谭志强1，黄懿2
（1.华北电力科学研究院有限公司，北京100045；2.北京煜邦电力技术有限公司，北京100045） 摘要：介绍了自动抄表系统（AMR）及其分类，以及在国内外的发展历史。结合典型AMR的组成和总体结构简述了AMR中应用的主要技术，及电能计量技术、通信及网络技术、计算机软硬件技术等领域的技术进步对AMR 发展的促进作用。总结了AMR应用中存在的系统可靠性、系统兼容性、低压电力线载波通信等主要问题，并根据中国电力营销现代化、信息化的发展进程预测了AMR的发展趋势。 关键词：自动抄表；电能计量；通信协议；低压电力线载波；GPRS
中图分类号：TM934，TP274+.2文献标识码：A文章编号：1001-1390（2009）01-0001-05 The D evelopment of Technology in Automatic Meter Reading
TAN Zhi-qiang1，HUANG Yi2
(1.North China Electric Power Research Institute,Beijing100045,China.2.Beijing YUPONT Electric Power
Technology Co.,LTD,Beijing100045,China)
Abstract:In this paper AMR(automatic meter reading)is defined and classified.We also introduce the developing processing of AMR in both aboard and domestic.After description the structure and main part of AMR we list the main technology in AMR field.The rapid development of electric power metering technology,communication technology,network technology and computer technology have had a significant impact on AMR.And we discuss several main problems in AMR field,such as system reliability,system compatibility and power line carrier communication.With the development of electric power marketing information and management system,AMR will play the more and more important role and AMR itself will develop quickly.
Key words:AMR(automatic meter reading),electric energy metrology,communication protocol,PLC(power line communication),GPRS
0引言
自动抄表系统AMR（automatic meter reading）是一种基于计算机、通信技术的数据采集、传输、处理系统，是抄表方式的一种技术进步。自动抄表系统也被称为远程（方）抄表系统，主要是指对积算式计量仪表或者说公用事业计费用仪表例如电能表、水表、煤气表、热表等的自动读取。它通过模仿
人工读表、记录、核算，形成帐单式的收费流程，为计量和结算服务。因此对指示仪表、监视仪表的数据采集和读取应不属于自动抄表的范围，因为这些仪表主要是用来对过程和状态进行监测。AMR有多种分类方法，根据被测量的物理意义或者测量表的种类可分为：电能量自动抄表系统、水表自动抄表系统、煤气表自动抄表系统等。根据通信信道的不同可分为：电话（PSTN）抄表系统、
GPRS抄表系统、无线电抄表系统、低压电力载波抄表系统等。
