第一部分：系統建設管理
   
本部分內容涵蓋了從智能電表的總體規劃、過程管控、便民配套設施建設，后期系統運行維護管理四個環節，下面進行分別闡述
 
一、智能計量和智能信息交互
1、  兩種費控模式的電表介紹（詳細表計資料見附件一：智能電表的種類和區別）
1.1遠程費控智能電表
l  主要功能：A、電量計量；B、實時監測；C、信息交互；D、遠程控制；E、電量提醒
l   應用模式：
A.       遠程費控電能表，本地主要實現計量功能，沒有本地計費功能，電能表只是一個計量器具和控制的執行機構；
B.        計費功能主要由遠程主站/售電系統完成，電能表接收遠程售電系統下發的拉閘、允許合閘、ESAM數據回抄指令，數據交互過程需通過嚴格的密碼驗證及安全認證, 遵行DL/T645-2007及其備案文件。
C.        當用戶欠費時由遠程主站/售電系統發送拉閘命令，使用戶斷電，當用戶充值后，遠程主站/售電系統再發送允許合閘命令，允許用戶合閘。
1.2本地費控智能電表 
l  主要功能：A、電能計量計費；B、實時監測；C、信息交互；D、自控制動；E、本地充值繳費功能；F電量提醒
l  應用模式：
A.       支持CPU卡、射頻卡等固態介質進行充值及參數設置。
B.        支持通過虛擬介質遠程實現充值、參數設置及控制功能。
C.        本地費控電能表具有本地付費與遠程付費兩種付費方式，其費控功能都是在智能電能表內部實現。
   1.3費控模式優劣勢分析
 
 
 
 
 
1.4國網公司智能電表應用推廣情況：
l  本地費控為主、遠程費控為輔
l  RS485接口為主、載波表為輔
 
二、用電信息采集系統
1、用電信息采集系統組網模式  
1.1全載波模式：
a、智能電表具備載波通訊功能，可以與集中器直接進行數據通訊。
b、集中器通過GPRS\CDMA\光纖等方式將數據傳輸回供電企業主站。
1.2半載波模式：
a、智能電表通過RS485接口與采集器進行數據通訊，采集器通過載波與集中器進行通訊。
b、集中器通過（GPRS\CDMA\光纖）等方式將數據傳輸回供電企業主站。
.1.3光纖模式
a、將CATV智能用電管理終端安裝在小區每棟居民樓的表箱內、使之與電表通過485端口相連。
b、同時將廣電網絡同軸線也引入表箱，CATV智能用電管理終端與CATVmodem連接。
c、將采集到的電表數據通CATV廣電網絡。經廣電機房，利用光纖傳輸到供電局機房中。在進入供電局機房之前有網絡防火墻對機房網絡進行保護。
1.4通訊方式：
l  上行通訊信道：無線  GPRS  CDMA  光纖
l  下行通道：有線（CATV、RS485、M-BUS）、載波、無線
1.5組網模式優劣勢分析
  
1.6國網公司用電信息采集系統應用推廣情況：
l  半載波為主、全載波為輔（前期）
l  載波為主、RS485\無線為輔（下行）
l  GPRS\CDMA為主、光纖為輔（上行）
1.7國網公司智能電表及采集系統應用管理效果
l  減輕了抄表收費壓力
l  降低了電費回收風險
l  延伸應用擴展性較強（例如：為線損統計、防竊電等提供技術支撐）
2、關于數據安全管理
智能電表應用整體系統架構：營銷系統（SG186）、采集主站（積成主站）、密鑰系統（密鑰+密碼機+ESAM芯片 ）、售電系統（網點+代售點+移動POS）、采集系統（采集終端+智能電表）
2.1密鑰管理系統（用電信息采集）
A.       主站對采集終端的數據讀取過程不加密，主站對采集終端進行身份認證、密鑰更新、參數設置、控制命令等操作時需要加密。
B.        主站對智能電表的數據讀取過程不加密，主站對智能電能表進行身份認證、參數設置、遠程充值、控制命令等操作時需要加密。
C.        本地費控表：售電端驗證購電卡，將充值信息加密后寫入購電卡；智能電表驗證購電卡，將充值信息寫入表內ESAM中存儲；
D.       遠程費控表：充值信息發給主站系統；主站與智能電表相互驗證對方的合法性，主站將充值信息加密后發給電能表，智能電能表將充值信息寫入ESAM中存
E.        采集任務數據管理流程


