集中抄表系统与电力营销信息化.doc

集中抄表系统与电力营销信息化摘要随着我国改革开放的不断深化，全面进入小康社会的步伐越采越快，居民的居住环境有了很大的改善，与此同时对用电服务也提出了更高的要求。通过对集中抄表系统进行设计改进，使其实现信息交互，提高供电企业的电力营销信息化程度。 关键词集中抄表系统电力营销信息化 1概述 集中抄表系统是一个结构化的开放式系统，采集器通过电能表的通信接口采集电量数据，并通过一定的网络设备传输到供电企业数据库中，做为电费结算的依据。目前大多数居民集中居住区都已经安装了集中抄表系统，并投入使用，大大降低了抄表人员的劳动强度，和人为因素造成的抄表误差。本文对集中抄表系统提出一些设计改进，使其能增加实时电压监测、故障报修、信息发布、电费控制等功能，提高电力营销信息化程度。 2集中抄表系统结构和工作原理 2.1系统结构图 2.2系统的组成 从上面的结构图可以看出集中抄表系统是一个结构化的开放式系统，主要有三个部分：分别是硬件部分、软件平台、数据传输。各个部分都具有较强的兼容性、移置性、升级性和可维护性，方便进行二次开发和性能改进。同时各个部分的升级换代和功能扩充都很方便，无需对整个系统做大的改动。 2.3硬件部分 原来的集中抄表系统硬件部分只有数据采集器和数据集中器，我扩充设计了电压监测模块、控电模块和显示模块。 数据采集器：数据采集器能通过485总线与电能表建立数据通信连接，并针对不同的电能表型号，自动选择合适的通讯规约，实时自动采集各个用户的用电数据，并将采集到的信息发送到数据集中器。 数据集中器：数据集中器的主要功能就是将采集器采集到的电能信息数据，和其他硬件模块采集的数据传输到数据库，并对传送的数据进行校验，防止数据在传输中发生改变。 电压监测模块：电压监测模块通过传感器和电压采样线对用户电能表的电压实施实时监铡。并经模数电路转换为数据信息，然后将采集的电压数据发送到数据集中器内。可以监测相对地、相对相、相对零等电压，以及电压的异常波动。电压采样由于采用了光电隔离措施，能有效的避免强电串入弱电对人身安全带来的威胁，和防止设备的损坏。 控电模块：控电模块是带复式控制功能的开关组合模块，主要功能是对用户的电源实现远程控制，能根据系统操作员的指令自动切断或投入用户的电源。要求切断容量适合，并且带失电自动复位功能。 显示模块：显示模块是能显示点阵汉字的信息显示屏，可以安装在数据采集器上，它的主要功能是显示各种用电信息，如电费金额、电压信息、欠费信息、停电通知和故障信息等等。 2.4软件平台 软件部分由应用软件、数据库、硬件支撑平台组成。其中应用软件负责对系统进行日常管理操作；数据库负责采集数据的交换、引用、索引；支撑平台负责硬件部分的运行、维护。我主要在应用软件中增加了故障报警功能、信息发布功能、控电操作功能。 应用软件：系统管理软件已封装成标准的ActiveX控件，可以方便的与供电公司电力营销管理系统连接。 数据库：通过采用CIGS中间层可以使应用系统结构清晰，维护简单易行。CICS其全称是Customer Information Control System，即客户信息控制系统。CICS通过关系数据库从主数据库中获得资源，建立在操作系统、1SO的分布式计算环境和Encina服务上。 硬件支撑平台：硬件支撑平台采用了固化核心和远程程序下载技术，基于BIOS的硬件结构，使得软件功能的升级扩充都无需进行现场维护，可以在远程操作端自动完成。2.5数据传输 数据传输部分主要负责建立硬件设备之间的数据链路，将采集到的数据传输、发送，并确保传输快速准确。原先的设计有PLC、485、以太网和手机无线网络。根据技术发展，我对3G技术在集中抄表系统中的应用，做了简单的介绍和预想。 电力载波：电力线载波PowerLineCarrier，简称PLC是电力系统特有的通信方式，它是利用现有电力线，通过载渡方式高速传输模拟或数字信号的技术。优点是使用电力线作为传输介质，不需要线路投资。但是缺点是由于配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以PLC只能用在同一配变的供电区域内。 RS485：RS485是串行数据接口标准，具有接线简单，传输距离长(最大传输距离约为1219米)的优点，但是传输速度低，只能用于抄表采集模块之间的通信。 以太网：以太网采用拓扑总线结构，具有传输速度高，连接方便，通用性强的特点。缺点是在电缆供电的小区内只能在地下电缆管线内走线，施工难度大，日常维护困难。 无线方式：主要有GPRS、CDMA两种技术，GPRS、CDMA都是无线通信网络，利用移动手机的本站发射信号。所以在构建集中抄表系统时。不必重新建设机站，也不需要中继器，组网简单，建设费用低，可以适合各种施工地形，减少网络设备的维护。 3G是英文3rdGeneration的缩写，指第三代移动通信技术。