一、單相智能電表的型式和功能

根據(jù)國網(wǎng)公司頒布的智能電表標(biāo)準(zhǔn)：
Q/GDW 354—2009     《智能電能表功能規(guī)范》
Q/GDW 355—2009     《單相智能電能表型式規(guī)范》
Q/GDW 365—2009     《智能電能表信息交換安全認(rèn)證技術(shù)規(guī)范》

單相智能電表分為以下四種類型，通訊和費控方式上有所差別：
Ø 單相本地費控智能電表：通過CPU卡、射頻卡等固態(tài)介質(zhì)購電，并將預(yù)購電費充入智能電表中。電表內(nèi)存儲預(yù)購電費余額，電表內(nèi)隨時計算所用電費，并及時扣減預(yù)購電費，當(dāng)預(yù)購電費余額小于或等于設(shè)定的報警金額時，電能表以顯示屏常亮方式提醒用戶；當(dāng)透支金額低于設(shè)定的透支門限金額時，電能表內(nèi)的負(fù)荷開關(guān)中斷，停電；當(dāng)用戶再次購電，并電能表通過讀卡，接收到有效的續(xù)交電費信息后，電能表內(nèi)的負(fù)荷開關(guān)連通，恢復(fù)供電。
單相本地費控智能電表通過RS-485總線方式與采集設(shè)備進行通訊，實現(xiàn)遠程抄表，本地（表內(nèi)）控制停送電。

Ø 單相本地費控智能電表（載波）：購電、電費存儲、電費計算、電費扣減、報警提醒、欠費停電、續(xù)費恢復(fù)供電等方式都與單相本地費控智能電表相同。
單相本地費控智能電表（載波）通過載波方式與采集設(shè)備進行通訊，實現(xiàn)遠程抄表，本地（表內(nèi)）控制停送電。

Ø 單相遠程費控智能電表：電能表內(nèi)不存儲電費、不計算電費、不顯示與電費、電價相關(guān)信息，電費計算在遠程售電系統(tǒng)中完成，預(yù)購電費余額存儲在售電系統(tǒng)中，電能表接收遠程售電系統(tǒng)下發(fā)的拉閘、允許合閘指令，以執(zhí)行停電、恢復(fù)供電。
單相遠程費控智能電表通過RS-485總線方式與采集設(shè)備進行通訊，實現(xiàn)遠程抄表，遠程控制停送電。

Ø 單相遠程費控智能電表（載波）：購電、電費存儲、電費計算、電費扣減、欠費停電、續(xù)費恢復(fù)供電等方式都與單相遠程費控智能電表相同。
單相遠程費控智能電表（載波）通過載波方式與采集設(shè)備進行通訊，實現(xiàn)遠程抄表，遠程控制停送電。

二、載波通訊技術(shù)簡述

電力線載波通訊——簡單的說，就是將通訊信號經(jīng)過某種方式（如FSK、PSK、擴頻、OFDM）調(diào)制以后，加載到電力線上，通過電力線傳輸?shù)竭h處。對于電力系統(tǒng)來講，其最大優(yōu)點是：電力線自成網(wǎng)絡(luò)，無需再建通訊網(wǎng)，無運行費用。缺點是：低壓載波點與點之間通訊距離短；通訊信號在電力線上傳輸?shù)倪^程中很容易被干擾，導(dǎo)致產(chǎn)生誤碼、掉數(shù)據(jù)包、中斷等，通訊成功率低。
由于低壓電網(wǎng)連接著眾多的用電設(shè)備，每種用電設(shè)備都對電網(wǎng)有不同程度的噪聲污染（諧波、脈沖等），特別是一些開關(guān)電源設(shè)備、非線性用電設(shè)備和大功率變頻設(shè)備等，用電設(shè)備的接入和斷開是隨機性的，干擾隨機產(chǎn)生。電力線路上的噪聲干擾源包括脈沖噪聲和等幅振蕩波干擾，脈沖噪聲具有瞬間、高能和覆蓋頻率范圍廣的特點，因而對于載波信號 傳輸?shù)挠绊懴喈?dāng)大，不僅會造成信號誤碼率高，使得接受裝置無法正確接受；另外，它還有可能使接收設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生自干擾，嚴(yán)重影響整個系統(tǒng)的工作。
目前低壓載波無法做到實時通信成功率100%的地步，現(xiàn)在國網(wǎng)公司要求也只能是24小時抄收率96%，要想提高成功率有兩個方法: 一是提高點對點的傳輸能力, 二是利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的原理，采用中繼和路由的方法提高通信的實時性和可靠性，提高組網(wǎng)的能力。提高點對點能力能夠擴大兩個設(shè)備間的傳輸距離, 提高組網(wǎng)能力能使信息通過相鄰設(shè)備進行轉(zhuǎn)發(fā)傳遞, 達到全面覆蓋。
國網(wǎng)公司《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)系列標(biāo)準(zhǔn)》，將窄帶電力線載波確定為用戶用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)方案本地通訊方式。