F.控制任務數據管理流程

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

三、系統建設規劃
系統建設規劃應從覆蓋規劃、費控模式選擇、推廣區域先后順序、配套設施建設、組網模式選擇等方面進行考慮（采集系統規劃設計可參考附件二：智能電表及采集系統建設典型方案）
1、費控模式的選擇標準
l  遠程費控： 通訊信道穩定、傳輸速率較高、便民設施不全
l  本地費控：通訊信道不穩定、傳輸速率不高、便民設施較全
2、采集系統組網模式選擇標準：
l  全載波模式：計量器具分散、安裝調試周期較短、成本控制為主
l  半載波模式：計量器具集中、對穩定性要求較高、資金投入充足
l  光纖模式：計量器具集中、具備光纖條件（CATV）、資金投入充足
3、推廣區域先后排序
l  前期：1、區域欠費率比較高2、沒有輔助抄收手段3、用戶集中程度相對較高
l  中期：1、抄收難度較大2、線路低壓線損率高3、用戶集中程度相對較為分散
l  后期：1、居民抵觸情緒較為強烈2、現場改造實施難度較大
4、覆蓋規劃原則：每個臺區盡量全部改造完，然后盡量一條線路覆蓋完整，這樣可以保證線損統計分析，“四自”應用等，切記為了先完成安裝進度而將條件不好的部分遺留到后期增補。
l  覆蓋順序：按用電性質——按區域覆蓋——按線路覆蓋——按臺區覆蓋
l  輔助配套設施：
A、充值查詢終端
B、查詢終端
C、手持終端網絡
D、ATM自助收費  
E、移動POS
 
 
 
 
 
附件一：
智能電表的種類和區別

前言

國網公司從2009年開始推廣智能電表及用電信息采集系統建設應用，到2013年四川省電力公司已經安裝了700多萬臺智能電表，直屬局使用率達到90%，2013年開始向控股、代管公司推廣使用。
智能電表的型號規格較多，功能不同，使用條件和環境也有不同，為了更好地讓從業者了解和應用智能電表，在此，我們根據國網標準、芯片技術、通訊技術、實施方案從技術和使用的角度，對智能電表的類型、功能、通信方式、應用環境進行詳細的說明和比較，供大家學習交流。
智能電表有單項智能電表和三相多功能智能電表，這里我們先介紹單相智能電表。

一、       單相智能電表的型式和功能

根據國網公司頒布的：Q/GDW 354—2009、Q/GDW 355—2009、Q/GDW 365—2009智能電表標準，單相智能電表分為以下四種類型：
Ø  單相本地費控智能電表：居民用戶用表，用戶需要使用CPU購電卡，智能電表內置控制開關，表內實現費控管理，所以稱為本地費控表。
單相本地費控智能電表主要通信方式為RS-485總線方式。
Ø  單相本地費控智能電表（載波）：居民用戶用表，用戶需要使用CPU購電卡，智能電表內置控制開關，表內實現費控管理，所以稱為本地費控表。
單相本地費控智能電表（載波）主要通信方式是電力線窄帶載波通信方式。
Ø  單相遠程費控智能電表：居民用戶用表，用戶不需要使用CPU購電卡，智能電表內置控制開關，表內不存儲電費信息，由主站進行費控管理，也稱為主站費控。
單相遠程費控智能電表主要通信方式為RS-485總線方式。
Ø  單相遠程費控智能電表（載波）：居民用戶用表，用戶不需要使用CPU購電卡，智能電表內置控制開關，表內不存儲電費信息，由主站進行費控管理，也稱為主站費控。
單相遠程費控智能電表（載波）主要通信方式是電力線窄帶載波通信方式。

二、       四類單相智能電表的比較說明

1、通信方式

Ø  單相本地費控智能電表：通信接口有485總線通信接口和紅外通信接口二種。
主要通信方式為RS-485總線方式，通過485總線將表計用手拉手方式連接在一起，接入采集器的485總線通信接口，采集器通過485總線采集智能電表各種數據，并且轉發主站和集中器的各項命令（例如參數修改、校時等），實現遠程抄表管理。
也可以使用手持紅外抄表器通過紅外通信口，進行現場抄讀電表數據和修改電表參數。
Ø  單相本地費控智能電表（載波）：通信接口有載波通信接口、485總線通信接口和紅外通信接口三種。
主要通信方式為電力線窄帶載波方式，通過載波通信模塊與集中器的載波通信模塊組成本地通信網絡，實現集中器直接采集智能電表各種數據，并轉發主站各項命令（例如參數修改、校時等），實現遠程抄表管理。
也可以使用手持紅外抄表器通過紅外通信口，進行現場抄讀電表數據和修改電表參數。
也可以將集中器和單相本地費控智能電表（載波）用485總線連接，實現通信和集中抄表，但一般不采用這種方式。
Ø  單相遠程費控智能電表：其通信方式與單相本地費控智能電表一樣，不再贅述。
Ø  單相遠程費控智能電表（載波）：其通信方式與單相本地費控智能電表（載波）一樣，不再贅述。