相对1G和2G主要是提升了传输速度，3G技术在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆字节每秒)、384kbps(千字节每秒)以致144kbps的传输速度。目前3c技术蓬勃发展，将来极有可能代替GPRS和CDMA成为尤线数据传输的主力，所以现在也应当对网络传输模块预留3G升级接口，一旦技术成熟就可以立即向3G过渡。 3集中抄表系统在电力营销管理的应用 随着人民生活水平的不断提高，人们对电力的需求已经不仅仅满足于有电用，良好的供电质量和服务水平，成为社会对供电企业的新要求。在电力营销的发展过程中，原来以用电管理为主的职能正逐渐向用电服务为主的方向过渡，供电企业为提高供电质量和服务水平，必需要有一套完善的电力营销管理系统，对用户的用电状态进行实时监测，及时掌握低压配电网的运行情况，发现异常供电和异常线损、定位电网故障，杜绝供电隐患。但是目前用电监控装置只是以低压电网中的配变和单位用户专变为监测对象，对广大的居民用电状况没有实时监测、控制的能力。 现阶段集中抄表系统的建设相当于在居民用户端与供电企业之间架设起一条信息高速公路，但这条信息高速公路设计是单向的，只能将数据信息从用户端上传至供电企业。但是通过对该系统进行设计改进，我们完全可以把它建设成双向传输的信息高速公路，利用这条数据链路来实现双向的信息交换，从而为居民用户提供丰富的用电服务。对集中抄表系统的设计改进主要通过增加硬件组合模块和软件分析操作模块，使其能实现以下几种功能： 自动分辨故障类型，发生缺相、接地、缺零、电表烧坏等故障时。弹出报修信息，自动生成报修单。 自动控制用户欠费，对欠费用户远程操作停电，发送欠费通知信息。 自动发布停电通知，告知用户最新的用电信息。 其中故障报修功能、信息发布功能属于电力用户服务的增强，欠费信息通知、控电操作功能是电费管理的增强，从而实现对居民用电状况进行实时管理，达到提高电力营销管理信息化的目的。 4结束语 通过对集中抄表系统进行改进，提高电力营销管理的信息化程度，提高供电质量和用电服务水平，其带来的经济效益和社会效益是十分巨大的。与此同时，我们也应该注意到目前该类系统设计尚无统一的国家或行业标准，配套软件功能也有待提高。希望各生产企业与供电企业紧密协作，在实际运行中发现问题，及时改进，进一步完善和提高系统的各项功能，也希望有关部门加快国家或行业标准的制定工作，规范企业生产标准，使集中抄表系统在用电管理中切实发挥作用。预付费低压电力载波集中抄表系统及应用摘要：依靠低压电力载波通信技术，发展起来的集中抄表应用系统，能实现台区电费的远距离集中抄录，监控对台区总电量、线损的统计、计算，有效缓解了抄收电费工作量大的问题。但只采用远程抄表的台区仍然需要抄表员给用户送电费单，并进行人工催费，仍然无法满足供电局在“电费核收”环节减员增效、提高管理水平的客观要求。 关键词：低压电力载波通信技术 集中抄表应用系统 远程抄表 依靠低压电力载波通信技术，发展起来的集中抄表应用系统，能实现台区电费的远距离集中抄录，监控对台区总电量、线损的统计、计算，有效缓解了抄收电费工作量大的问题。但只采用远程抄表的台区仍然需要抄表员给用户送电费单，并进行人工催费，仍然无法满足供电局在“电费核收”环节减员增效、提高管理水平的客观要求。 依靠智能IC卡技术，发展起来的预付费电力管理系统，能实现先交费，后用电的管理模式。解决了电费收缴难的问题，但无法实施有效的用电管理及监控，如电费核算周期内的线损计算、电量汇总等功能，不能实现“抄”“核”环节的自动化。 预付费低压电力载波集中抄表系统有机的将上述两种技术结合在一起，运用低压载波通信技术、智能（CPU）IC卡技术、国际通行的3DES加密及密码管理技术、数据库管理技术、有线/无线通信网络技术,综合上述两种应用系统的优势，在实现预付费电力管理的同时，使系统仍然具备远距集中抄表，监控的功能。为供电企业全面实现“抄”“核”“收”自动化，提高运营效率，规避电费风险，提供了更加可靠的技术支持。 1 系统组成 CHZ151-3Dj 多费率载波抄表集中器、DDSD411型单相电子式多功能电能表、中央管理计算机和IC卡多功能电能表管理软件、智能（CPU）IC卡、手抄机 2 系统各组成部分简介 2.1 CHZ151-3Dj集中器 CHZ151-3Dj 多费率载波抄表集中器作为预付费低压电力载波集中抄表系统的中心环节，通过有线/无线通信网络连接管理系统计算机，通过低压电力线连接电能表。负责抄表过程的控制以及抄表数据的接收、存贮与转发。CHZ151-3Dj 多费率载波抄表集中器与中央管理系统计算机的管理软件通信有多种方式：RS232方式、内置/外置MODEM方式、RS485方式、PDA红外通信方式、GSM和GPRS通信方式。CHZ151-3Dj 多费率载波抄表集中器与下位多个电表控制模块的通信通过电力载波通信方式对管理的电能表进行实时抄表、冻结抄表、通/断电操作。