隨著電力市場化改革的不斷深入，居民用戶用電信息的采集方式也發生了較大變化，人工抄表收費的方法已不能適應現代化管理的要求，解決中低壓用戶的抄表收費問題開始提到日程，遠方集中抄表技術成為國內外研究的熱點。從20世紀90年代至今，中國的電力公司根據業務發展需要建立了針對不同類型用戶的電能信息采集系統，主要包括關口電能量采集系統、電力負荷管理系統、客戶電能量采集系統、低壓集中抄表系統和配電自動化系統。但這些系統由網省、地市公司自行建設，缺乏統一的規劃和標準，只能實現對部分用戶的電能信息采集和初級功能應用，營銷人員無法及時、準確、全面地掌握所有用戶的用電信息，不能滿足營銷業務應用的需要。
為適應電力市場化運作和營銷現代化建設的要求，需要全面建設電力用戶用電信息采集系統，提升企業集約化、精益化和標準化管理水平，改變長期以來不能及時準確掌控電力用戶用電信息的局面，滿足電力企業各層面、各專業對用電信息的迫切需求。2008年9月，國家電網公司啟動了“計量、抄表、收費標準化建設”項目研究工作，在公司系統范圍內，統一了智能電能表和用電信息采集系統的技術規范，對智能電能表和用電信息采集終端的外形結構、功能配置、可靠性要求、通信協議、信息交換安全認證、驗收檢驗等方面都提出了具體要求，形成了智能電能表的12項技術標準和用電信息采集終端的24項技術標準，為產品的設計開發、生產制造和規模化應用提供了系統性的基礎技術文件，為智能電網工作的穩步推進和用電信息采集系統建設提供支撐和保障。
2009年以來，國家電網公司以“全覆蓋、全采集、全費控”為建設目標，按照“統一規劃、統一標準、統一實施”的原則推動智能電能表應用和用電信息采集系統建設。
截至2015年年底，國家電網公司累計安裝智能電能表2.9億只，實現采集2.95億戶，采集覆蓋率為71%，自動抄表核算率超過97%。國家電網公司智能電能表應用量占全球的一半，采集系統成為世界上最大的電能計量自動化系統，不僅為生產、運營監控分析系統提供實時數據，還為大數據管理、云計算應用提供了海量數據支撐。
目前，國家電網公司系統27個省公司的采集系統主站建設已全部完成并投入運行，采集數據在抄表收費、營業稽查、線損分析、業擴報裝、故障搶修、有序用電、互動服務、電力交易、配電網運行與電能質量監測等多項業務中得到應用。中國用電信息采集系統的建設和應用提高了用電信息采集自動化水平，提高了線損分析的準確性和時效性，對于提升客戶服務能力、滿足客戶多元化需求、制定有序用電方案、保障電網安全穩定運行具有重要意義。
用電信息采集系統構成
用電信息采集系統是智能電網的重要組成部分，是SG186營銷業務應用重要的數據支撐平臺。采集系統物理結構由采集主站層、遠程通信信道層、采集設備層、本地通信信道層和電能表層組成，詳見下圖。采集系統是通過對配電變壓器和終端用戶用電數據的采集和分析，實現自動抄表、用電監控、階梯電價執行、有序用電、負荷管理、線損分析等功能，最終實現自動抄表出費、推廣費控管理、加強用電檢查和需求側管理、提升用戶互動服務水平和降損增效等目的。
（1）采集系統主站是對電力用戶的用電信息進行收集、處理和實時監控的核心，可實現用電信息的自動采集、計量異常監測、電能質量監測、用電分析和管理、相關信息發布、分布式能源監控、智能用電設備的信息交互等功能。主站系統由數據庫服務器、磁盤陣列、應用服務器、前置服務器、接口服務器、工作站、全球定位系統(GPS)時鐘、防火墻以及相關的網絡設備組成。
（2）遠程通信通道是指各類采集終端與采集系統主站之間的通信接入信道。遠程通信技術包括：GPRS/CDMA無線公網、光纖專網、230MHz無線專網、有線電視通信網、中壓電力線載波等。
（3）用電信息采集終端是對各信息采集點實現用電信息采集的中間設備，簡稱采集終端。按應用場所分為專變采集終端、集中抄表終端（包括集中器、采集器）等類型。目前公司的采集設備實現了型式規范、標準統一，專變采集終端主要有3種型式（I型、II型、III型），集中器有2種型式（I型、II型），采集器有2種型式（I型、II型），采集系統主站通過通信信道和采集終端，實現電能表數據的采集、數據管理、數據雙向傳輸、轉發或控制命令的執行等功能。
（4）本地通信信道是指采集終端之間、采集終端與電能表之間的通信接入信道。本地通信技術包括低壓電力線窄帶載波、RS-485總線、微功率無線、低壓電力線寬帶載波等。通信技術在采集系統中各業務之間的關系和部署模式如下圖所示。
采集系統通信部署模式有一段式、二段式和三段式三種模式。一段式部署沒有本地信道，通常是GPRS/CDMA無線公網、光纖專網等遠程信道直接接入電能表；二段式和三段式部署中，遠程信道僅負責主站至專變終端、集中器之間的通信，相當于骨干網。專變終端、集中器通過本地信道接入電能表，相當于接入網；二段式部署的本地信道由低壓電力線載波、微功率無線、RS-485等通信技術，直接由專變終端、集中器連接至電能表；三段式部署的本地信道由低壓電力線載波、微功率無線等通信技術由集中器連接至采集器，采集器再通過RS-485連接電能表。
用電信息采集系統采用的關鍵技術