2、算費方式

Ø  單相本地費控智能電表：本地費控智能電表表內的存儲器中存儲有預付電費余額、電價參數、電費計算模型、用電量等信息，電表自身能夠根據實時用電量和對應的電價參數和電費計算模型，計算電費、扣減電費、實時更新電費余額，在表上可以查詢剩余預付電費余額。不依賴于主站和采集設備。
Ø  單相本地費控智能電表（載波）：其存儲數據、算費方式與本地費控智能電表一樣，不再細述。
Ø  單相遠程費控智能電表：單相遠程費控智能電表，表內存儲器只存儲用電信息、狀態參數等，不存儲預付電費余額、電價參數、電費計算模型等，所以電表本身不能進行電費計算和電費余額扣減。該種表的用戶的電費信息都在供電局方的營銷系統（SG186）中計算和扣減，在表上只能查詢到用電信息，不能查詢預付電費余額。
Ø  單相遠程費控智能電表（載波）：其存儲數據、算費方式與遠程費控智能電表一樣，不再細述。

3、費控管理方式

Ø  單相本地費控智能電表：本地費控顧名思義就是在智能電表使用現場進行停送電控制，本地費控表內存儲的預付費余額低于門閥值，電表報警，當余額為零時，表內的控制開關自動斷電。用戶用購電卡重新購電后，需將購電卡插入智能電表插槽內，電表自動閉合控制開關送電。所有停電送電工作都由電表自動判斷并執行，無需主站干預和命令，因此，無論電表與采集終端（采集器、集中器）以及電表與采集主站的通信是否暢通，都不影響對用戶的預付費控制管理。
    從目前現有技術應用看，單相本地費控智能電表的費控管理是最有效的。
Ø  單相本地費控智能電表（載波）：其費控管理方式與本地費控智能電表一樣，不再細述。
Ø  單相遠程費控智能電表：遠程費控智能電表因為表內不存儲電費、不計算電費，所以其電費存儲、電費計算、電費扣減都在供電局飯的營銷系統中完成，欠費時，采集主站遠程向電表下發拉閘命令，電表內置控制開關拉閘斷電。當用戶繳費后，采集主站再遠程向電表下發允許合閘指令，用戶此時需按動表上的合閘按鍵才能實現電表合閘送電。
單相遠程費控智能電表的拉合閘命令（費控管理）從采集主站發出后，需要通過遠程通信和本地通信二級通信才能達到電表端，途中被干擾和被中斷的機率較大，從而影響拉合閘的成功率，特別是使用載波通信，影響更大。目前遠程費控表并沒有真正實現費控管理。
Ø  單相遠程費控智能電表（載波）：其費控管理方式與遠程費控智能電表一樣，不再細述。

4、用戶媒介

Ø  單相本地費控智能電表和單相本地費控智能電表（載波）：本地費控智能電表需要配CPU購電卡，做為用戶購電的媒介。
Ø  單相遠程費控智能電表和單相遠程費控智能電表（載波）：遠程費控智能電表無需固定的用戶媒介，網絡、儲值卡、銀行卡等都可以成為用戶購電的媒介。前提是遠程智能電表通過采集系統與采集主站的通信保持暢通和及時。

5、采集方式

Ø  單相本地費控智能電表和單相遠程費控智能電表：這二種電表的主要通信接口是485總線接口，電表通過RS-485總線方式與采集設備（采集器）相連，再通過集中器與主站進行通訊，實現遠程數據采集和命令控制。這就是我們常說的半載采集模式。適合于集中安裝的表計現場。
Ø  單相本地費控智能電表（載波）和單相遠程費控智能電表（載波）：這二種智能電表的主要通信接口是電力線載波通信接口，通過電力線將智能電表與集中器直接相連實現通信，實現遠程數據采集和命令控制。這是我們常說的全載采集模式。適合于分散安裝的表計臺區。

6、充值方式

Ø  單相本地費控智能電表和單相本地費控智能電表（載波）：本地費控智能電表需要配CPU購電卡，用戶必須持卡到營業廳、自助售電終端、各售電代售點進行充值繳費，依賴于固定和移動的繳費網點，所以繳費網點的建設必須普及廣泛，才能滿足用電戶的需要。
Ø  單相遠程費控智能電表和單相遠程費控智能電表（載波）：遠程費控智能電表不用CPU購電卡，用戶可以到營業廳、自助售電終端、各售電代售點進行充值繳費，如果遠程和本地通信網絡通暢的話，還可以通過互聯網、快捷支付、充值卡、儲值卡等手段隨時隨地進行充值繳費，擺脫對固定和移動的繳費網點的依賴。

