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摘要：智能用电是“十二五”规划智能电网的重要组成部分，其核心为用电信息采集系统。随着智能电网建设逐步完善，用电信息采集系统的数据采集覆盖面将会涵盖所有上网发电、关口计量、用户负荷计量点，在这个过程中针对不同用电环境如何设置合理而有效的实时数据采集方案变成供电公司面临的一个重要问题。本文通过对比不同系统组网模式、通信方式的优缺点，试图总结出在不同环境下的的最优化采集方案，并为相关决策层提供切实可行的用电信息采集系统建设方案。
关键词：用电 采集系统 建设 最优化方案
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-616-01
前言：用电信息采集系统的建设依赖于智能化的电能表、采集器、集中器等设备，本文通过对相关硬件设备、通信技术在实际应用中各种问题及解决方法的介绍，全面展示用电信息采集系统建设过程中涉及到的各类方案，并总结出各种通信环境下最优化的用电信息采集系统建设方案。
一、用电信息采集系统的介绍
1.用电信息采集系统概念
用户用电信息采集系统是通过对配电变压器和终端用户的用电数据的采集和分析，实现用电监控、推行阶梯定价、负荷管理、线损分析，最终达到自动抄表、错峰用电、用电检查（防窃电） 、负荷预测和节约用电成本等目的。
2.用电信息采集系统的组成
（1）主站管理软件系统
简称主站软件，它是安装在各个供电部门计算机上的应用软件。其中包括数据库管理模块、前置服务模块、客户端软件等。
（2）集中采集控制器
每个配电台区一台，固定位置安装。集中器与载波芯片之间通过电力线通讯，集中器与主站系统之间通过GPRS上行信道进行通信。集中器平时自动按主站系统设置的心跳时间采集本台区载波表的电能数据，具备自学习、自适应电网结构的智能。
（3）专变采集终端
专变采集终端是对专变用户用电信息进行采集的设备，可以实现电能表数据的采集、电能计量设备工况和供电电能质量监测，以及客户用电负荷和电能量的监控，并对采集数据进行管理和双向传输。
（4）具有通讯功能的电能表
电能表必须具备与采集器或集中器进行通信或数据交换的能力，其种类有具备载波通信能力的電能表、具备RS485总线通信能力的电能表、带有有功电能量脉冲输出装置的电能表，以及采用其它通信方式与上级设备进行数据交换的电能表。
3.用电信息采集系统的通讯方式
（1）RS485采用差分信号负逻辑，双绞线连接，通信可靠；依据采集对象可设计接入8、16、32块电能表，传输1200m。
（2）GPRS/CDMA无线公网传输速率高、 支持永久在线数据通信可能受话音业务干扰、 资源相对丰富，覆盖地域广，适合大规模应用。
（3）电力载波
载波电能表直接同集中器通信、集中器同采集器通过载波方式通信，采集器同电能表通过RS485、宽带载波或窄带载波通讯；这种通讯方式施工、维护方便但使用范围仅局限于一个台区。
二、用电采集系统组网模式的选择
在用电采集系统建设的过程中，根据现场实际运行环境不同，集抄组网模式也有同的运行模式，主要有以下几种。
1.RS485总线组网方案.