可广泛用于城乡居民小区和企、事业单位的用电管理。 2.2 DDSD411型单相电子式多功能电能表 DDSD411型单相电子式多功能电能表作为预付费低压电力载波集中抄表系统的终端设备，是采集、管理用户用电数据信息的主要设备。该表主控CPU采用专为自动抄表及远程监控系统而设计的单片微处理器（单芯片解决方案）；电能计量采用ADE7755计量芯片；显示器采用专门定制的汉字LED/LCD。具有集成度高、安全性高，计量精度高，功耗小，通信接口丰富，显示清晰且信息量大等特点。 该电能表按照生产使用过程，及所含信息的不同，依次经历如下过程: 裸表态（即生产出来不含任何信息的电表） 原始态（即裸表态电表输入了必要电表参数，且启动安全机制的电表） 发行态（即原始态电表导入了系统管理信息和系统安全信息的电表） 运行态（即发行态电表导入了用户个人信息和安全信息的电表） 并可通过IC卡进行表态转换。 该表通过电力线载波接口与集中器通信，接受来自集中器的指令，并依据指令要求上传计量数据、用户管理信息及本用户表的状态信息。实现低压电力载波集中抄表功能和实时监测功能。 该表通过IC卡接口，接受来自系统管理计算机的设置信息，用户数据，并依据系统设置进行计量，同时反馈本表的计量信息，用户管理信息和状态信息。实现多种计费方式的预付费功能。 该表还具有多种扩展接口及告警、欠费断电功能，以方便管理部门对用户用电状况的稽查、管理和服务。 该表性能指标符合DL/T614-1997、GB/T 17215-2002 （IEC61036）、GB/T 15284-2002的要求；IC卡性能符合GB/T 18460-2002标准要求；载波性能指标符合电力行业标准DL/T 698-1999，红外通信协议符合行业标准DL/T 645-1997。该表具有安全可靠、计量精度高、LCD或LED显示、安装方便等诸多特点，特别适用于居民用户和工业用户的电能计量及控制。 2.3 IC卡多功能电能表管理软件 IC卡多功能电能表管理软件，是专为预付费低压电力载波集中抄表系统设计的配套软件。该软件集电能表档案管理、数据采集、数据管理和异常分析及IC卡售电管理为一体。为用户提供了较为完善的人机界面。 根据软件功能方案的要求，系统划分为以下5个部分 基本信息管理部分：录入基本数据信息,建立数据库，为具体操作做准备； IC卡管理部分：在操作权限的控制下，制备各种功能IC卡，进行预付费管理操作； 载波管理部分：在操作权限的控制下，完成设置集中器、载波集中抄表、数据管理等操作； 数据维护部分：在操作权限的控制下，可以对数据库数据进行数据计算和相应的打印、浏览等操作； 系统管理部分：可以对数据库进行修复、压缩、备份等操作。 2.4 智能（CPU）IC卡 CPU智能IC卡保密性能好，安全系数高。在系统中主要作为电能表的各项参数设置，预付费电量（金额）的传递来使用。其中IC卡操作系统和其支持的国际通行3DES加密算法，负责IC卡信息的存储、传递安全。负责根据预先设定的安全机制，对操作者的身份进行验证并对其操作权限进行控制，以及数据的加解密传递。 预付费低压电力载波集中抄表系统中共有6种功能卡：系统设置卡，清零卡，补电卡，换表卡，检查卡，用户卡。 系统中IC卡电能表和IC卡的运作关系见图2。 2.5 手抄机 手抄机在系统中主要作为电能表的各项参数设置，及人工抄收集中器或电能表的一种补充手段。主要通过红外接口进行工作。3 预付费低压电力载波集中抄表系统五大特点 3.1 载波通信技术与智能IC卡技术的有机结合 依靠低压电力载波通信技术，发展起来的集中抄表应用系统，能实现台区电费的远距离集中抄录，监控对台区总电量、线损的统计、计算。有效缓解了抄收电费工作量大的问题。但只采用远程抄表的台区仍然需要抄表员给用户送电费单，并进行人工催费。仍然无法满足供电局在电费核收环节减员增效、提高管理水平的客观要求。 依靠智能IC卡技术，发展起来的预付费电力管理系统，能实现先交费，后用电的管理模式。解决了电费收缴难的问题。但无法实施有效的用电管理及监控，如电费核算周期内的线损计算、电量汇总等功能，不能实现“抄”“核”环节的自动化。 预付费低压电力载波集中抄表系统有机的将上述两种技术结合在一起，综合上述两种应用系统的优势，在实现预付费电力管理的同时，使系统仍然具备远距离集中抄表，监控的功能。为供电企业的“抄”“核”“收” 全面自动化，提供了更加可靠的技术支持。 3.2 丰富的工作方式 预付费低压电力载波集中抄表系统中，DDSD411型单相电子式多功能电能表通过电能表工作方式字的设置，完成工作方式控制及转换设计。 该系统由于兼IC卡预付费和载波抄表管理于一体，而且又兼容单费率和多费率于一身。