7、運行維護

Ø  單相本地費控智能電表和單相遠程費控智能電表：這二種電表通過RS-485總線方式與采集設備（采集器）相連，采集器通過電力線載波與集中器連接通信的半載采集模式。弊端是表計和集中器之間存在二級通信，485總線連接容易存在斷線、虛接問題而影響抄表，安裝調試比較復雜，相對而言運行維護的技術要求較高，運行維護的難度較大。但是使用采集器后，載波通信的節點變少，有利于提高采集成功率。
Ø  單相本地費控智能電表（載波）和單相遠程費控智能電表（載波）：這二種智能電表采用電力線載波通信，通過電力線將智能電表與集中器直接相連實現通信，就是全載采集模式。全載方式安裝方便，影響環節較少，運行維護相對簡單一些。但是載波節點很多，故障判斷困難，對采集成功率的影響要大一些。
 
附件二：
智能電表及采集系統建設方案典型經驗分享

 

前言

國網公司從2009年開始推廣智能電表及用電信息采集系統建設應用，我公司全程參與完整建設過程，從國網新標準跟蹤學習、采集產品設計、檢測、使用到四川省電力公司全面推廣階段的安裝、調試、運行維護，積累了豐富的產品經驗和建設實施經驗。
在工作過程中，我們經常見到供電企業（無論是直屬局還是控股、代管公司）對智能電表的選擇和采集系統采集方案還有很多疑惑的問題，例如：
Ø  選擇哪種智能電表？
Ø  全載方案和半載方案如何選擇？
Ø  哪種方案更穩定、更適用？
Ø  臺區現場環境怎么判斷？
本文將根據我們對國網標準、產品設計、通訊技術、典型方案、實施經驗、常見問題的理解和經驗，從技術和實用的角度進行分析總結，供大家參考交流。

三、       單相智能電表的型式和功能

根據國網公司頒布的：Q/GDW 354—2009、Q/GDW 355—2009、Q/GDW 365—2009智能電表標準，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：智能電表表內實現存儲電費、計算電費、扣減電費、欠費控制，本地停送電。
    單相本地費控智能電表通過RS-485總線方式與采集設備進行通訊，實現遠程抄表。
Ø  單相本地費控智能電表（載波）：智能電表表內實現存儲電費、計算電費、扣減電費、欠費控制，本地停送電。
單相本地費控智能電表（載波）通過載波方式與采集設備進行通訊，實現遠程抄表。
Ø  單相遠程費控智能電表：電能表內不存儲電費、不計算電費，電費存儲、電費計算、電費扣減在遠程售電系統中完成，售電系統遠程向電表下發拉閘、允許合閘指令，以執行停電、恢復供電。
單相遠程費控智能電表通過RS-485總線方式與采集設備進行通訊，實現遠程抄表，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、續費恢復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備進行通訊，實現遠程抄表，遠程控制停送電。

四、       用電信息采集系統的采集方案分類

根據國網公司《電力用戶用電信息采集系統系列標準》，四川省公司確定采用窄帶電力線載波技術做為用戶用電信息采集系統建設方案中本地通訊方式，典型采集方案分為全載波模式和半載波模式兩類。

1、全載波模式

全載波模式：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據，集中器與系統主站的遠程數傳通信采用無線公網(GPRS/ CDMA)，集中器與載波型電能表組成本地載波通訊網絡，抄表數據采用窄帶電力線載波完成抄表收集。
全載模式的系統結構圖見圖1。

2、半載波模式

半載波模式：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據傳輸網絡，采集器與電能表之間的抄表數據通信網絡采用RS-485總線方式，集中器與采集器的本地數據通信網絡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據。

五、       采集方案選擇制定要素

    供電企業在智能電表和用電信息采集系統規劃建設中，如何選擇智能電表類型和用電信息采集系統采集方案？需要從以下幾方面進行綜合考慮而選擇。

1、表計選用

    表計類型的選擇決定了用電信息采集系統采集方案，選擇載波型智能電表應該對應全載波模式的采集方案，選擇485總線型智能電表應該對應半載波模式采集方案。智能電表類型選擇應該從考慮以下因素。