该方案主站和集中器之间可以通过公用电话线/GSM/GPRS/CDMA/无线电台/光纤等方式通信； 集中器通过RS485总线方式和采集终端、485电表进行通信；采集终端通过RS485总线方式和485电表进行通信；集中器还可以通过级联485端口，和附近的配变监测计量终端或其它集中器进行通信信道的共享。
RS485总线组网方案通信实时性强，可实现可靠的远程断复电控制，但是布线施工难度大、成本高，适用于那些电表集中安装、容易或允许敷设通讯线缆的新建或规范的住宅小区。
2.载波组网方案
该方案主站和集中器之间可以通过公用电话线/GSM/GPRS/CDMA/无线电台/光纤等方式通信，集中器与电表之间直接通过电力线载波方式进行通信，无需采集终端。
这套方案系统简单、成本低，无需布线，工程施工方便；但是通信实时性差，虽然可通过补抄或抄电表的冻结电量来解决数据抄收问题，但是仍然会有个别载波信号特别差的测量点较难实现可靠的远程断复电控制。
载波组网方比较适用于供电半径小的台区，供电线路不应太远、电表分散安装的台区，如农村、单户型的高档住宅小区等。
3.半载波方案
该方案主站和集中器之间通信方式不变，以通过公用电话线/GSM/GPRS/CDMA/无线电台/光纤等方式为主；集中器与电表之间不是直接通信，中间连接了一个载波型采集终端；集中器首先与采集终端通过电力线载波方式进行通信；采集终端与电表直接通过RS485总线方式进行通信。
该方案在系统布线方面得到了简化、适用范围广，比总线方案降低了工程量和成本，但是存在载波通信的通性问题：实时性较差，采用此方案时个别载波信号特别差的安装位置和比较远的电表较难实现可靠的远程断复电控制。
这种半载波组网方案比较适用于供电半径小的台区，供电线路不太远，电表集中安装、楼栋之间不允许敷设通信线缆的的住宅小区。
4.混合组网方案
该方案主站和集中器之间通信方式不变，以通过公用电话线/GSM/GPRS/CDMA/无线电台/光纤等方式为主；对于集中安装的电表，表箱旁边安装载波型采集终端，采集终端与电表之间用RS485总线方式进行连接；集中器与采集终端通过电力线载波通信；对于个别分散安装、且无法连接485通信线的电表，直接安装载波电能表。 混合载波方案适应性较强，但是通信实时性差，采用此方案时个别载波信号特别差的安装位置比较远的电表较难实现可靠的远程断复电控制，适用于供电半径小，供电线路不太远；电表部分集中安装、部分分散安装；楼栋之间不允许敷设通信线缆的小区。
三、用电采集系统载波模式的选择
电力线载波通讯――PLC，是一种通过电线进行数据传输的通信技术。它利用现有电网作为信号的传递介质，使电网在传输电力的同时可以进行数据通讯。这种方式能够有效监测和控制电网中的电力设备、仪表以及家用电器。同时，电力线载波技术即插即用，大大提高了生产、工作和生活效率，在很大程度上节约了布线施工成本，而且其稳定、可靠、丰富的资源系统也易于获取。载波技术主要分为宽带载波和窄带载波两种。
1.宽带载波
宽带载波频段广泛地分布在1～30MHz之间，载波信道多达256/1024个（低速24Mbps/高速200Mbps），同时每只信道宽大，不会被集中干扰，不会出现断线现象，保障实时监控动态范围广。
2.窄带载波
窄带载波频段集中在低频，信道过少，且每个载波信道相对狭窄，容易收到集中干扰而丢失网络链接，无法实现实时监控；动态范围低。因为载波频段靠近AM，滤波技术依然无法有效地防范禁用频段侵入，制约了窄带载波技术发展。
