远程自动抄表系统的构成方案

远程自动抄表系统一般由数据采集系统、远程通信信道、计费中心计算机网络三部分组成，如图7.2所示。远程自动抄表系统是将电量数据从下而上、逐级传送完成的。采集器负责采集用户电表中的数据，数据集中器按照设定的抄表时间，自动集中各采集器中的有关数据，通过通信网络，送入主站计算机系统。

图7.2　远程自动抄表示意图

1.数据采集系统

数据采集系统由电能表、数据采集器和数据集中器组成。

（1）电能表。电能表是电能计量的最基本单元。电能表分为：

1）脉冲表。电表按用量的多少，发出相应数量的脉冲，电能量数据采集器计算由电表发出的脉冲，按照规定的比例计算出电量。如果是机械表，须经过改造，在表内加装一个传感器，使其将电表转盘的转数转换成电脉冲送至采集器。

2）数字表。数字表是指在电表中已配置单片机系统，片内可将电量用数字形式表示，而不是用脉冲表示，向外发送也是数字式。这种数字表根据功能大小有许多类型。这种表只要与采集器有相同规约就可以直接被采集器采用。

3）高性能多功能表。这种表功能比较强大，不仅输出数字量，还可以送出各类统计数字。如德国的EMH表，美国ABB公司的Alpha表，这种电表数据可直接读出，并编程。

（2）数据采集器。数据采集器的主要功能是采集数据，处理和存储，电表异常识别，传输电量等数据，记录用户超电量及时间等。数据采集器为多路采集终端，能够将多个电能表数据集中起来，并把数据上传。目前成熟产品有单路、4路、8路、12路和16路采集终端，每一路可接一块电能表。

数据采集器的存储功能强大，可长期存储每分钟、每天所采集的数据，远距离向处理中心传送数据的功能，在传送中发生故障不丢失数据等，还可以有处理中心自动统一校正对时，保证电量计费时间一致。

对于不同系统可采用不同型号电能表，安装场合也不一致，存在一个电表通过何种方式向电能采集器传送数据的问题。数据采集器一般都具有读取脉冲表数据、通过RS-485读取智能表数据，通过RS-232、RS-485、专用电缆、双绞线或红外通道与外部交换数据。电表与数据采集器的距离可以长达几十米，不影响数据采集。

（3）集中器。集中器是指收集各采集器或采集模块的数据，并能够进行存储和处理，同时能够和主站、手抄表进行数据交换的设备。

集中器是中心计算机与各个用户电能表沟通的桥梁，安装在低压配电变压器的附近，集中器存储用电数据并进行数据处理，再把数据传送到数据中心。集中器和采集器可以双向通信，采集终端上传至集中器，集中器能够接收主站命令，依次抄收并储存各采集终端的用电数据，然后通过传输介质将数据传到主站进行数据处理。

集中器一般具有大容量的存储体，掉电后数据不丢失，可长期保存各种数据。数据存储带校验措施，避免无效数据送出。集中器还存储由主站或手持抄表器下发的表计地址、通信规约等运行参数。

集中器还内置有时钟，可以满足分段计费的要求。时钟可经过主站或手持器进行设置和对时。有时采集器和集中器二者合二为一，某些新型智能多功能电能表，可以直接与集中器通信，不用采集器。

如果采集器和集中器距离较远，还需在它们之间加装中继器。

（4）集中器与采集终端的通信信道及组网方式。信道是指信号（数据）传输的媒体，集中器配有M-BUS、RS-485/232、无线通信等通信接口，可实现与表计、手持器和主站之间的通信联系。

集中器、采集终端等设备的信道有上行信道和下行信道。上行信道是指集中器和主站之间的信道，下行信道是指集中器和采集终端（或采集模块）之间的信道。采集终端（或采集模块）的上行信息是指采集终端和集中器之间的信息，下行信息是指采集终端与用户电能表之间的信息。(https://www.xing528.com)

集中器与采集器之间数据的传输可以有以下几种方式完成。

1）通过低压电力线载波通信。这种传输方式只利用现有的低压电网的电力线路来传输电能信号，无需敷设专用的通信网络，安装简单，节省人力、物力、财力。由于电力线路是专门为传输50Hz工频电能而设计的，很难直接满足载波通信的要求，需要根据载波通信的技术要求，采取相应的措施。

但是，利用低压电力线作为传输信道还存在许多问题。首先，电力线上干扰大，特别是用户线路上，家用电器、开关电源等产生高次谐波、各种用电设备的通断产生的瞬时脉冲干扰、各种大功率开关器件的开关产生的宽频谱驻波干扰等。因此，用何种方法抑制干扰，提高通信的可靠性是首要考虑。

