低压用户集中抄表系统及其采集方案

● 广州供电局有限公司 熊 杰

低压用户集中抄表系统（以下简称低压集抄）是综合现代电子、计算机、通信网络技术的信息自动化系统，系统通过对远方居民计量表计数据准确、可靠、完整、及时采集和统计分析，能够快速、全面地反映低压用户电量使用情况，为电力营销服务提供可靠技术保证。

实现低压用户电量自动及时抄读分析，能够提高用户服务质量和计量自动化水平，有利于提高企业管理水平和管理效率，有利于降低低压用户供电线损，提高供电服务质量，也能够较好地缓解目前减员增效与抄表到户之间的矛盾。

1 国外低压集抄发展

目前，国外低压集抄系统建设项目从需求推动的角度来看，可以分为2个阶段。

1.1 自动抄表（AMR）需求阶段

由于国外电力体制的不同，国外的配电、售电公司一般对低压集抄系统的建设积极性并不大，在智能电网的概念提出之前，国际上低压集抄系统项目覆盖率并不大，国际上多应用长寿命机械表，人工方式抄表。

欧美发达国家在20世纪80年代已开始对远距离电能数据采集进行研究。日本当时已开始试用电力载波于远程抄表；美国的配电线路载波远程抄表系统已投入试运行。1982年法国EDF用EUR101系统实现对600个大用户采集数据，英国的THORNEMI系统利用公用电话网实现了自动抄表，同年瑞士landis/GYR的SCTM规约用于瑞典的自动抄表，1985年日本九州电力公司试用配电载波于远程读表和负荷控制，西德、澳大利亚、美国等国家先后有AMR系统投入运行。20世纪80年代中期以来，美国在科罗拉多州丹佛市，一家公用事业企业（Public Service Co.)将77万余台电表和67万余台煤气表实现了自动抄表，成为当时美国推广应用量最大的一家公司；到了90年代以后，英国开发出低压电力线载波通讯系统Powernet具有自动抄表功能；还有利用电力载波通讯与无线通讯结合所组成的系统，根据情况自动选择通信方式的系统。目前东欧、非洲等低端市场由机械表逐步向电子表转型，西欧、北美、澳洲等由电子表逐步向智能表转型，欧洲逐步轮换为智能表。上行通信方面欧洲主要遵循IEC62056标准，下行通信方面主要采用MBUS总线、Zigbee、OFDM和载波方式。

国外低压电力线载波集抄的最大项目为意大利国家电网公司ENEL组织进行的载波项目，ENEL公司从2003～2009年间把全国的3000万只电表全部更换为载波智能电表，使用约30万台集中器，意大利全国共3个主站。到目前为止，数据采集完整率在92%左右，建设效果低于预期。

德国PPC公司承建的BPL电力宽带智能计量工程，运行于德国曼哈姆（Mannheim）10余年，现有用户10万户。其余各地如 Linz 6.5 万户，Hameln 2.5 万户， Dresden 1.2万户等共40余万户。该通讯技术可应用于中、低压电力输送网，用户设备面向的是基于IP的实时通讯Ethernet接口。

1.2 智能计量（AMI）需求阶段

在智能电网的概念推广后，为实现分时电价、用户双向互动、用户电网反向上网送电、推动新能源应用、电动汽车应用、需求响应、从用户需求引导绿色用电、削峰填谷等应用，各国政府主导制定法规政策，强迫安装智能电表，建设AMI系统。大多西欧国家已经决定在2020年之前使所有用户用上智能电表。

美国于2003年制定了相关规划，要求实现AMI全面覆盖，到2020年AMI技术的智能电能表将覆盖80%的用户。美国在2005年颁布“能源政策条例”（EPAct）明确列出“智能量测”，规定电力公司应能根据用户的要求提供分时电价的服务。