1.1現場安裝條件

在表計集中安裝的新建小區、多層樓房、電梯公寓等環境，適合于選擇485總線型智能電表，采用半載波模式，在集中表箱內安裝一個采集器，用485總線連接電表，采集該表箱內所有電表數據，選擇依據是：
Ø  485總線采集電表數據，快速準確；
Ø  集中式表計安裝實施可靠方便；
Ø  總線型智能電表價格低于載波型智能電表，總體造價低；
Ø  采集器與集中器之間的載波通訊不能正常通訊的情況下，可以用手持抄表器在各表箱處通過采集器，紅外抄收電表的數據。
在表計分散安裝的供電環境，特別是農村分散居住的村落、鄉鎮、城區內沒有進行線路改造，沒有進行表計集中安裝的老居住區。因表計分散，施工難度較大，無法用485總線連接，適合于選擇載波型智能電表，采用全載波模式，以配變臺區的集中器直接對載波表計進行集中采集，不能跨越配變臺區，能清晰管理配變和其下表計的關系，一般一臺變壓器下帶200—300只表較合適。

1.2線路條件

電力線載波通訊是一種通過電力線，利用載波通訊方式傳輸數據的通訊方式，對于電力系統來講，其最大優點是：電力線自成網絡，無需再建通訊網，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的過程中很容易被干擾，導致產生誤碼、掉數據包、中斷等，通訊成功率低，低壓電網連接著眾多的用電設備，不斷地產生諧波干擾和脈沖干擾，阻斷載波通訊信號。
載波通訊需要自組網，各載波節點間的距離不能太長，一般在30—50米之內比較合適，太遠則通訊易中斷，載波通訊組網的最佳范圍在500米以內，因此一個臺區的供電半徑最好在500米以內。
載波自組網需要有一定數量的載波節點，節點太少，組網路徑就少，節點間距離稍微遠點，穩定性降低。節點太多，超過1000個，集中器的管理負荷太大，通訊時間太長，容易被中斷。因此，200—300只表或載波節點的臺區，載波效果比較好。
因此，在新建小區、電網線路比較干凈的農村公變臺區、供電半徑在500米以內、臺區內表計數量在200—300左右的臺區，適合于選用載波型智能電表，采用全載模式建設方案。

2、運行維護能力

遠程采集系統是否能夠正常使用與供電企業的運行維護能力有直接關系，與所采用的采集方案也有很密切的關系。
全載波采集方案中只有載波表和集中器，因載波通訊的不穩定性和干擾的隨機性影響，隨時有表計不能抄讀到數據，并且會隨機出現，例如：這次有10只表沒有抄到，下次可能有15只表沒有抄到，而且這25只沒有抄到數據的表還可能沒有一只是重復的，故障原因可能有：表計壞、電力線干擾、載波模塊壞、載波路由混亂、中繼鏈路斷裂等等，因此維護人員判斷故障原因，處理故障問題的難度和工作量都較大，對供電企業的運行維護人員的素質、技能的要求都比較高。
半載波采集方案中，可以利用采集器采集并存儲同表箱內的所有電表數據，再傳送給集中器和采集主站，故障問題判斷比較容易，例如：如果是同表箱內單只表沒有抄到，表計壞的可能性最大；如果整個表箱都沒有抄到表，采集器的問題較大。采集器的數量大大少于表計的數量，故障排查和處理的工作量都要小于全載波方案，對供電企業運行維護人員的數量和素質上的要求相對較低。
但是，無論是全載方案還是半載方案，建議供電企業將采集系統的運行維護工作向外委托給專業的采集系統運維公司來承擔，以保證系統的有效、穩定使用。

3、資金投入

    全載波方案需選用載波型智能電表，總體造價高于半載波方案。舉例分析：一個1000戶的新建小區，有2臺變壓器供電，表箱多樓層集中安裝，一個表箱內裝表20只，如果采用全載波方案，需要1000只載波表，2臺集中器，載波型智能表與485總線型智能電表的價格差大概在60—70元左右，半載波方案表計費用減少6—7萬元，而增加采集器的費用僅需2—3萬元，因此半載波方案較全載波方案節省建設資金。

六、       經驗分享

半載模式和全載模式是智能電表實際應用中的兩種典型設計方案，分別有各自不同的技術特點和優勢，同時都存在明顯的缺陷，兩種模式適用于不同的臺區環境和電力線路條件，不能選擇單一的采集模式。在選擇智能電表類型和設計采集方案時，建議供電企業可以選擇多種智能電表類型，不要只選擇一種類型，可以根據本文介紹的應用模式，結合臺區現場安裝條件、線路條件、資金預算、運行維護能力，選擇最適合的采集方案模式，才能達到理想的使用效果。