在实际应用中，可以有多种方式可以选择，概括起来主要有以下几种配置方案： 第一种：单费率IC卡预付费载波系统 第二种：多费率IC卡预付费载波系统 第三种：IC卡预付费单费率系统 第四种：IC卡预付费多费率系统 第五种：单费率载波系统 第六种：多费率载波系统 工作方式的转换，只需通过IC卡多功能电能表管理软件制作出相应设置的系统设置卡，将系统设置卡对目标电能表作插卡设置即可完成。省去以往更换电能表的方式，使台区改制和升级变得方便可行，并且可方便的在同一台区内通过设置其电能表的工作方式管理不同的用户。为供电企业管理复杂台区提供了切实可行的解决方案。 3.3 完善的安全措施 对于各种供电管理系统，安全问题一直是系统能否投入使用的重要标志。在预付费低压电力载波集中抄表系统的研制中，通过对国内多种厂家IC卡系统的分析，并模拟了各种可能的攻击，采取了一系列有效的措施。确保系统安全。表1为各安全措施保障的对象和其作用一览表。 该IC卡安全系统符合：中国金融集成电路（IC）卡规范及全国银行IC卡密钥管理规则（暂行），为本系统与银行联网，实现一卡通奠定了坚实的基础。3.4 高度的系统集成 在预付费低压电力载波集中抄表系统的研制中，采用了许多大规模，超大规模集成电路。如：带载波接口，红外接口，RS485接口，显示驱动接口及系统时钟日历的微处理器，带高精度A/D转换，电压/频率转换的ADE7755计量芯片等。这些集成电路的运用，为供电企业提供了有很高性价比的优质产品。具备多种通断电方式：载波电能表状态时，可进行远程通断电控制；IC卡预付费电能表状态时，电量用尽后，继电器自动断电。 3.5 先进的系统升级手段 在预付费低压电力载波集中抄表系统的研制中,项目组在提高产品现有性能的同时，也着眼于未来，选择了具有在线编程能力的微处理器。即当推出新版本时，可在不拆卸电能表的情况下，现场升级系统中应用软件。 4 应用情况 西安供电局临潼供电分局自2003年底开始参与预付费低压电力载波集中抄表系统的研制，并于2004年开始正式使用。经过近两年的运行，预付费集抄表计运行正常，电能表实抄率达到了100%。后台抄收管理软件运行情况良好，不仅可实时观测客户的电量、电费数据，还可对每户电压、电流、功率进行实时监控。 预付费集抄技术的综合管理系统的推广使用，对于改善电力营销管理的意义是十分重要的，其带来的社会效益和经济效益也是十分显著的。归纳起来，主要有以下几点。 降低了电力系统的管理成本。改变了落后、陈旧的人工抄表计费模式，实现了抄表方式的技术革命，降低了抄表、催费的人力投入，为供电系统减员增效，降低管理成本创造了有利条件。该系统项目实施后，仅通过节省人力及降损两方面分析，临潼供电分局每年可增加直接经济效益20万元以上，而实际上该系统所带来的隐含的、间接的经济效益则远高于此。 安全性和工作效率。采用该系统后，抄表人员可以做到足不出户就可读取实时电能表的数据，极大的提高劳动生产率，同时减少了抄表人员登杆作业的危险性，因而方便、快捷、安全。 避免了人工抄表、收费的弊端。原始的手工抄表和收费，以及一些管理上的漏洞，用电管理中存在“关系电、权力电、人情电”现象，线路高损、抄表差错、客户欠费不仅使供电企业蒙受损失，也给用电客户带来了不必要的麻烦。该系统的实施，增加了用电透明度，最大限度降低了电费回收风险，也使客户用上了“放心电、满意电”。 为科学地发展用电负荷提供帮助。通过本集抄系统的三相负荷平衡分析，营业所管理人员可以很直观地查阅到各台区三相负荷分布情况。在发展新装负荷时，就可以作到有的放矢，避免了由于盲目发展负荷、单项负荷过重所造成的线路损耗。 丰富了农电配网的运行管理手段。本系统的运行实施使农村低压配网的运行管理产生了革命性的变化。不仅改变了旧有的必须依赖线路运行维护人员眼勤、手勤、腿勤的三勤维护方式，也给开展完全数字化、精确化的三率管理，合理调配电能资源，科学地进行运行管理奠定了坚实的基础。 低压载波预付费集抄系统的实施，不仅切实为客户减轻了负担，同时也为电力部门实现减员增效奠定了基础。烦琐而大量的抄表工作减少后，电力部门就可以投入更多的人力和物力进行线路、设备的维护及客户服务工作。推行自动抄表 搞好电能计量摘要：电力营销效率的提高，取决于营销部门对配网信息、用户现状和需求的了解程度，以及对各种数据分门别类加以采集分析并有效利用。电能计量自动抄表系统，能够充分采集用户的各种数据信息，对数据进行集中存储和统一分析，对于加强需求侧管理，具有重要意义。文章介绍了电能计量自动抄表系统的结构和特点，从电能表、采集器和集中器，以及通信信道等方面阐述了电能计量自动抄表技术的现状，指出电能计量自动抄表技术在电力线载波通信、无线扩频通信、复合通信和自动抄表的安全性等方面的研究热点和发展方向。 关键词：电能计量自动抄表技术分析 0引言 电能计量是现代电力营销系统中的一个重要环节，传统的电能量结算是依靠人工定期到现场抄读数据，在实时性、准确性和应用性等方面都存在不足。而用电客户不仅要求有电用，而且要求用高质量的电，享受到更好的服务。