近年来，由于智能电网的发展，国际电力线载波通信标准进展很快，现已有西班牙PRIME标准、法国G3标准、ITU G.hem 标准、IEEE 1901.2 标准。

2 国内低压集抄发展

国家电网公司低压集抄系统已大规模投入应用，截止到2016年底，则基本实现全网1.7亿低压客户低压集抄“全覆盖、全采集、全费控”的目标。从技术方面，国家电网统一了低压集抄的技术规范，全网基本确定采用“主站-集中器-载波（无线）电表”、“主站-集中器-采集器-485电表”的传统技术方案。随着低压集抄项目的推广，为解决数据采集完整率不高的问题，近2年各地在逐步试点研究各类技术方案、或采取措施提高项目实施质量，比如，目前正在研究载波和低功率无线合并到一个模块。

目前，南方电网低压集抄覆盖率与国家电网相比差距较大。在技术上，低压集抄系统的采集设备主要包括I型集中器、II型集中器、I型采集器和II型采集器。集中器的远程通信方式主要包括GPRS、CDMA、TD-LTE、以太网等。本地数据传输方式主要包括485总线、载波、微功率无线、双模（载波+无线）等。远程通信的可靠性和成功率较本地通信高。

3 低压集抄现场采集方案

3.1 II型集中器方案

II型集中器方案指集中器与电能表之间通过RS-485线方式通信，适用于电能表位置集中区域。其特点是采用一对双绞线通信，具有传输速率高、抗噪声干扰等优点；同时也存在着信号线敷设不方便、成本高、运维复杂等缺点。

3.2 I型半无线方案

半无线方案，即半微功率无线方案，集中器和采集器之间利用微功率无线方式传输数据，采集器和电能表之间采用RS-485总线通信。优点是数据传输不受电网噪声干扰，同时也存在着无线信号容易受到建筑物的阻挡或其他无线信号的干扰的缺点。

半无线方案设备包含I型集中器（无线）、II型采集器（无线）、RS-485电能表等。

3.3 I型半载波方案

半载波方案是载波通信技术和RS-485总线技术的结合，集中器和采集器之间利用电力线传输数据，采集器和电能表之间采用RS-485总线通信。其特点是方案适用范围广，无需另外铺设通信线路、节省施工费用，同时也存在着易受电网噪声干扰、运维复杂的缺点。

半载波方案设备包含I型集中器（载波）、II型采集器（载波）、RS-485电能表等。

3.4 I型全无线方案

全无线方案利用470～510MHz无线电波构建通信网络，实现集中器与电能表之间微功率无线通信。方案适用于比较分散的低压三相用户或偏远农村用户集中抄表。优点是数据传输不受电网噪声干扰，在空旷区域传输距离较远，同时也存在着无线信号容易受到建筑物的阻挡或其他无线信号的干扰的缺点。

全无线方案设备包含I型集中器（无线）、无线电能表等。

3.5 I型全载波方案

全载波方案利用电力线作为集中器和电能表之间的传输介质，所有电表采用载波式电能表，集中器与电能表之间无需采集器。本方案适用于电能表位置分散的台区。其特点是无需布线，施工安装成本较低；同时也存在着载波信号容易受电网噪声干扰的缺点。

全载波方案设备包含I型集中器（载波）、载波电能表等。

4 结束语

仅靠抄表工人挨家挨户地抄表，不但工作效率低，且采用人工抄表方式容易产生漏抄、误抄、估抄（甚至抄表人员同用电户合伙作弊）的现象，给供电企业带来不可估量的损失，另外人工抄表的时间不统一，即无法准确进行配网的线、变损考核。为提高抄表准确率，减员增效，实施远程低压集中抄表改造十分必要。

随着电力系统两网升级改造工作的逐步开展，“一户一表，管电到户”政策持续深入贯彻执行，用电网络急剧膨胀，供电企业对用电网络的管理任务日益加剧。同时，随着阶梯电价的全面实施，抄表数据的及时性将直接影响用户的电费收费。如何把庞大且分散的居民用电量及其他业务数据及时有效且准确无误地收集、统计及分析，成为供电企业所面临的迫切需要解决的问题。