三、居民智能電表采集系統(tǒng)的典型設(shè)計方案及應(yīng)用環(huán)境

根據(jù)以上四種智能電表類型，根據(jù)國網(wǎng)公司《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)系列標(biāo)準(zhǔn)》，對于采用窄帶電力線載波技術(shù)建設(shè)的用戶用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)方案中，設(shè)計了幾種居民臺區(qū)典型設(shè)計方案。

1、全載模式

全載模式：載波集中器＋單相本地或遠程費控智能電表（載波）。
集中器與載波型本地（遠程）費控智能電表直接交換數(shù)據(jù)，集中器與系統(tǒng)主站的遠程數(shù)傳通信采用無線公網(wǎng)(GPRS/ CDMA)，集中器與電能表組成本地載波通訊網(wǎng)絡(luò)，抄表數(shù)據(jù)采用窄帶電力線載波完成抄表收集。

因為集中器與載波表之間使用供電用的電力線進行直接通訊，安裝非常方便，適用于用戶分散，用戶表計分散安裝的供電環(huán)境，特別是農(nóng)村分散居住的村落、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、城區(qū)內(nèi)沒有進行線路改造表計集中安裝的老居住區(qū)。以配變臺區(qū)進行集中采集，不能跨越配變臺區(qū)，能清晰管理配變和其下表計的關(guān)系。一般一臺變壓器下帶200—300只表較合適。
全載模式下要求集中器帶表數(shù)量不能太多，也不能太少，表多了集中器通訊負(fù)荷太大，管理不過來，表少了路由組網(wǎng)的節(jié)點就少，組網(wǎng)效果不好。

2、半載模式

半載模式：集中器＋采集器＋本地或遠程費控智能電表
集中器、采集器和電能表組成本地兩級數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，采集器與電能表之間的抄表數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)采用RS-485總線方式，集中器與采集器的本地數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)采用窄帶電力線載波方式。采集器采集多個電能表電能信息，集中器與多個采集器交換數(shù)據(jù)。



半載模式適用于城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)中的新建小區(qū)和表計集中安裝的臺區(qū)，一個表箱中有多只表計集中安裝，采集器通過485總線將表計連接起來，485總線通訊速率快、數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確、穩(wěn)定，在采集器與集中器載波通訊不通暢的情況下，采集器任然可以抄表和存儲數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、完整、不丟失。通過采集器后，集中器可以采集管理的表計增加很多，可以采集管理上千只表計，經(jīng)濟性很高。