因此提高电力部门电费实时性结算水平,建立一种新型的抄表方式已成为所有电力部门的共识。再加上供电部门对防窃电技术也提出了更高的要求。 1自动抄表系统的构成 电能计量自动抄表系统是将电能计量数据自动采集、传输和处理的系统。它克服了传统人工抄表模式的低效率和不确定性，推进了电能管理现代化的发展进程。 典型的电能计量自动抄表系统主要由前端采集子系统、通信子系统和中心处理子系统等三部分组成： 1.1前端采集子系统按照采集数据的方式不同，电能计量自动抄表系统可分为本地自动抄表系统和远程自动抄表系统两种。 本地自动抄表系统的电能表一般加装红外转换装置，把电量转换为红外信号，抄表时操作人员到现场使用便携式抄表微型计算机，非接触性地读取数据。 远程自动抄表系统由电子式电能表或加装了光电转换器的机电脉冲式电能表构成系统的最前端，它们把用户的用电量以电脉冲的形式传递给上一级数据采集装置。目前实际应用的远程自动抄表系统大多采用两级式数据汇集结构，即由安装于用户生活小区单元的采集器收集十几到几十个电能表的读数，而安装在配电变压器下的集中器则负责定期从采集器读取数据。 1.2通信子系统通信子系统是把数据传送到控制中心的信道。为了适应不同的环境条件以及成本要求，通信子系统的构成有多种方案。按照通信介质的不同，通信子系统主要有光纤传输、无线传输、电话线传输和低压电力线载波传输等四种。 光纤通信具有频带宽、传输速率高、传输距离远以及抗干扰性强等特点，适合上层通信网的要求。但因其安装结构受限制且成本高，故很少在自动抄表系统中使用。 无线通信适用于用户分散且范围广的场合，在某个频点上以散射通信方式进行无线通信。其优点是传输频带较宽，通信容量较大(可与几千个电能表通信)，通信距离远(几十千米，也可通过中继站延伸)。目前，GPRS无线通信网络为无线抄表系统的实施提供了高效、便捷、可靠的数据通道。主要缺点是需申请频点使用权，且如果频点选择不合理，相邻信道会相互干扰。 租用电话线通信是利用电话网络，在数据的发出和接收端分别加装调制解调器。该方法的数据传输率较高且可靠性好，投资少；不足之处是线路通信时间较长(通常需几秒甚至几十秒)。 低压电力线载波通信利用低压电力线作为系统前端的数据传输信道。其基本原理是：在发送数据时，先将数据调制到高频载波上，经功率放大后耦合到电力线上。此高频信号经电力线路传输到接收方，接收机通过耦合电路将高频信号分离，滤去干扰信号后放大，再经解调电路还原成二进制数字信号。电力线载波直接利用配电网络，免去了租用线路或占用频段等问题，降低了抄表成本，有利于运营管理，发展前景十分广阔。但是，如何抑制电力线上的干扰，提高通信可靠性仍是亟待解决的问题。1.3中心处理子系统中心处理子系统主要由中心处理工作站以及相应的软件构成，是整个电能计量自动抄表系统的最上层，所有用户的用电信息通过信道汇集到这里，管理人员利用软件对数据进行汇总和分析，作出相应的决策。如果硬件允许，还可直接向下级集中器或电能表发出指令，从而对用户的用电行为实施控制，如停、送电远程操作。 2自动抄表技术的发展状况 2.1电能表传感器、自动化仪表以及集成电路技术的发展，使得无论是机电脉冲式还是电子式电能表已能够较好地满足当今电能计量自动抄表技术的需要。预计今后相当一段时间内，电能计量自动抄表系统的终端采集装置将以机电脉冲式电能表和电子式电能表两种仪表为主。 2.2采集器和集中器采集器和集中器是汇聚电能表电量数据的装置，由单片机、存储器和接口电路等构成，现在已经出现了较成熟的产品。 2.3通信信道通信子系统是电能计量自动抄表技术中的关键。数据通信方式的选取要综合考虑地理环境特点、用户用电行为、技术水平、管理体制和投资成本等因素。国内外对于不同通信方式各有侧重，在西方发达国家，对于电能计量自动抄表技术的研究起步较早，电力系统包括配电网络较规范、完备，所以低压电力线载波技术被广泛应用；在我国，受条件所限，较多使用电话线通信。近来，随着对扩频技术研究的深入，低压电力线载波中干扰大的问题逐步得到解决，因此，低压电力线载波通信方式在电能计量自动抄表技术中的应用有逐步推广的趋势。 3自动抄表技术的发展趋势分析 3.1电力线载波通信电力线载波通信，是将信息调制为高频信号(一般为50500kHz)并叠加在电力线路上进行通信的技术。其优势是利用电力线作为通信信道，不必另外铺设通信信道，大大节省投资，维护工作量少，可灵活实现“即插即用”。目前，国内10kV以上电压等级的高压电力线载波技术已经较成熟，但低压电力网络上的载波通信还未能达到令人满意的水平，这在一定程度上制约了电能计量自动抄表技术在我国的实际应用。 3.2无线扩频通信扩频技术是一种无线通信方式，把发送的信息转换为数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号，以扩展信号的频谱，通过相关接收，用相同的频码序列解扩，最后经信息解调，恢复出原始信息。