AMR的试点和应用始于20世纪80年代，在20世纪90年代得到较快的发展。美国《电世界》、《输电与配电》、IEEE文选《动力传输分册》等自1992年起每年都有关于“自动抄表”的专题文章，在许多供电、配电自动化和需方管理的国际会议上也有大量的AMR论文，美国1986年就建立了自动化抄表技术协会(AMRA)，欧洲也在90年代成立了欧洲自动抄表技术协会（EUROAMRA）和英国自动抄表技术协会（UKAMRA）。90年代以来，每年美国《输电与配电》的《购买指南》专辑都将AMR列为专栏，AMR已经形成了一个新的产业部门[1]。中国自动抄表应用方面几乎与世界同步，其技术发展也非常快，应用案例较多，特
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别是在关口电能计量计费系统方面（TMR）和大用户无线电负荷管理和控制系统方面[2-3]。AMR制造厂家也非常多，在1998年国家电力公司举办的“全国电能计量和用电管理新技术新产品展览会上”参展的100多家电度表、负控生产企业都有AMR产品展出。
1自动抄表技术（AMR）的发展历程
1.1国外自动抄表技术的发展历程
国外对自动抄表技术的研究可能始于上世纪70年代，但其应用时间要晚些。1982年法国EDF用EUR101系统实现对600个大用户采集数据，英国的THORNEMI系统利用公用电话网实现了自动抄表，同年瑞士landis/GYR的SCTM规约用于瑞典的自动抄表，1985年日本九州电力公司试用配电载波于远方读表和负荷控制，西德、澳大利亚、美国等国家先后有AMR系统投入运行。但由于投资大，上述系统仅用于联网线、大用户结算和部分居民AMR试点[4，5]。1990年以后，AMR得到较快的发展，据不完全统计1994年美国装有314,063个带AMR部件的电度表，加拿大魁北克电力系统装有64,000个AMR[6]。另外为了满足美国加州电力市场ISO方案的要求，美国最大的电能计量计费系统(TMR)于1998年投入运行。在国外AMR的发展过程中，瑞士的landis/GYR，美国的Itron等是最有代表性的公司。
1.2国内自动抄表技术的发展历程
上世纪80年代末90年代初，中国开始了自动化抄表系统的试点工作。1989年全国第一套跨省网的电量计费系统在华北电网投入运行[7]，北京供电局的电话抄表系统在90年代开始投入运行；从80年代末期到90年代全国各供电企业基本建立了无线电电力负荷控制系统，其主要建设目的是控制负荷，但也逐渐用于大用户的电能表抄表；1994年以列居民集抄系统进入中国，全国各地供电企业大多都开展了低压电力载波技术试点。但由于仓促上马，试点效果不好，到2001年其应用处于停止状态。与此同时，随着电力市场化的开始，1994年华北电网TMR系统C500（瑞士Landis Gyr的产品）投入运行，1995年华中电网TMR系统C2000（瑞士Landis Gyr的产品）投入运行，1999年华东电网TMR系统AMV-90(美国UTS的产品)开始建设。到2001年几乎所有网、省调都已建成电能量计量计费系统，但由于中国电力市场建设速度较慢，这些系统没有发挥应有的效果。2004年现场用电管理终端作为负控和抄表需求的融合产品产生，并陆续在浙江电网和广东电网大量推广使用，据报道广东电网公司大客户负荷管理系统已覆盖全省21个地市供电公司，到2007年一月广东已有负荷管理终端12万户[8]。2005年国家电网公司颁布《关于加强电力营销现代化的建设意见》的406号文后，从2005年到2007年各电力公司基本实现了发电侧、供电侧及终端侧315kVA及以上大用户的电能自动抄表，全国估计有几十万个AMR采集终端投入应用，是目前世界发展最快的AMR市场。
1.3自动抄表技术及产品的更新换代
医疗箱国内自动抄表领域的实践几乎与国外同时起步，大约在80年代末90年代初，但其在基础技术、产品化
自动打蜡机、产品标准的形成方面却落后于国外，特别是高档AMR产品——