对比两种载波技术，宽带电力线载波技术无论在可行性、最优控制、成本、铺设等诸多因素中更拔头筹。其中最重要的一个原因就是宽带电力线载波技术僅仅使用电网中现有的基础网络作为构架，无需另外花费安装和租用线路和设备就可通过自身技术的优越性提供足够的带宽确保大范围、全面整合覆盖电网中的节点和设备，在数据流量和稳定性方面，具有窄带电力线窄波不可比拟的优势。
结语：用电信息系统建设方案的核心为主站建设方案，远程通信建设方案、最后一公里的组网方案三个模块，本文通过对比目前各种组网方案的可行性、经济性及未来发展的实际需要，帮助实际工作人员根据实际采集环境确定最优化的用电信息采集系统建设方案。
参考文献：
[1]王晓峰.用电信息采集系统发展新趋势.《电力需求侧管理》.2010年05期[59.61]
[2] 何蓓 李辉.供电企业电力信息网扩建方案的设计与实施.电力系统自动化.2006年11期 [105.107]
[3]熊华.宽带用电信息采集系统终端现场投运经验和建议.电力系统自动化.2012年05期[108.111]
作者简介：史逸群，男、1985年1月出生、助理工程师，籍贯甘肃、主要研究电能计量、通信、经济分析、人资管理相关领域。
关键词：用电 采集系统 建设 最优化方案
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-616-01
前言：用电信息采集系统的建设依赖于智能化的电能表、采集器、集中器等设备，本文通过对相关硬件设备、通信技术在实际应用中各种问题及解决方法的介绍，全面展示用电信息采集系统建设过程中涉及到的各类方案，并总结出各种通信环境下最优化的用电信息采集系统建设方案。
一、用电信息采集系统的介绍
1.用电信息采集系统概念
用户用电信息采集系统是通过对配电变压器和终端用户的用电数据的采集和分析，实现用电监控、推行阶梯定价、负荷管理、线损分析，最终达到自动抄表、错峰用电、用电检查（防窃电） 、负荷预测和节约用电成本等目的。
2.用电信息采集系统的组成
（1）主站管理软件系统
简称主站软件，它是安装在各个供电部门计算机上的应用软件。其中包括数据库管理模块、前置服务模块、客户端软件等。
（2）集中采集控制器
每个配电台区一台，固定位置安装。集中器与载波芯片之间通过电力线通讯，集中器与主站系统之间通过GPRS上行信道进行通信。集中器平时自动按主站系统设置的心跳时间采集本台区载波表的电能数据，具备自学习、自适应电网结构的智能。
（3）专变采集终端
专变采集终端是对专变用户用电信息进行采集的设备，可以实现电能表数据的采集、电能计量设备工况和供电电能质量监测，以及客户用电负荷和电能量的监控，并对采集数据进行管理和双向传输。
（4）具有通讯功能的电能表
电能表必须具备与采集器或集中器进行通信或数据交换的能力，其种类有具备载波通信能力的電能表、具备RS485总线通信能力的电能表、带有有功电能量脉冲输出装置的电能表，以及采用其它通信方式与上级设备进行数据交换的电能表。
3.用电信息采集系统的通讯方式
（1）RS485采用差分信号负逻辑，双绞线连接，通信可靠；依据采集对象可设计接入8、16、32块电能表，传输1200m。
（2）GPRS/CDMA无线公网传输速率高、 支持永久在线数据通信可能受话音业务干扰、 资源相对丰富，覆盖地域广，适合大规模应用。
（3）电力载波
载波电能表直接同集中器通信、集中器同采集器通过载波方式通信，采集器同电能表通过RS485、宽带载波或窄带载波通讯；这种通讯方式施工、维护方便但使用范围仅局限于一个台区。
二、用电采集系统组网模式的选择
在用电采集系统建设的过程中，根据现场实际运行环境不同，集抄组网模式也有同的运行模式，主要有以下几种。
1.RS485总线组网方案.
