1智能電表網絡通信技術電能表通信技術經歷了簡單的本地通信，以及具有遠程通信能力的電能量自動采集（自動抄表）系統的發展歷程。在吸收、借鑒電能量自動采集系統工程經驗的基礎上，伴隨著智能電網建設工作的推進，智能電表正在步入大規模聯網的網絡化階段。

對于配電臺區上行通信信道，自動抄表系統可采用的通信方式主要有PSTN公用電話網、GPRS無線、GSM無線、光纖等。由于采用的是公網通信，有專業隊伍負責運行、服務，其通信技術、設備等相對成熟，運行可靠性也較好。

對于配電臺區下行通信信道，主要有RS-485總線、低壓電力線載波、無線及其混合方式。

下行信道的選擇直接關系到系統的可靠性、性價比、施工難度等，是自動采集系統或智能電表通信網絡成功與否的關鍵。

1.1智能電表網絡對本地通信的要求

為滿足“全覆蓋、全采集、全預付費”以及其他增值服務的需要，智能電表本地通信網絡在設計時應考慮并滿足下述要求：

1）通信一次成功率應達到95%以上。

2）環境適應性要滿足全面覆蓋的要求，能廣泛適用于密集的中心城區、城市郊區、城鄉結合部、小城鎮、農村村落、新建住宅、老舊城區、中小工業商業區等。

3）物理層應能自動完成網絡構建，現場網絡節點免設置，以盡可能降低調試及維護費用。

4）通信速率應能滿足中小動力和工商業用戶大信息量的傳輸要求。尤其對于經濟發達地區，中小動力用戶數量龐大，需要低成本、低運行費用、快速可靠的本地通信信道。

5）良好的性價比。本地網絡的實施不僅需要考慮抄表計費，還需要考慮提高用電管理水平和提供增值服務的能力。

1.2智能電表網絡通信技術

低壓電力線載波通信、微功率無線網絡和基于有線連接的總線通信是當前本地網絡通信采用的三類主要技術。從全球的AMR和AMI工程應用結果來看，約63%的AMR、AMI用戶采用的是微功率無線網絡通信技術，其次是電力線載波或其他技術。

1）低壓載波通信。由于220V/380V低壓配電網的阻抗及衰減特性與高壓電網截然不同，在高壓電網應用成熟的載波技術，在低壓配電網幾乎無法使用。配電網已經進入千家萬戶，高級計量系統、服務的對象也是電力用戶，如果能將已建成的巨大的配電網資源利用起來，用于數據采集和信息傳輸，對于建設資源節約型社會有著重大的意義。

低壓電力線載波通信載波信號頻率范圍為3～500kHz，電力公司使用的頻率范圍為3～95kHz，其中3～9kHz一般用于語音傳輸。為了在有限的頻帶內將數據傳輸出去，各種各樣的調制與解調方式被應用到低壓電力線載波方案中，常見的有鍵控頻移、鍵控幅移、鍵控相移和Chirp跳頻。

國內應用比較多的載波通信芯片產品主要來自于意法半導體公司、埃斯朗（Echelon）公司、北京福星曉程公司和青島東軟公司。

意法半導體公司產品的解決方案是較為經典的FSK調制的電力線載波收發器，對基于電力線信道的自動抄表（AMR）的興起做出重大貢獻。其載波中心頻率可編程，有8個頻率可供選擇，頻率范圍滿足歐洲、北美、中國等標準；有4種通信波特率可編程選擇。STMicroelectronics公司作為芯片級供應商，其載波芯片與外部采用無線通信協議的位傳輸模式進行數據交換，需要外部處理器（MCU）進行通信協議的處理和中繼路由算法的實現。

埃斯朗（Echelon）公司產品的解決方案采用窄帶雙頻自動切換通信技術，利用數字信號處理的方法克服噪聲干擾和校正信號相位畸變現象，并通過前向糾錯對突發位錯誤進行糾正。PL3120芯片自身支持LonWorks網絡協議，LonWorks控制網絡協議是第一個實現了OSI的七層網絡協議，對于高速的雙絞線、同軸電纜、光纖、無線通信介質是適合的，但對于低速數據傳輸的電力線信道來說，由于協議復雜、數據吞吐量大，可能導致效率降低。

北京福星曉程公司產品的解決方案的特點是芯片集成度較高，將電力線載波信號收發器、MCU以及計量和控制功能集成在一個芯片中，是一款SOC級的芯片。考慮到數據交換、通信協議處理、中繼路由計算等均須由MCU處理，所以MCU的負擔較重，應用系統對實時性的要求與通信系統的響應之間存在沖突。

青島東軟公司產品的解決方案通過高效、自適應、全自動的配電網絡中繼路由算法，自動感知配電網絡拓撲結構，動態地自適應配電網絡的變化，保證了通信系統的可靠和穩定。

其載波芯片由三層網絡構成，其中數據鏈路層的設計是基于高級數據鏈路控制協議（HDLC），具有信息幀的長度可變、地址域長度可擴充性、幀中繼轉發機制等功能，提高了主站與從站之間數據交換能力。

2）微功率無線網絡。微功率無線指使用433MHz/470MHz/780MHz/2.4GHz頻率、發射功率小于等于50mW的無線射頻通信。國家電網電能量信息采集與管理系統中把利用無線傳感網絡技術的通信組網方式叫做微功率無線組網。微功率無線通信的特點是微功耗、自組網、雙向實時通信、標準化、便于移動、適合嵌入式安裝，可方便地嵌入到抄表設備、電能表以及用電電器中。缺點是點與點之間傳輸距離較短，無線信號易受障礙物阻擋［3］。

微功率無線組網的靈活組網方式可以擴展到智能用電領域。

通過支持無線組網的電能表、采集設備和用電電器，可以方便的給用戶提供實時的負荷曲線，分時電價，各電器實時、每日、每月耗電量（電費）的顯示；還可以遠方設定時段、電價、定時控制方案，更可以提供語音、數據、視頻的信息。

ZigBee技術是微功率無線組網在電能量信息采集與管理系統中應用最成功的。ZigBee網絡分為4層，自下向上分別為物理層（PHY）、媒體訪問控制層（MAC）、網絡層（NWK）和應用層（APL）。