低压远程集中抄表系统的组成及其应用前景

低压远程抄表的中心议题：
    * RS485总线式抄表方案
    * 电力线载波抄表方案
    * RS485总线、低功率无线混合抄表方案
    * RS485总线、低压电力线载波混合抄表方案

随着国家“两改一同价”及“一户一表”工程政策的全面实施，城乡居民、企事业和房产开发（物业管理）单位申办一户一表用电的客户数量激增，基层供电企业负担相应亦大幅增加（诸如抄核收人员工作量加大、费用增加等）。如何既满足新形势下人民群众日益增长的用电需求，又可将供电成本限制在供电企业能够承受的合理范围之内，是目前摆在各基层供电部门的一个崭新课题。

根据近一段时期对广东、湖北等部分地市的现场观摩及河南省上蔡县裕鑫花园、紫东苑等小区低压抄表系统的建设/运行情况来看。对居住相对集中、客观环境条件较好的居民小区实施低压远程集中抄表系统改造，不但可有效解决用电供需矛盾，而且取得了供电、管理、居民等各方面共赢的效果。

1  系统结构

根据DL/T 698-1999《低压电力用户集中抄表系统技术条件》中的规定，集抄系统主要由主站、集中器、采集终端和电能表组成。

集中抄表系统：主站通过传输媒体（无线、有线、电力线载波等信道）将多个电能表电能量记录值的信息集中抄读的系统。该系统主要由采集用户电能表电能量信息的采集终端（或采集模块）、集中器、信道和主站等设备组成。集中器数据可通过信道远距离传送到主站计算机。

2  组建方案

国内目前针对低压集抄系统的设计方案大致有以下几种：RS485总线式集中抄表系统，低压电力线载波式集中抄表系统，RS485总线、低功率无线混合式集中抄表系统，RS485总线、低压电力线载波混合集中抄表系统。

2.1  RS485总线式抄表方案

系统特点：抄表系统由主站、集中器、采集终端、电表组成。系统的主站与集中器之间通过PSTN公用电话网来进行远程通信，集中器与采集终端之间采用RS485总线通信方式组建抄表网络，数字采集终端通过RS485总线和电表连接，脉冲采集终端每个脉冲端口只能接一块脉冲表。

突出特点：系统采用RS485专线通信，抄表速度快，通信可靠，可以保证每天24h的实时通信，为目前最稳定可靠的系统。适用于经常使用远程停送电功能，对电费回收率有特别高要求的供电管理部门。

计量方面：系统采用一体化的RS485表，电表计量精度高，通信的时候能直接读取电表的内存电能量数据，避免了电能量的二次计量。

适用范围：由于系统需要铺设通信线路，所以适用于电表集中安装、工程施工方便、容易铺设通信线路的小区，如新小区的话可以建议在建设过程中先附设通信线缆。

系统结构：RS485抄表的系统结构如图1所示。


图1 RS485总线抄表系统结构图

2.2  电力线载波抄表方案

系统特点：抄表系统由主站、集中器、载波式电能表组成。系统的主站与集中器之间通过PSTN公用电话网来进行远程通信，集中器与表计之间采用低压电力线载波通信方式组建抄表网络。

突出特点：系统采用电力线载波通信，无需架设额外的通信线路，载波表只需要接上电源即可，工程施工和日后的系统维护方便。适用那些对远程停送电实时性要求不高、电表分散、工程施工难度大的地方。

计量方面：系统采用一体化的电力线载波表，电表计量精度高，通信的时候直接读取电表的内存电能量数据，避免了电能量的二次计量。

适用范围：由于现场条件下电力线存在有断续的尖峰噪声干扰、负载阻抗随机变化和信号衰减强烈，因此电力线的通信条件非常恶劣。不同的时间，不同的地点，不同的调试方法，都有可能导致低压电力线载波通信实时性和可靠性有很大的差异。目前电力线通信技术依然在发展阶段，尚不能保证实时通信，所以系统适用那些不需要远程停送电功能、月用电量少、电表特别分散、工程施工难度很大的乡镇、农村地区。

系统结构如图2所示。


图2 电力线载波抄表系统结构图

2.3  RS485总线、低功率无线混合抄表方案

系统特点：抄表系统由主站、无线集中器、无线数字采集终端、RS485电能表组成。系统的主站与集中器之间通过PSTN公用电话网来进行远程通信，集中器与采集终端间采用短距离无线通信，采集终端和表计之间通过RS485总线方式组建抄表网络。