—电能计量计费系统(TMR)方面。所以上世纪90年代中期，瑞士landis/GYR的C500/C2000，美国UTS的AMV-90系统几乎占据了国内所有的高端计费系统市场；低压电力载波的核心技术也基本在国外公司的手中；并且产品价格昂贵。但基于230MHz的无线电负控系统从上世纪90年代初开始推广应用，中国公司基本掌握其主要技术，并且推广应用效果良好。本世纪初国内高端AMR产品技术水平得到了长足进步，从2004年开始，各电力公司根据电力市场的最新发展，陆续开始了TMR系统的更新换代，其产品全部都是国内公司生产的具有独立知识产权的产品。目前高端AMR领域（TMR）已彻底打破了国外的垄断，形成国内产品一统天下的格局。其中主站系统以南瑞、北京煜邦、中国电科院为代表；厂站终端生产以北京煜邦、东方电子、广州科立、浙江创维为代表；在中端AMR方面，基于GPRS/CDMA的电力负控终端产品完全成熟，达到国际先进水平，并且大量投入应用，其主要代表有湖南威胜、杭州华隆、北京煜邦、南京新联等。低端AMR主要用于居民集抄，其产品制造水平和应用水平低于国际水平，国际上美国ITRON公司的无线AMR产品代表此方面的最高水平，意大利ENEL公司在低压电力载波AMR推广应用上做了大量的工作，代表着这方面的最高水平。
2自动抄表系统的结构和主要技术
2.1自动抄表系统的组成及总体结构
自动化抄表系统由计量仪表、采集器、通信信道、主站组成。其中计量仪表是系统的基础，它决定系统的测量性质和准确性；采集器是联系计量仪表和主站的桥梁，是数据缓存和传输的中继站，是AMR的标志性部件；通信信道是抄表数据传输的媒介，是AMR 的关键，它决定系统的性质；主站是AMR系统的指挥调度中心和应用表现层，主要用来发出抄表命令，是数据存储和处理中心。AMR系统既可采用主站--
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采集器—计量仪表的三层连接结构、也可采用主站直接和仪表通信的两层连接结构或其混合连接结构。下面以电能计量计费系统（TMR ）为例说明AMR 的总体结构，其它AMR 系统的组成和总体结构与此相似，但可以简化。
电能计量计费系统，也叫电能自动计费系统，tele -meter reading (TMR)，是电力市场重要的技术支持系统，用于对网间输送电和发电厂上网关口电能计量数据进行自动采集、远传、存储、分析和处理，主要目的是为电力市场运营提供基础数据，同时为电量平衡和
网损监测、
分析提供技术手段。TMR 一般以省或区域电网为单位建设、运行。其特点是电能计量装置分布
广，交换电能量数量大，对电网的稳定有较大的影响，因此其重要性不言而喻。图1是TMR 的主要结构框图，系统主要由高性能数据服务器、
应用服务器、通信采集服务器、电能数据采集装置（ERTU ）等硬件和大
型商用数据库和操作系统及专用应用软件构成。要求整个系统稳定性高，能连续运行。为了保证系统的可
靠性和对电能数据采集的及时性，系统主站与ERTU 进行通信，主信道一般采用网络方式，主站与ERTU 的通信协议应采用《电力系统电能累计量传输配套标
准DL/T719》
，同时还可以选择DNP 、SCTM 等通信协议，系统兼容性较强。电能数据采集装置ERTU 在TMR 中起着非常重要的作用，被命名为电能量远方终端，主要用于对发电厂上网电能计量、网供电能计量表等重要购售电关口电能表数据采集和监视。ERTU 一般由32位CPU 构成，为便于软件的维护和修改，一般要求有操作系统支持软件的运行。要求其MTBF 大于15年，是高档的电量采集设备。2.2电能计量技术的进步和AMR 的发展
AMR 不是计量器具，它是抄表的一种方法，所以计量仪表是AMR 系统的核心，决定AMR 系统的性
质和准确度，保证AMR 系统计量的可追溯性。传统的电能表是根据电磁感应原理制造的机电式电能表，只能通过光电转换器将机电式表转盘的转动转换成电脉冲，从而实现自动抄表。由于要保证这种转换的准确度和可靠性很不容易，所以基于此技术的AMR 应用效果不理想。20世纪80年代电子式电能表（固态
电能表）被发明并投入使用，电子式电能表技术和产品经20多年的发展和完善目前已成熟，有完全取代机电式电能表的趋势。它的应用推动了AMR 系统的发展，提高了其准确度和可靠性，并且可以实现AMR 终端和表的一体化。极大地促进了电能表自动抄表系统的应用和发展。
图1TMR 系统组成
Fig.1
TMR system
composition
3--
萨纳克
电子标签生产设备2.3通信及网络技术的进步和AMR的发展