扩频通信距离一般可达几十千米，其最大的优点在于抗干扰能力较强，因此具有较强的安全保密性。扩频技术在电能计量自动抄表系统的典型应用方式是：采集器通过电力线载波把数据传至集中器，再由设置在集中器附近的扩频电台把数据发送给中央处理站的接收电台。 3.3复合通信在应用于电能计量自动抄表系统中的所有通信模式中，各种通信模式都有优缺点，任何一种采用单一通信技术的方案均很难完全满足需要。为解决这类矛盾，提出了复合通信方案。 复合通信方案是在自动抄表的不同通信阶段采用不同的通信方式，组成实现电能自动抄表的复合通信网络。在数据传输量不太大、传输距离较近的底层数据采集阶段(电能表到采集器，采集器到集中器)，可以采用如红外、低压电力线载波甚至点对点的通信方式；而在集中器到中央处理站段，则可采用电缆、电话线或无线通信等。选择什么样的复合方式，需根据实际情况统筹考虑。混合使用的各种通信方式之间要有很好的相容性，不能相互干扰，这其中涉及到运筹学、最优规划等方面的研究与设计。3.4自动抄表的安全性自动抄表的安全性主要包括自动抄表过程的安全性和中心处理子系统的计算机网络安全性。电能计量自动抄表系统的抄表过程是分散的采集器、集中器与中心处理站间交换数据的过程。通信中既要保证所抄数据的安全、可靠传输，又必须确保中心处理子系统不会受到来自传输网络的意外攻击。 中心处理子系统的安全性主要是指其包含的计算机网络安全性，而主要的安全隐患来自以下4个方面：黑客、病毒、合法人员的失误和网络系统自身的脆弱性。保护及防范的措施是综合运用密码技术、身份验证技术、访问控制技术、防火墙技术、安全内核技术、网络反病毒技术、信息泄漏防治技术、网络安全漏洞扫描技术和入侵检测技术等。 4小结 电力营销效率的提高，取决于营销部门对配网信息、用户现状和需求的了解程度，以及对各种数据分门别类加以采集分析并有效利用。电能计量自动抄表系统，能够充分采集用户的各种数据信息，对数据进行集中存储和统一分析，对于加强需求侧管理，具有重要意义。远程抄表技术与智能电度表的研究摘 要：简单介绍了远程抄表机监控系统和智能电度表的结构和基本原理。 关键词：远程监控;路由器;智能 采用中央计算机对智能电度表进行远程监控即对用户进行远程供电、停电、抄表、计费等工作，既准确、可靠、安全，又具有节省人力等优点。目前很多国家和地区正在开展这项课题的研究，一些地区已取得初步经验和效果。 图1是远程抄表机监控系统的原理框图。它主要由以计算机为核心的系统管理中心、路由器和智能电度表共同组成。 中央计算机：选用可编程、运算速度快、具有大容量硬盘、显示器、键盘和打印机的计算机系统，并且事先编制了可供操作人员执行的、具有寻址、读数、计费、制表、仃电自保等功能的“专用软件”。 路由器：由图1知：路由器是中央计算机和智能电度表的“桥梁”。它是本系统一个专用的设备，类似“MODEN”，担负着“通讯”的任务。在本系统中共设置了3种路由器：主路由器、并路由器和从路由器。它们的原理、结构和功能基本上是相同的。图1左下角的虚框所示是从路由器的原理框图。与从路由器不同的是：主路由器、并路由器内的扩展口CD4067控制的继电器的“闸刀开关”则直接连接至下一级路由器。这样扩展口CD4067控制继电器“得电”工作时，主路由器则接通与继电器同一编码的并路由器，而并路由器则接通与继电器同一编码的从路由器。即系统连接时，都是按照图1所示连接它们的。这样，一个系统管理中心管理着16个（编号为015）主路由器；每个主路由器下接16个（编号为015）并路由器；每个并路由器又下接16个（编号为015）从路由器；每个从路由器下接16个（编号为015）智能电度表。如此，每一个主路由器为一分支。每一分支共用了263个路由器，可检测65536户智能电度表（用户）。16个主路由器分支，即一个远程抄表机系统用了4208个路由器，可检测1048576户智能电度表（用户）。正因为它们在系统中的连接方式不同，所以，它们执行具体的程序流程也不是完全相同的。 地址分配：操作人员在给用户“建帐”时，为了既便于记忆、又方便从键盘上输入计算机，用户代码采用了十六进制代码。用户代码输入计算机后，再将它们转换为4字节ASCII代码，然后再转换为四字节二进制代码，并存放在远程抄表机系统中计算机大容量的硬盘存贮器内。这个“代码”既是用户的“帐号”， 也是计算机寻访用户、读取用户用电数据的“地址”。而各路由器的地址代码，则根据为用户建帐时的设定值，在现场使用拨码开关作相同的设定，以便远程抄表机系统对各路由器寻址。 这样，远程抄表机系统的基本工作原理可简述如下： 寻址：在需要对用户进行抄表时，远程抄表机系统计算机先向系统内各路由器发出寻址代码命令。寻址代码能有效地寻访各级路由器。 寻址程序流程图如图2所示，它是由中央计算机、主路由器、并路由器、从路由器依次、分别执行的。 读数（抄表）：抄表时， 系统采用了下级设备向上级设备申请中断方式，由上级设备读取下级设备数据的技术来实现的。