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(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

自2009年7月国家电网规划了智能电网的发展蓝图，实现电力能源的优质高效利用，实现电网运行的可靠、可控。作为智能电网的终端设备，智能电表在智能电网的建设中起着至关重要的作用。智能电表除具备用电计量功能外，还兼顾用电信息远程收集、用户信息呈现、防窃电、电量告警等功能。为提高电力资源的利用效率，目前国家实行峰谷分时电价等计价方式，这就需要智能电表的远程抄表系统，实现分时电价统计，时段电量控制。

1 智能电表的发展及现状

智能电网作为“十二五”期间重要的经济刺激项目之一，至2015年已经进入全面建设阶段。其中，智能电表作为智能电网的基础设备，已进入强劲增长态势。

我国在2000年以后开始逐步使用预付费电表，在电量计量的基础上，增加了预付费控制功能，实现用户先买入电量，再使用的有条件供电控制。随着电子技术的发展，电表配合现代通信技术、计算机技术，实现了远程抄表的自动化功能[1]。这样有助于降低人工成本，通过对电力数据的分析，可以有效分配电网资源，提高电能的利用效率。

“十三五”期间，国家电网继续推广智能电表的配套采集建设，2016～2017年，国家电网重点要实现用电信息采集系统全覆盖，两年新增采集用户7 885万户(包括采集终端780万台)，两年投资约95亿元。

目前，智能电表已经具备用户用电信息存储、双向计量、测量精度高、使用寿命长等特点。能够满足用户查询、分时计价、阶梯电价、充值卡购电、网上充值等功能。

2 远程抄表技术

为实现智能电表的信息近距离采集、维护，智能电表集成了485通信模块、红外通信模块。为便于电力部门远程数据收集，智能电表已逐步集成远程抄表系统，实现电表信息的双向交流。智能电表的远程抄表系统一般由计量单元、采集器、集中器、数据管理层、综合应用层组成。采集器收集电表信息，再将数据通过集中器的移动通信模块传输至以太网，以便供电部门综合管理。

图1 智能电表远程抄表系统结构图

数据采集层的采集器和集中器是远程抄表系统的关键器件。即可将电表数据通过上行通道传输至数据管理层，又可将数据管理层的指令下行至电表，实现电表的智能通信。

目前电表通过RS485或低压电力线载波传输技术，通过有线方式将电量等信息传送至采集器。RS485总线技术具有较快的通信能力、抗干扰能力强、传输信号稳定、可靠性高、低功耗、传输距离远等特点。但是走线繁琐，维护困难。低压电力线载波传输是通过既有电力线缆传输数据，具有无需另架设网络线路、传输速度快、传输距离远等特点。但只能应用于单相电网中，且易受电力网络固有脉冲影响，易受低压电器的电磁干扰。电力负荷程度严重影响着低压电力载波的数据传输距离，在电力线缆低负荷运行时，信号传输距离可至几千米。在高负荷时，却衰减至几十米[2]。

电表数据信息在采集器至集中器的传输一般采用无线通信技术，目前常用的有蓝牙、Zigbee、LoRa、NB-IoT等技术。

蓝牙技术具有低成本、数据传输稳定，可采用调频技术，减少同频干扰。但是蓝牙技术传输距只有几十米，适合小范围，电表数量较少的场合[3]。

ZigBee技术具有低功耗、低成本、工作可靠等特点，带载能力强，可带65535个通讯模块。ZigBee技术类似于移动网络基站，标准传输距离可至几千米。ZigBee具有无线自组网功能，模块间就近组网，形成稳定、远距离数据传输。当链路中某一数传模块故障时，其他模块会重新自动组网，隔离故障模块，实现电表数据的不间断传输。但是ZigBee的衍射能力弱，穿墙能力弱，障碍物对信号影响大，在建筑密集区域需要考虑数据传输的信号强度的问题。

Lora技术具有低功率、网络连接可靠、抗干扰性强、传输距离远、低成本等特点。LoRa网络采用全球免费的频段， 一般在智能电表或采集器中集成LoRa模块，然后通过LoRa网关控制，实现数据的双向通信。在低功耗的前提下，实现超远距离传输，最高可达到几十千米的传输距离，即使在密集的城市群，也可达到2千多米的传输距离。LoRa网关可实现对通讯模块的精准定位，便于网络的维护。内置LoRa技术的网关或集中器可实现多信道的数据处理，但随着LoRa的设备和网络部署的增多，互相之间会形成频谱干扰。

NB-IoT是IoT领域的一个新兴技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接。NB-IoT具备功耗低、传输远、运营成本低、支持多用户访问等优势。NB-IOT具有超强连接能力，在同一基站下，可以比现有无线技术提供50倍以上的用户接入数。支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络结构。目前国内三大运行商积极推进NB-IoT网络的基础设施建设，因此NB-IoT无需重新建网。NB-IoT适用于远距离低速数据传输，特别是非实时低频次数据传输，因此NB-IoT非常适合应用于无线抄表领域。

3 远程抄表系统的应用

蓝牙技术是最早应用于远程抄表系统的技术之一，已具备成熟的技术应用。目前，市场提供多种蓝牙模块，可与各种类型的电表(如单相电表、三相电表等)良好配合。同时，蓝牙技术无需另架设基站，大大节约了应用成本，在酒店、出租型公寓等小型区域内得到了广泛应用。

ZigBee技术的自组网功能，有效的降低了智能电表的维护成本，利于智能电表的故障诊断。短距离内，ZigBee技术的抗干扰能力强，因此一般用于大型工厂等环境复杂的场所。

Lora技术的低功耗、带载通讯模块多、传输距离远等特点，使其常用于偏远或地况条件特殊的城镇，例如山区、牧区等区域。

NB-IoT技术可利用运营商的基站网络，能够很好的衔接城市网络。虽然需要支付一定的运营费用，但是对于几十、百万以上常驻人口的城市，避免了基础设施的建设，利用现有高效、快速的网络，已经大大节约了运营成本。NB-IoT技术作为新兴技术，能够远距离通信，实现大量用户的快速接入访问，实现高效的数据通信等特点，使其在城市中的智能电表领域得到大量的应用。

我公司的水源地架空线路分布较广，最远距离离厂区约为25 km，用电设备分散，设备间隔距离较远，给抄表工作带来很多不便，为便于井群设备用电量管理，于2016年，我公司采用了应用ZigBee技术的智能电表，用于远程电量信息采集。再通过集成移动卡的集中器，通过移动基站，将电表数据传输至信息管理系统。使用此类智能电表后，极大的方便了我公司的电量管理工作，实现设备用电量的实时监控，便于设备的维护管理。

4 智能电表远程抄表技术展望

智能电表的远程抄表技术的普及应用，将大幅度的降低企业的运作成本，便于电力部门了解用户对电力的使用情况，同时方便用户对用电信息的查询。实现电能的智能化利用，提高经济效益，保障人们对智能电表的合理需求。随着通讯技术的发展，智能化系统正日益完善，智能电表的远程抄表技术正呈现多样化的发展趋势，不同的技术应用于不同的场景，最终实现智能电表的全面覆盖，实现国家的智能电网战略。

[1] 燕飞.浅谈电能表发展历程[J].建筑工程，2016:28-29

[2] 胡长辉.浅谈智能电表及远程集中抄表现状及存在的问题[J].能源·电力，2005-2006[2013]18-0094-03

[3] 宋亚莉,任芳.针对远程抄表技术的综合讨论[J].科技创新与应用,2016(24)