到上世纪90年代国内公用通信网还较落后，主要以PSTN为主，有少量的GSM用户，电话普及率还不高，信道质量不好，所以AMR系统实用比较困难，造价和运行费用高，服务没有保证。因此电力部门大多用电力微波电话系统和无线电负荷控制系统通道实现自动抄表。本世纪初由于通信技术和计算机网技术的发展和成熟，国内PSTN、GSM(GPRS)、宽带互联网建设取得非常大的成就，电话、手机、上网都已普及，AMR应用的通信条件具备，产品设计难度降低，可靠性提高，建设运行费用降低，AMR具有更好的性价比和更广的应用前景。
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2.4计算机软、硬件发展技术
由于AMR本身就是一套分布式的计算机系统，所以计算机软硬件技术的发展极大的促进了AMR 的发展。并且计量仪表和通信技术发展和计算机技术进步有关，AMR的采集装置和主站更是与计算机不可分割。AMR主站系统的硬件也从简单的微机、高档微机系统、小型机加磁盘阵列，发展到由十几台计算机组成的计算机集。计算机主频也由10MHz发展到4GHz，存储容量由10MB发展到TB级，软件系统也由基于单一操作系统的简单程序发展到多任务操作系统、跨平台设计。
在主站软件设计方面，采用跨平台的Qt、ACE、Java开发，多层B/S结构，实现了用户界面、应用逻辑与数据库分离，方便了系统的维护和使用；采用双网冗余，服务器集架构、负载均衡，提高了系
统运行的安全可靠性；采用网络底层通信，共享内存的实时数据库，实现数据的快速同步；采用基于CIM模型的面向对象数据库设计，能根据电网拓扑关系的变化，自动更改电量信息树和各种计算公式，减少系统维护；采用IEC61970标准和E语言的格式实现了系统安全区互连和数据共享。
空调百叶风口在采集器方面，其核心部分主要由8051单片机、16位Intel8096单片机发展到Mortorla68000、ARM9、powerpc等32位单片机；采集器软件也由基于汇编语言的简单应用软件，基于C语言的应用软件，发展到基于实时多任务操作系统的大型应用软件。另外微电子技术发展带来的低功耗器件，大容量存储器件为采集器性能提高提供了技术保证。
3自动抄表技术（AMR）应用中的主要问题和解决方案3.1系统的可靠性问题
高端AMR技术成熟，运行稳定可靠，中端AMR 技术成熟，应用条件基本具备，系统能达到实用要求；居民AMR表由于国内生产历史较短，没有大面积运行经验，应用范围大、工况复杂，目前要达到实用要求还有一定困难，但小范围试用条件成熟。由于AMR 系统包含各种部件，各部件的故障，包括表的问题都被视为AMR系统的问题，因此，AMR的可靠性比电度表低，并且需要有人管理和定期维护。
3.2系统的兼容性问题
目前影响AMR推广应用的最大障碍之一就是系统的兼容性，特别是通信协议的兼容性和制造标准的不一致。在国内目前有几个不同的制造标准同时在使用，《电能量远方终端DL/T743》、《低压电力用户集中抄表系统技术条件DL/T698》、《无线电负荷控制双向终端技术条件DL/T533》、国家电网公司最新颁发的《电力负荷管理系统通用技术条件Q/GDW129》等。涉及的通信协议有《电力系统电能累计量传输配套标准DL/T719》、《电力负荷管理系统数据传输规约Q/ GDW130》、IEC62056系列标准（DLMS/COSEM）等。由于不同行业、专业的多个标委会制订类似标准，而每种标准和通信协议又包罗万象，规定得特别具体，因此根据不同的标准制造出的产品千差万别，兼容性较差。虽然中电联标委会正在起草"电能信息采集和管理系统"系列标准，但如不尽早明确与现有的众多标准的关系就很难达到统一的初衷。
3.3低压电力线载波（PLC）在自动抄表系统中的应用问题
由于低压配电网覆盖面最广，遍布每家每户各个角落，是AMR最方便、最经济的通信信道，而且不涉及月租费。但PLC在居民AMR中的应用的前景似乎并不乐观，我国低压电力载波通信频段规定在40～500kHz，在AMR中的应用要求传输距离不小于500m（无中继）。由于我国低压电网网络结构复杂、缺乏规划、电网污染严重等原因，造成了载波信号衰减十分严重，信噪比下降十分大的局面。虽然目前包括扩频、跳频、等技术已使PLC的通信成功率大为提高，基本能达到《低压电力用户集中抄表系统技术条件DL/T698》提出的80%现场验收条件下一次抄表成功率，但达到供电公司提出的实用化验