当远程抄表系统计算机向系统内各路由器发出抄表命令后，抄表命令经第3分支主路由器、第10号并路由器，到达第15号从路由器后，在第15号从路由器内的单片机控制CM4089将抄表命令发送信号给第9号智能电度表。于是该电度表的单片机便向上级从路由器的单片机申请中断，由从路由器单片机执行中断服务程序，读取电度表存放在AT89C51片内数据存贮区内或EEPROM中的电度数值，并将它存贮到从路由器中AT89C51片内数据存贮区内；当从路由器单片机执行完中断服务程序后，它再向上级的并路由器的单片机申请中断，于是上级并路由器的单片机执行中断服务程序，读取存放在下级从路由器中AT89C51片内数据存贮区内的电度数值，并将它存贮到并路由器中AT89C51片内数据存贮区内。这样，存放在被寻址选中的电度表中的AT89C51片内数据存贮区内或EEPROM中的电度数值，便被逐级向上传送，最后存入中央计算机指定的数据缓冲区，再写入操作人员在建帐时给用户指定帐号的数据区中。一般每个用户帐号保存着当月之前12个月的用电数据，以便操作人员计费、制表时调用和用户查询。 智能电度表是由电能计量器、光电隔离器、数据接收、发送器、EEPROM存贮器、时钟和7位数码显示器等组成。 其中电能变换计量器是智能电度表关键部件之一，采用我国检测电量常用芯片BL0932和外接采样用户电压、电流变换器技术而实现记录用户用电数据的。如图4左边的虚框所示。专用芯片BL0932是由乘法器、电压频率变换器(V-F)和脉冲计数器组成的。 智能电度表的基本工作原理简述如下。 根据有功电能的计算方法： 电流信号i：电流信号是从串接于用户电流回路上的一段优质（温度性能好、电阻率为0.440.5mm2/m）的一级精密锰铜合金获取的。 电压信号u：电压信号是直接从跨接在相线和零线之间的精密电阻分压器上获取的，u0.63 V。 这样, 电压信号u（t）和电流信号i(t) 输入到BL0932的乘法器中进行相乘, 在（t）时间内得到一个正比于电能的电压信号E, 此电压信号E经V-F变换器变换后, 输出一个正比于电能的脉冲信号。脉冲信号经脉冲计数器计数后，再经光电隔离器送入单片机AT89C51并由单片机将BL0932送出的脉冲信号转换为的电度数，并计算其功率。 若脉冲信号在(t)时间内的汁数值为N, 则在(t)时间内的平均功率为： P=N(t)(2) 然后单片机AT89C51将上述计算的电度数据存入24C04内，它是一种具有低电压、用施密特触发、高可靠、可擦写百万次的、数据可保存100年的、采用串行两总线进行读写的、字位存贮容量为5128（4K）等性能的EEPROM 存贮器。 电度表的主程序是根据它的主要工作情况来设计的，根据上述分析可知：它就是一个定点4字节求和程序。设存放在EEPROM中第KK+3单元的电度数值为加数；单片读取电能计量器输出的脉冲信号并转化为电度数值后、暂存在单片机片内数据区中50H53H的、当前用电数据为被加数。程序中以DPL为计数器指针，R0存放求和数据，R1作被加数地址指针，R2作加数地址指针。则电度表的主程序流程图如图4所示。 值得指出的是：本系统的路由器和电度表在选用单片微机时，都采用AT89C51型号单片机。这样做主要考虑到MCS-51系列单片机具有下述特点：一、AT89C51片内有4K Flash存贮器可作程序空间。二、MCS-51系列单片机片内有位寻址和字节寻址内部数据存贮器，可作特征标志位和存放待写、读的电度数据用。三、80C51单片机具有节电运行方式和掉电保护方式，这对本系统内路由器和电度表的工作和运行具有极其重要意义，节电运行方式可使处在非访问、读数期间节省电能；而掉电保护方式，则使遇到电网突然仃止供电的路由器和电度表能及时保存重要数据，以利于电网恢复供电时，系统能正常地继续工作。 同时，必需指出的是：尽管采用计算机远程监控用户电度表的优点很多，但是由于系统较复杂、涉及面较广, 目前要推广使用本研究系统, 需要各方协调、共同努力才能快速实施。自动抄表系统的发展与展望摘 要 对供电部门和用户来说，传统的手工抄表收费方式越来越难以适应时代的进步和发展，抄表收费也成了供电部门经营上的的一大难题。而现代化的自动抄表系统可以较好地解决这一问题，自动抄表技术的应用也经历了一个从无到有，从原始到现代化的一个循序渐进的发展过程。进入新的世纪，展望未来，一种基于GPRS网络技术的自动抄表系统有望解决这些难题。关键词 自动抄表系统 磁敏传感 数码表 计数远传表 GPRS 1 概述对供电部门和用户来说，人工抄表收费一直是一大难题，而人工收取电费到底难在何处呢？第一，难入户。现在的用户大多不希望被人打扰，而且抄表工作只能在早、晚居民休息时间进行，因而使收费的成功率很低，有时一户需反复多次上门才能收齐电费；第二，人工工资支出高。如1万户电力用户，抄表人员约4570人，年费用近100万元。