该方案主站和集中器之间可以通过公用电话线/GSM/GPRS/CDMA/无线电台/光纤等方式通信； 集中器通过RS485总线方式和采集终端、485电表进行通信；采集终端通过RS485总线方式和485电表进行通信；集中器还可以通过级联485端口，和附近的配变监测计量终端或其它集中器进行通信信道的共享。
RS485总线组网方案通信实时性强，可实现可靠的远程断复电控制，但是布线施工难度大、成本高，适用于那些电表集中安装、容易或允许敷设通讯线缆的新建或规范的住宅小区。
2.载波组网方案
该方案主站和集中器之间可以通过公用电话线/GSM/GPRS/CDMA/无线电台/光纤等方式通信，集中器与电表之间直接通过电力线载波方式进行通信，无需采集终端。
这套方案系统简单、成本低，无需布线，工程施工方便；但是通信实时性差，虽然可通过补抄或抄电表的冻结电量来解决数据抄收问题，但是仍然会有个别载波信号特别差的测量点较难实现可靠的远程断复电控制。
载波组网方比较适用于供电半径小的台区，供电线路不应太远、电表分散安装的台区，如农村、单户型的高档住宅小区等。
3.半载波方案
该方案主站和集中器之间通信方式不变，以通过公用电话线/GSM/GPRS/CDMA/无线电台/光纤等方式为主；集中器与电表之间不是直接通信，中间连接了一个载波型采集终端；集中器首先与采集终端通过电力线载波方式进行通信；采集终端与电表直接通过RS485总线方式进行通信。
该方案在系统布线方面得到了简化、适用范围广，比总线方案降低了工程量和成本，但是存在载波通信的通性问题：实时性较差，采用此方案时个别载波信号特别差的安装位置和比较远的电表较难实现可靠的远程断复电控制。
这种半载波组网方案比较适用于供电半径小的台区，供电线路不太远，电表集中安装、楼栋之间不允许敷设通信线缆的的住宅小区。
4.混合组网方案
该方案主站和集中器之间通信方式不变，以通过公用电话线/GSM/GPRS/CDMA/无线电台/光纤等方式为主；对于集中安装的电表，表箱旁边安装载波型采集终端，采集终端与电表之间用RS485总线方式进行连接；集中器与采集终端通过电力线载波通信；对于个别分散安装、且无法连接485通信线的电表，直接安装载波电能表。 混合载波方案适应性较强，但是通信实时性差，采用此方案时个别载波信号特别差的安装位置比较远的电表较难实现可靠的远程断复电控制，适用于供电半径小，供电线路不太远；电表部分集中安装、部分分散安装；楼栋之间不允许敷设通信线缆的小区。
三、用电采集系统载波模式的选择
电力线载波通讯――PLC，是一种通过电线进行数据传输的通信技术。它利用现有电网作为信号的传递介质，使电网在传输电力的同时可以进行数据通讯。这种方式能够有效监测和控制电网中的电力设备、仪表以及家用电器。同时，电力线载波技术即插即用，大大提高了生产、工作和生活效率，在很大程度上节约了布线施工成本，而且其稳定、可靠、丰富的资源系统也易于获取。载波技术主要分为宽带载波和窄带载波两种。
1.宽带载波
宽带载波频段广泛地分布在1～30MHz之间，载波信道多达256/1024个（低速24Mbps/高速200Mbps），同时每只信道宽大，不会被集中干扰，不会出现断线现象，保障实时监控动态范围广。
2.窄带载波
窄带载波频段集中在低频，信道过少，且每个载波信道相对狭窄，容易收到集中干扰而丢失网络链接，无法实现实时监控；动态范围低。因为载波频段靠近AM，滤波技术依然无法有效地防范禁用频段侵入，制约了窄带载波技术发展。
对比两种载波技术，宽带电力线载波技术无论在可行性、最优控制、成本、铺设等诸多因素中更拔头筹。其中最重要的一个原因就是宽带电力线载波技术僅仅使用电网中现有的基础网络作为构架，无需另外花费安装和租用线路和设备就可通过自身技术的优越性提供足够的带宽确保大范围、全面整合覆盖电网中的节点和设备，在数据流量和稳定性方面，具有窄带电力线窄波不可比拟的优势。
结语：用电信息系统建设方案的核心为主站建设方案，远程通信建设方案、最后一公里的组网方案三个模块，本文通过对比目前各种组网方案的可行性、经济性及未来发展的实际需要，帮助实际工作人员根据实际采集环境确定最优化的用电信息采集系统建设方案。
参考文献：
[1]王晓峰.用电信息采集系统发展新趋势.《电力需求侧管理》.2010年05期[59.61]
[2] 何蓓 李辉.供电企业电力信息网扩建方案的设计与实施.电力系统自动化.2006年11期 [105.107]
[3]熊华.宽带用电信息采集系统终端现场投运经验和建议.电力系统自动化.2012年05期[108.111]
作者简介：史逸群，男、1985年1月出生、助理工程师，籍贯甘肃、主要研究电能计量、通信、经济分析、人资管理相关领域。