收标准还有困难。虽然宽带PLC作为解决最后100m高速上网的媒介已得到了大力推广应用，但因为价格原因还不具备在居民集抄中推广应用的条件。
4自动抄表技术（AMR）的发展趋势
4.1与用电营销管理现代化、信息化相结合
2005年国家电网公司下发《关于加强电力营销现代化建设指导意见》，要求实现电力营销现代化、信
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息化，提高电力营销管理水平、决策水平。其主要内容是建立电力营销技术支持系统，其中"电能信息采集与监控系统"是其主要技术支持系统之一，要求对发电侧、供电侧和终端侧用电关口电能信息实现自动抄表，并且要求到2010年实现对100kVA的终端侧用户自动抄表。由于100kVA的终端用户数量巨大，分布范围极大，所以这是目前世界上迄今为止最大的AMR工程，也是规划最具体、最详细、投资巨大的AMR项目。它的实施必将促进国内AMR的大力发展，促进AMR标准的完善、AMR技术的进步和产品生产制造工艺水平的提高，为AMR的应用提供一个广阔的天地。
4.2多功能一体化AMR技术平台的形成
（1）网络技术的发展和对电能信息的完备性要求为关口电能量计费系统（TMR）、大用户抄表系统、负控系统、配变抄表系统、居民集抄系统在主站侧形成统一的一体化AMR技术平台提供了可能性和必要性。
（2）随着新的"电能信息采集和管理系统"系列标准的产生，原有的电力负荷控制终端、配电监测终端、大用户抄表终端、居民抄表集中器统一设计、实现公用是非常必要的，也是大有可能的。另外随着营配合一的电力系统分工模式的推广，这些系统都属用电营销系统，从行政管理上为其公用创造了条件；再者这些系统都是服务于用电营销工作，都是为了提高服务水平，提高工作效率和电力企业的经济效益。
（3）其采用的技术也非常类似，并且AMR终端的结构、硬件、软件资源也为单个AMR终端同时满足多种应用需求、实现多功能提供了条件。
（4）可以综合应用各种电能量信息，避免信息孤岛；建立统一的电能量管理系统为节能降损服务。4.3基于公用事业平台的一体化AMR
由于电、水、热、煤气都属于公用事业，在国外都由城市公用事业公司统一管理，因此很容易形成四表合一的AMR系统，在中国由于其分属不同的国企，这些年来一直独立发展，其中电力系统在AMR方面投资最大，应用较多，电力AMR技术也相对成熟。但从节约资源、方便用户、提高性价比方面和A
MR内在要求方面看，实现基于公共事业平台的一体化AMR是一种最合理的选择。在技术标准方面IEC62056-COSME就是这样设计的；信息技术和网络技术的发展也为其共享一个信道，共用一个AMR终
端为不同的应用服务提供了可能。另外建设部标准《住宅远传抄表系统数据专线传输》（JG/T162）也为其做了准备和铺垫。高档小区建设智能化、综合布线系统也为其提供了实际应用平台。但由于管理上条块分割，要真正实现基于公用事业平台的一体化AMR 还有一定的困难，但其一定会是一种发展趋势。
5结束语
虽然AMR有20多年的发展历史，已大大提高了抄表的自动化进程，提高了工作效率，改善了管理，但AMR总体上还是一种处于推广应用的新技术，缺少应用经验。目前国内对AMR需求大，投入资金巨大，AMR项目和工程多，是AMR发展的黄金时期。因此加强管理、改进技术、合理定位、稳定基本需求、重视应用、加强维护、不断完善是保证AMR稳定可靠运行的基础。虽然AMR在电力系统有较成功的应用经验，但由于量大、范围广的居民电表集抄系统、水、电、气表自动抄收工作刚刚起步。因此AMR在国内的应用还任重道远，需要有关管理部门不断关心和呵护，需要科研人员不断研究、探索，需要生产厂家不断推出新技术、新产品，需要使用单位坚持信念在应用中完善和发展。
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作者简介：
谭志强（1964-），男，北京人，华北电科院高级工程师，主要从事电能计量和自动抄表方面的研究工作。Email:tzq9949@126
黄懿（1972-），男，湖南邵阳人，工程师，主要从事自动抄表方面的研究工作。
收稿日期：2008-10-07
（杨长江编发）
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