随着城市的扩张，抄表员人数及薪资同步增加；第三，抄表工作劳动强度大：由于高层楼房的普及，使抄表成为劳动强度较大的工作。2 自动抄表系统的发展历程基于以上所述的手工抄表的弊端，只有依靠现代化的自动抄表系统来解决，而自动抄表技术的应用经历了从原始到现代的发展过程，主要分为以下几个阶段：（1）从20世纪90年代早期至中期，这一阶段自动抄表系统的数据传输方式主要是485总线、电力线载波自制总线。这几种方式都存在各种不足之处在于：485总线过多的分支造成维护和使用过程中很不方便，通讯可靠性较低。电力线载波，抄表很不连续，能连贯传输数据的系统很少。而这时期的采样方式主要采用脉冲采样和机械采样。系统结构形式主要是：脉冲表集中采集器。在协议方面都十分简单，基本只是几条命令。由于电源处理方面的问题采集器多数为外置式，集中采集，以便降低成本。地址多为单字节。以上各种自动抄表方式工作都不是太理想，个别的有较大的误差。（2）从19972001年，采样方式多改为磁敏传感，传输方式则以485为主流。485方式下的分支问题则使用集中器、HUB解决，此种方式可以较好地正常运转。关于系统结构，多数厂家用增设集中器来解决用户增加的问题。电磁兼容成为这一时期系统的设计难点，因为电表存在瞬时功率脉冲和平均功率脉冲的不同步的问题。位置识别法在这一时期也有较广泛的应用，因为机械位置识别的方法有较好的电磁兼容能力，无需电子存储数据，同时也就不存在因为干扰造成数据突变的弊端。也不存在UPS电源供电的问题。识别位置的方式主要有电阻式、红外反射式、条码识别式等等。这种方式对于机械加工及装配精度要求较高，生产过程中成品率较低，而且在读数需进位时读到的数据产生混乱或错误。（3）从2002年至今，主流模式是数码表。完善集中抄表系统主要有几大难点：设计时无统一标准，基本都是各自为政，使产品的普及存在难度；调试时只靠人为的标识来区别线路，施工中容易造成混乱；系统开发商和厂家脱节。由于表的供应商和系统的供应商分离，现阶段对于表具没有统一的标准可以遵循，系统的质量和表具的质量都是良莠不齐，经常出现互相扯皮的现象，影响用户最后的使用；由于系统环节繁多，导致系统出问题的点比较多，又由于采用集中采集的特点一个地方出现问题可能会导致一大片出问题，因此问题很多。比如，ups电源故障，可能会导致若干个采集器无法计数，可能就有好几十户或者上百户人家需要重新抄表。在这种情况下，直读表应运而生。这种表区别与以往的表的特点是读出的就是数据，而不再是脉冲，相当于把流量计和积算仪集成到一起。因此也有人将它称之为“数码表”。直读表分为两种，分别是脉冲计数式数据远传表和机械位置识别式直读表。这两种表均比以往的分线制集中抄表系统有很大的优越性，但它们互有优缺点。脉冲计数方式的数据远传表（即直读表），实际上是将数据采集模块和远程通讯模块集成到表内，将脉冲计数值记录到表内，外界需要读取表读数时，接通通讯电源，按照通讯协议发出读数命令即可读取数据。这种表具一般提供485接口或M-Bus接口，在生产制造时，已经将初始值设定完毕。一般情况下不再需要设定初始值。计数远传表优点：电路结构简单，价格比较便宜；对原表结构改动小，不要求有很高的机械精度，安装精度要求不高，因此成品率高；体积小巧，非常容易嵌入表内；可以记录完整的表头示数，甚至超出表头示数。计数远传表的缺点：内部有电源供电，电源的寿命是否能够满足要求成为质量的关键；对于电路的抗干扰性能要求较高。机械位置识别式直读表（简称位置直读表）是在机械计数器字轮上安装位置表征元件（有电阻式，光电反射式，条码式等多种），在字轮的缝隙中安装位置读取电路，还有数据处理单元和通讯单元。当外界需要读取数据时，接通通讯电源，按照通讯协议发出读数命令即可读取数据。位置直读表优点：平时根本无需电源，不用担心电池寿命问题；理论上可与机械计数器同步，无相对误差；理论上抗干扰性好。位置直读表缺点：电路结构复杂，元件多，电路部分体积较大，成本较高，嵌入表也较困难；对原表结构改动较大，精度要求高，安装精度要求高，因此精度成本高，成品率低，长期应用故障率高；在字轮处于进位状态时，有读数盲区，这时读到的将是乱数，需另一个集中器经常读取数据，系统之外的设备访问时实际读取的是集中器中的数据；为了降低成本，一般只在3个或2个低位字轮上安装位置检测单元，其它高位数据还需要外部设备如集中器或上位管理机进行识别处理，并仍然需要设置初始值。通过上述比较我们发现，事实上计数直读表与位置直读表互有优缺点，两者的技术实现难点是在电子难度与机械难度方面进行了交换。计数直读表的实现难度是电子方面的低功耗和抗干扰性；位置直读表的实现难度是零件精度和安装精度。由于电子技术的迅速发展，尤其是低功耗、高电磁兼容能力的芯片技术的一日千里的发展已经使23年前有难度的问题变得容易解决，而且是低成本来解决。由于内部采用无干扰的电池供电，只要在硬件方面采取有效的隔离措施，软件方面采用冗余校验的方法