其次，不同地方的线路特性可能完全不同，使用线路的种类及线路上的负荷情况都会对高频信号在电力线上的传输产生很大的影响。即使是同一条电力线路，其传输特性也都会随着各种电力负荷的投切而改变。所以通信设备的稳定性和适应不同线路的能力也很重要。为满足这些要求，除了合理设计各部分线路外，还要合理选择调制方式。

另外，对于配电网来说，由于其结构复杂，变压器、分支线、电容器等对高频信号会产生较大的衰耗和失真，因此配电线载波通信使用较低的载波频率，即5～40kHz，尽管如此，载波信号在配电线上的传输仍会受到比配电线载波通信显著得多的衰减。

此外，配电线载波通信中信号盲区的存在也是一个十分严重的问题。信号盲区发生在配电线上的反射信号，抵消或大大削弱了入射信号的区域。反射往往发生在线路不连续点，如变压器和线路终端设备等处。因此在建设配电线载波通信系统时，必须仔细分析，尽量减少盲区的影响。

2）采集器通过RS-485总线采集几十块电表的数据。电能表为具有RS-485输出接口的电子表或加装电能量数据采集模块的机械表。采集器将数据送入集中器进行数据集中和处理，抄收区域较大时，多个集中器可以级联。再由最上一级集中器通过远程通信网把电能量传送到抄送中心。这种信道的集中抄表系统，一般数据传输的码差错率较低，抄送成功率较高，但布线的工作量大，安装费用高，而且信道容易受损坏。

3）为解决载波通信的干扰问题，有的自动抄表系统将一栋居民楼中用户的电表全部集中在一个电表箱中，同时在电表箱中安装一台具有电话接口的采集器，连接所用电表，不设集中器，利用每个楼的采集器通过公共电话网直接与计算机中心通信。因而这种方式就不需要载波通信了。

4）扩频通信技术的应用。扩频通信技术是近几年迅猛发展的一门技术。扩频通信技术是一种信息传输方式，其发送的信息通过编码及调制的方法被展宽到一个比信息宽得多的频道上，并与所传信息数据无关，接收端将接收到的信号通过相关解调来解扩，再将其恢复到信息宽带的一种技术，具有很强的抗干扰能力。

扩频通信技术中最常用的方式是直接序列频谱扩展，即将传输信号与准噪声或伪随机序列噪声码相乘来实现。它将信息码的频谱扩展到很宽的范围，近乎至白噪声频段。因而可在噪声电平下传输。在接收端采用相干检测，由于噪声信号和信息码流的相干系数为零，所以可以有效地抵抗干扰，从而保证信息码流恢复的正确性。

2.远程通信信道

集中器与计费中心计算机网络之间的信息传输是通过远程通信信道实现的。根据通信信道的媒介不同，目前应用较多的是利用公用电话网和无线电台传送方式，还可以利用负荷监控信道直接传送用户电能信息。此外还有电力载波通信、有线电视电缆通信、光纤通信等方式。

（1）通过公用电话网实现信息传输。目前电话网在城镇快速扩展，利用现用的电话网进行数据通信也是一个经济有效的方案。通过公用电话网实现信息传输是目前使用较多且今后相当一段时间内使用的通信方式。这种方式只需要在计算机系统主机和集中器处各加装调制解调器即可，主机对集中器的呼叫通过拨号由交换机自动完成，非常经济方便。

（2）采用无线电台的远程自动抄表系统。利用无线电波进行无线通信，对于范围广、分布分散的集中器进行数据通信，是一种较好的选择。

（3）光纤通信网。光纤通信有很多优点，如频带宽。传输速率高、传输距离远以及高抗干扰性等，非常适合上层通信网的要求。但是光纤本身难以实现T形连接，不能实现总线结构，只能适合星形连接，星形连接节点造价高，安装费用也高。随着光纤技术的发展及大量应用，其系统造价也在下降，它的应用范围越来越大。

3.计费中心计算机网络

计费中心计算机网络，是电能量数据处理中心，配备专用计算机，它直接从集中器中收集数据。数据收集方式可以是通过调制解调器收集数据或者通过标准的RS-232接口，用手提电脑通过专用串行数据电缆直接连接在集中器上等多种方式收集。

在收集所有的电能量数据采集器的数据后，送入营业管理中心或SCADA系统就可以进行各种所需要的数据处理和提供各种各样的数据表格、数据图形以及各类统计数据。有了电能量数据，就可以产生各种各样的报表。这些工作将由营业管理中心的用电管理系统来完成。