电能表的数据采集方式的比较及发展趋势研究

何卫铭

摘要：随着智能电网的不断建设与不断发展，对于电能表而言，传统数据采集方式已很难满足新应用的要求，而终端设备所使用的采集方式已逐渐由单一式采集转变为多功能、多方式采集，且采集速度较快。随着新技术的不断引进，既确保能够及时采集用电信息，且用户还能够实时获取到详细的用电信息。本文主要分析智能电能表数据采集方式发展历史以及发展趋势。

关键词：电能表;数据采集;发展趋势

智能电能表是电网在采集用电信息时所使用的一种终端设备，目前电能表发展共经历了感应式交流电能表、电子式交流电能表、电子数多功能电流表以及智能电流表这四个阶段。在感应式交流电能表阶段中，电能表的功能较为单一，且准确度较低，只能依靠人工来进行抄表，故而会存在漏抄、误抄的现象;在电子式交流电能表阶段，电能表具有较多的功能，具有485通信功能、预付费功能，可自动进行抄表;在电子式多功能电能表阶段，电能表有专门芯片来进行计费，所具备的功能有事件记录、无功计量、四象限有功等功能，可自动进行抄表;在智能电能表阶段，电能表具有安全认证的功能，防窃电功能得到较大的改善，且通信方式较多，具备阶梯性电价的功能。

一、人工采集方式

在感應式交流电能表阶段，由于电能表没有对外通信这一功能，因此只能使用人工对终端电量信息进行采集[1]。而人工采集主要有以下三大缺点：第一、人工采集所消耗的成本太高，通常情况下，一个抄表员所采集的电表数据不超过3000只;第二、人工采集具有安全隐患，一般来讲电表所安装的地方较高，而且电线有可能会出现破损的情况，进而容易发生安全事故;第三、人工采集所得到的数据并不具备可靠性，经常会出现估抄、漏抄、误抄等现象。

二、485采集方式

在电子式交流电能表阶段中，已逐渐不再使用人工采集的方式，而是采用485采集方式，集中电能表数据进行抄表，该采集方式具有以下三大优点：第一、该技术较为成熟，已广泛应用于工业中;第二、具有较远的通信距离，最高可达到3千米的理想通信距离，而现场应用距离也能够达到几百米，甚至是上千米;第三、具有较强的抗干扰能力，能够单独走线，且不会受到电力线噪声对其的干扰[2]。然而，也存在着一定的缺点，如现场应用需要进行大量布线，维护成本与安装成本较高，且实时性较差、通信速率也比较低。

三、窄带载波采集方式

在二十世纪90年代时，电力线窄带载波通信被引入到我国，在经过二十多年发展滞后，已广泛应用在采集电力信息的过程中。相较于485通信而言，电力线载波的施工成本很低，能够节省大量线材资源，其综合成本远远比485采集更低。然而，由于电力线并不是专门为载波通信所设置的一种通信线路，其存在着许多缺点，如信号衰减十分强烈、无法预测噪声干扰、阻抗匹配性能较差等。目前，几乎所有窄带载波在通信时，所使用的电压都是在过零点3.3ms以内才开始通信，进而避开了噪声较大的时间段，从而达到99%以上的现场抄读率，且采集一次的成功率超过95%。目前，在电力信息的采集系统当中，窄带电力线载波的占比率已超过90%。

四、微功率无线组网通信方式

随着近年来微功率无线通信技术的不断发展，已在各个电子领域中得到广泛应用。由于该通信具备施工简单、通信距离较远、不受到电力线噪声干扰等特点，被广泛应用在电力信息的采集系统中，特别是应用在用电环境较差的地方，如抗阻情况比较差、电力线噪声较大等[3]。ISM频段是微功率无线通信所应用的频段，而这些频段并不需要任何费用或者是许可证，仅仅需要按照无委会所规定的要求即可，即不超过最大的发射功率，而在电力行业中最大的发射功率为17dbmo故而造成在应用现场中由于生产厂家的不同，模块之间出现相互干扰现象。除此之外，在屏蔽效果较为明显的区域中，如建筑物、地下室等，通信效果较差。

五、公网通信采集方式

所谓的公网通信是指利用运营商平台对数据进行传输，目前该采集方式主要在电力信息采集系统中广泛应用，有NB-IOT、4G、3G以及2G等通信方式，这些通信方式具有维修成本与施工成本极低、覆盖区域角钢、保密性能较好等特点，然而由于是利用运营商平台来采集数据的，需要缴纳一定费用给运营商，故而在后期运行时，有较高的运营成本。与无线通信一致，该通信在屏蔽作用较为明显的区域中，通信效果较差，甚至还会出现无法通信的现象。故而，通常将公网通信应用在一些极度分散、无屏蔽的区域中，如山区等场景，或者是应用于不在乎运营成本的重要用户中[4]。

六、宽带高速载波

这种采集方式是基于窄带载波技术之上所延伸出来的，二者都是利用电力线来传输信号，主要的不同之处是窄带载波是利用BPSK、BFSK来等调制信号的，通信频段是10kHz至500kHz，而宽带载波是应用OFDM来调制信号，所使用的通信频段是0.7MHz至12MHz。由香农定理可得出，通信系统中最大传输速率与信道宽带是成正比的，越大的信道宽带，就能够得到越大的传输速率。

七、结束语

综上所述，在目前采集电力信息的系统当中，已基本能达到自动抄表目的，且采集方式较多，每个采集方式都存在着优势与劣势。随着科技的不断发展，已经逐渐淘汰了485采集、载波通信、无线通信等方式，正逐渐朝着高速率、低成本、抗干扰性能强的方向发展。

参考文献：

[1]彭江鹏.电能表的数据采集方式的比较及发展趋势分析[J].中国新通信，2019，21（12）：176.

[2]徐杨.浅析远程抄表数据采集完整率的影响因素[J].中国新技术新产品，2019（10）：132-133.

[3]徐杨.浅析远程抄表数据采集完整率的影响因素[J].中国新技术新产品，2019（10）：132-133.

[4]伍栋文，邱志辉，刘见，刘水，王英.运行智能电能表时钟电池欠压状态数据获取方法[J].江西电力，2019，43（02）：21-23.