费率，预付费功能、具有485通信功能，能够实现自动抄表；电子式多功能电能表具有专门的计量芯片，具备四象限有功，无功计量、事件记录等功能，具备自动抄表功能；智能电能表具备安全认证功能，在防窃电方面有较大改善，可实施阶梯电价功能，通信方式多样。在电能表的发展过程中，用电信息的采集方式也从最初的人工采集逐渐发展为485采集、窄带载波等多种采集方式。

一、人工采集

感应式交流电能表功能阶段，由于表计不具备对外通信功能，只能通过人工抄读终端的电量信息。其缺点是显而易见地，主要为以下几个方面：1、人工抄表成本太高，一般一个抄表员仅能够实现采集3000只以内的电表数据；2、人工抄表存在安全隐患，电表一般安装在较高的地方，甚至现场可能存在电线破损情况，容易导致安全事故；3、人工抄表的数据不可靠，容易出现误抄、漏抄、估抄等情况。

二、485采集

早期，在电子式交流电能表阶段，已经开始逐步淘汰人工抄表机制，使用485进行集中抄表。其具有优点：1、技术成熟，在工业中已有大量应用实例；2、通信距离远，理想通信距离可达三千米，现场应用也可达几百米、上千米；3、抗干扰能力强，单独走线，不受电力线噪声干扰。当然，其缺点也是显而易见的。其通信速率较低，实时性差；现场需要大量布线，安装、维护成本较高。

三、窄带载波采集

电力线窄带载波通信从20世纪90年代被引入到国内，在经历了二十多年的发展，在电力信息采集中得到了广泛的应用。电力线载波通信相对于485通信具有明显的优点——通过电力线复用通信，节约大量的线材资源，同时其施工成本极低，综合成本远低于485集抄。但是，因为电力线毕竟不是为载波通信专设的通信线路，低压电力线信道环境恶劣，存在阻抗匹配性差、噪声干扰不可预测、信号衰减强烈等特点。目前几乎所有的窄带载波均采用在电压过零点的3.3ms内进行通信，避开噪声大的时间段，基本能够实现现场日抄读成功率在99%以上；一次采集成功率在95%以上。目前窄带电力线载波在电力信息采集系统中占比达90%以上。

四、微功率无线组网通信微功率无线通信技术

在近十年内发展迅速，在各个电子应用领域均有应用。因为其不受电力线噪声干扰、通信距离远、施工简单等优点在电力信息采集广泛使用，尤其是电力线噪声、阻抗情况较差的用电环境中。微功率无线通信的应用频段为ISM频段，这些频段无需许可证或费用，只需要遵守无委会规定的低于最大发射功率（电力行业为17dbm）要求即可。因此，也导致在应用现场可能存在不同厂家的模块之间相互干扰的情况，另外在地下室、建筑物屏蔽作用明显的区域，其通信效果明显变差。

五、公网通信采集

公网通信专指的是通过运营商平台进行传输数据，目前主要应用于电力信息采集的公网通信方式有2G、3G、4G、和NB-IOT等方式。这几种方式的主要特点是：数据保密性好，通信覆盖区域广，施工和维护成本极低。但是因为其数据采集是通过运行商平台实现，需要向运行商缴纳一定的费用，导致后期的运营成本较高，其具有无线通信的明显缺点，在地下室、建筑物屏蔽作用明显的区域，其通信效果明显变差，甚至无法通信。因此，公网通信一般用于山区等极度分散且无屏蔽等场景，或者对运营成本并不敏感的电力重要用户。

六、宽带高速载波

电力线宽带载波是在窄带载波技术上面发展而来，同样是通过电力线进行调制信号传输。不同之处在于宽带载波的信号调制方式为OFDM调制，通信频段为0.7~12MHz。而窄带载波的调制方式主要为BFSK、BPSK等，其通信频段为10kHz~500kHz。通过香农定理可知，通信系统的极限传输速率和信道带宽成正比，信道带宽越大，其极限传输速率越大，目前的宽带载波通信速率能够达到窄带载波通信速率的数十倍以上。在国网最新推行的第二代宽带载波（HPLC）标准中要求：1、各厂家之间的宽带载波（HPLC）需要支持互联互通功能，能够极大程度地提高现场的运维效率；2、能够支持台区识别，准确定位到模块的台区属性；3、能够支持停电上报功能，及时获悉表计终端的故障情况。结论；目前，电力信息采集系统已经基本实现自动抄表，采集方式呈现多样化，各种采集方式各有优缺点，。在电力信息采集方式的应用中，已经逐步淘汰需要另外铺设通信信道的485采集方式；逐步淘汰低通信速率的小无线通信、窄带载波通信等方式；逐步减少运营成本较高的公网通信方式；最终向低成本、高速率、抗干扰性能较高的通信方式发展。

作者：彭江鹏 单位：武汉盛帆电子股份有限公司