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。

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，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。

二、      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。
半載模式的系統結構圖見圖2。

圖1：全載模式系統結構圖

圖2：半載模式系統結構圖

三、      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。

四、      經驗分享

半載模式和全載模式是智能電表實際應用中的2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，2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。
另：相關話題可以參考同類文章《智能電表采集系統全載模式和半載模式應用概述》，歡迎供電企業業務人員參與交流探討。