四、全載模式和半載模式應(yīng)用效果比較

1、全載模式的使用效果

全載模式下，集中器到電表，無通訊連接線，易于安裝、管理、維護。載波通信成功率達不到100%，需要多次重復(fù)采集才能獲取全部數(shù)據(jù)。
如果使用本地費控載波表，由表計存費、算費、停送電，對采集間隔及時效性要求不高，對采集成功率的要求也不高，但必須配套方便的購售電條件和提高農(nóng)民的自我操作能力（在農(nóng)村和鄉(xiāng)鎮(zhèn)實現(xiàn)難度較大）方可使用，因此不提倡使用載波型本地費控智能電表。
如果使用遠程費控載波表，由主站存費、算費、停送電，采集系統(tǒng)需要每天進行多次遠程抄表，對主站到表計的通訊實時性要求很高，載波通訊本身就很不穩(wěn)定，該停電的停不了，該送電的送不了，對供電企業(yè)和用電戶都是很大的麻煩。但是，在實際應(yīng)用中，如果一個載波通訊區(qū)域內(nèi)，通訊節(jié)點比較多（200左右），節(jié)點間距離比較近（50米以內(nèi)），通過路由管理和多級轉(zhuǎn)發(fā)傳遞，可以形成一個通訊網(wǎng)絡(luò)，覆蓋每個通訊節(jié)點，實際采集成功率和穩(wěn)定性都還比較高，有些甚至可以達到100%；農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、老線路小區(qū)中，各種用電器和變頻設(shè)備不多，使用率不高，脈沖和諧波干擾較少，線路相對比較干凈，載波通訊的效果也要好很多，從實際使用效果看，大部分全載模式小區(qū)（表計數(shù)量在100至200只左右，電力線路比較干凈）的抄表率和雙向傳輸成功率都比較高，比較穩(wěn)定。如果節(jié)點數(shù)不多或節(jié)點間距離遠了，效果會明顯降低，甚至?xí)�出現(xiàn)“孤島”現(xiàn)象，有些表計怎么都抄不到表。

2、半載模式的使用效果

半載模式下，因為接入了采集器有效的避免數(shù)據(jù)由于載波通信信道的不穩(wěn)定造成的不完整，每個采集器通過485總線采集同一表箱內(nèi)的電能表實時數(shù)據(jù)和凍結(jié)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，一秒鐘一只表，速度很快，能夠保證數(shù)據(jù)的同時性，抄收率100%（除了表計本身已壞）。該方式非常適合于新建小區(qū)、電梯公寓、已進行了表計集中改造的小區(qū)，這些小區(qū)的表計采用單元集中或多樓層集中。同時采集裝置和計量裝置分離，之間的RS-485接口形式規(guī)范統(tǒng)一，易于分專業(yè)管理和施工，對計量裝置本身無特殊要求。
城區(qū)內(nèi)的小區(qū)和電梯公寓，規(guī)模大，居民戶數(shù)多，每個變壓器下帶的用戶數(shù)一般都有500至上千戶，加之城區(qū)用戶各種用電器很多，使用頻繁，電力線路上的干擾大得多，表太多和干擾大，因此，不建議采用載波型本地或遠程費控智能電表的全載模式，載波表的投資成本相對較高。
從實際使用效果看，半載模式增加了采集器，采集器與集中器采用載波通訊，采集器數(shù)量遠少于表計數(shù)量，載波組網(wǎng)的節(jié)點數(shù)比較少；相鄰的采集器幾乎都要間隔單元或間隔多個樓層，采集器之間的距離較遠；小區(qū)線路的干擾較大；以上因素造成半載模式的載波通訊成功率和穩(wěn)定性比采用全載模式的臺區(qū)要低一些。與全載波模式相比數(shù)據(jù)完整性和同時性能夠保證，有利于線損分析。
在城區(qū)，購售電網(wǎng)絡(luò)齊全，購電方式多，用電戶的基本素質(zhì)相對較高，自我操作能力強，適合采用本地費控智能電表，采用半載模式，設(shè)計采集方案，費控和停送電都由智能電表本地控制，不依賴載波通訊信道的通暢與否。

五、合理選擇和設(shè)計2種模式

半載模式和全載模式是智能電表實際應(yīng)用中的2種典型設(shè)計方案，分別有各自不同的技術(shù)特點和優(yōu)勢，同時都存在明顯的缺陷，2種模式適用于不同的臺區(qū)環(huán)境和社會環(huán)境，不能簡單比較2種模式的優(yōu)劣。在做采集系統(tǒng)方案設(shè)計時，可以根據(jù)本文介紹的應(yīng)用模式，結(jié)合臺區(qū)現(xiàn)場條件和社會環(huán)境，選擇最適合的模式，才能達到理想的使用效果。