突出特点：系统的集中器和采集终端间采用小区短距离无线通信，无需架设额外的通信线路，工程施工方便。电表采用RS485表，采集终端通过485总线和电表连接。

计量方面：系统采用一体化的RS485表，电表计量精度高，通信的时候直接读取电表的内存电能量数据，避免了电能量的二次计量。

适用范围：小区短距离无线的实时性要比电力线载波通信的实时性高得多，所以本系统适用对远程停送电实时性要求高，工程施工难度大，电表集中的居民小区。

缺点：通信距离比较短，一般为可视距离100m之内，即集中器和采集终端之间最好不要有障碍物，如果有障碍物的话，可以通过设置中继来处理，最多可设置4级中继。

系统结构如图3所示。


图3 RS485总线、低功率元线混合抄表系统结构图

通讯原理：集中器和采集终端内置无线通信模块，集中器以无线电波作为通信载体，然后根据采集终端号抄表。

2.4  RS485总线、低压电力线载波混合抄表方案

系统特点：抄表系统由主站、集中器、载波采集终端、电能表组成。系统的主站与集中器之间通过PSTN公用电话网来进行远程通信，集中器与采集终端之间采用电力线载波通信，采集终端和表计之间RS485总线方式组建抄表网络。

突出特点：系统的集中器和采集终端间采用电力线载波通信，无需额外架设额外的通信线路，工程施工方便。采集终端通过通信线和电表连接。适用那些对远程停送电实时性要求不高、工程施工难度大、电表集中的旧居民小区。

适用范围：由于现场条件下电力线存在有断续的尖峰噪声干扰、负载阻抗随机变化和信号衰减强烈，因此电力线的通信条件非常恶劣。不同的时间，不同的地点，不同的调试方法，都有可能导致低压电力线载波通信实时性和可靠性有很大的差异。目前电力线通讯技术依然在发展阶段，尚不能保证实时通信，所以系统适用那些不需要远程停送电功能、月用电量少、电表特别分散、工程施工难度很大的乡镇、农村地区。系统结构如图4所示。
　　

图4 RS485总线、低压电力线载波混合抄表方案系统结构图

3 实用分析

结合以上对集抄系统组建方案的探讨，我们可以看出每种方案均存在各自的优势和不足。在实际建设中，可以根据客观环境和用户重要性，采用不同的实施方案：对于实时性要求不高、集中装表的小区可采用RS485总线、低压电力线载波混合抄表方案；对于实时性要求不高、分散装表的小区可采用低压电力线载波抄表方案；对于有较高实时性要求、集中装表、允许明线敷设的小区可采用RS485总线抄表方案；对于有较高实时性要求、集中装表、不允许明线敷设的小区可采用RS485总线、低功率无线混合抄表方案，具体情况可具体分析，区别对待。

4 运行效果

以裕鑫花园小区为例，对比低压集中抄表系统改造前后的情况：

改造前，该小区共有居民550户及配套商业、服务单位20户，每月20日供电部门都要派2名营抄员用4个小时对该小区进行现场抄表。同时由于该小区位置较偏僻，而且相当一部分居民经常不在家，给供电管理带来一定的压力。

改造后，针对该小区客观实际，采用RS485总线集中抄表方案进行低压抄表系统改造。由于系统抄表速率超过100户/min，因此，每月20日上午8点，供电营抄员只需点击进入“低压远程集中抄表系统”选中“裕鑫花园小区”点击“抄表”按钮，5min后，该小区所有570户电表信息：用户资料（姓名、地址、表码、电度、用电状况等）就一一显示在主站电脑屏幕上了，相比之下抄表效率提高了96倍。

同时，系统集成了完善的远程停/送电、电表预付费、防窃电及计量故障报警等功能，供电营抄管理人员只需在营业大厅对系统进行简单的参数设置，即可瞬间完成传统费时费力地人工停电催费、窃电监测、计量装置检查等烦琐工作。尤其值得一提的是，主站计算机操作完全避免了电力工作人员带电现场作业形成的安全隐患。

系统对所采集到的实时数据亦具有强大的统计分析功能，不但能够快捷地进行台区线损分析，而且能够进行各相线损分析，方便供电部门及时进行三相负荷调整，以利于进一步节能降耗提高效益。系统所配置的集中器具备完善的单片机功能，可以对所辖各只电能表实现全过程实时管理，包括：用电量、相零电流平衡度、预存电费余额、最大负荷及需量等等，并可依据程序设定对不正常数据实时上传供电公司后台计算机，这一点颇有点象“黑匣子”的作用，给供电部门深化营销管理提供了广阔的技术平台。

该小区低压集中抄表系统运行三个月来，相当平稳，经过实地核对，系统抄表准确率、一次成功率均达到了100%。统计数据是令人惊喜的：小区低压线损下降3.4个百分点，供电量却同比增加5814kWh，电费回收同比提前近两天，实现月月结零。

5  前景展望

从低压集中抄表系统开发、实施较早的地区如：广东惠州、东莞、深圳及湖北随州、黄石、武汉等地来看，该系统很好地解决了用电大幅增长与电力企业人员不足的矛盾，不但为供电企业节省了大量的人力物力，而且将熟练的一线电力职工从纷烦复杂的抄核收等简单重复性劳动中解脱出来，更好地投入到供电设施维护及业扩报装等工作中，可以更好地实践国家电网公司提出的优质服务的要求，同时，国家电网公司在《新农村电气化建设纲要》中明确将探索适合的农村电网低压集中抄表技术作为了研究方向。