（1）通信技術
通信技術是實現用電信息采集系統的基礎。目前，應用于用電信息采集系統的通信技術主要有電力線載波通信、微功率無線通信、無線公網通信、無線專網230MHz通信和光纖通信。電力線載波通信施工方便，無需重新布線，但其通信的可靠性、實時性、穩定性較差;微功率無線通信覆蓋范圍小，傳輸距離受障礙物影響大，現場同頻干擾現象嚴重;無線公網通信費用較高，運行維護及時性有待加強，局部地區信號弱、數據采集困難，尤其在緊急情況下容易造成信道擁堵;無線專網230MHz通信的接入容量有限，基站覆蓋范圍僅在30km左右，受地形地貌的影響，數據在傳輸過程中易受高層建筑物阻擋;光纖通信一次性投資大，成本較高，布線困難，工程量大。以上這些都是用電信息采集系統通信技術需要解決的關鍵問題。
（2）主站應用技術
用電信息采集系統主站部署模式分為集中式和分布式兩種形式。
集中式部署模式投資成本較低、運行維護統一，但故障影響范圍涉及面較廣，用戶數量應低于500萬戶，數據處理工作量大，任務繁重，對系統業務處理能力要求較高。
分布式部署模式對企業內部信息網的可靠性要求較低，網絡資源負擔小，但投資成本較高，對用戶數量在500萬戶以上或地域面積過大的公司可采用省市兩級部署的應用模式。在應用層面，用電信息采集系統主站要滿足電費結算和電量分析、線損統計分析和異常處理、電能計量裝置監測、防竊電分析及供電質量管理等業務需求。
（3）智能費控技術
按照“全覆蓋、全采集、全費控”的建設目標，客戶用電管理模式采用智能費控技術，用戶需要先交費后用電。采集系統會連續采集用戶的用電情況，計算剩余電費并顯示給用戶，在剩余電費不多時提示用戶繳費，并在剩余電費為零時執行跳閘操作。智能費控技術由主站、采集終端和智能電能表多個環節協調執行，實現方式有主站費控技術、采集終端費控技術和智能電能表費控技術3種，其適用范圍和工作要求如表1所示。
智能費控技術對通信的響應能力要求較高，由于目前本地通信主要采用電力線載波，因此，需要進一步提高載波通信工作的實時性、可靠性與穩定性，為實現智能費控提供技術支撐。
（4）用電信息安全防護技術
由于用電信息采集系統采集信息量巨大、覆蓋面廣，面臨的安全隱患較多，需要針對采集系統各環節可能存在的安全隱患，全面實施安全防護體系建設方案。系統主站要部署高速密碼機，用于主站側數據的加解密，主要實現身份認證、密鑰協商、密鑰更新、關鍵數據的加解密、消息認證碼(messageauthenticationcode，MAC)計算和數據校驗等功能。
專變采集終端、集中器和智能電能表中安裝安全加密模塊，用于采集設備與主站、智能電能表之間進行的身份識別、安全認證、關鍵信息和敏感信息安全傳輸，實現設備內部數據的加解密，完成應用層數據完整性、機密性、可用性和可靠性保護。密碼機和安全加密模塊均采用硬件加密，密碼機和采集終端的安全模塊集成有國家密碼管理局認可的對稱密鑰加密算法和非對稱密鑰加密算法，智能電能表的安全模塊應至少集成國家密碼管理局認可的對稱密鑰加密算法。另外，安全接入平臺的推廣應用進一步完善了采集終端在各種復雜網絡環境下的實時監控、安全接入、數據安全傳輸與交換、主動防御預警等重要功能。
用電信息采集系統發展趨勢
（1）通信網接入技術
用電信息采集系統的建設和應用需要實時、可靠的通信技術作為支撐，接入網通信技術系統接口豐富，組網靈活，支持數據、語音、圖像等業務的一體
化接入，可以為用電信息采集、負荷監測和控制提高安全可靠的通信通道。因此，需要對目前存在的通信網絡架構進行分析，提出用電信息采集系統通信網技術體系，研究適用于智能電網和用電信息采集系統建設的通信網接入技術。
（2）信息共享與融合技術
由于用電信息采集系統還處于規模化建設階段，與其他業務系統之間缺乏有效整合，集成化水平較低，信息資源共享和公共服務功能需要進一步完善，在用電信息采集系統和既有營銷業務系統的基礎上，通過信息共享模式創新，利用數據采集手段和結果，針對系統的異構性和信息共享實際需求，構建基于面向服務架構的用電信息采集系統信息共享與融合技術方案，解決不同系統之間數據共享和應用互操作的難題，為營銷系統業務應用提供多方位、多層次、多渠道的綜合用電信息服務。
（3）海量數據處理與分析應用
國家電網公司經營區域涉及全國27個省(直轄市、自治區)，經營范圍內用戶數量超過3億戶，其用電信息采集系統建立了全業務數據模型，以實現數據的綜合利用和功能的高級應用。由于用戶數量多，采集數據量大，需要深入研究多線程處理、并行數據處理、批量數據處理、集群、負載均衡、分區存儲、容災備份等技術，實現海量數據和多任務的并發處理，提高主站運行的可靠性。
（4）移動作業技術
傳統的計量作業需要先打印工作單，再根據作業指導書進行操作，現場工作完成后，將手工抄錄的客戶數據錄入至服務器，工作效率和準確度較低。電力營銷移動作業支持系統是基于移動作業平臺的電力移動營銷類業務應用，可針對計量現場作業任務，完成現場抄核收、用電檢查、業務辦理、計量作業、移動地理信息系統(GIS)應用、移動知識庫、教育培訓等功能，可有效提高工作人員的工作效率和數據準確性，進一步提升計量現場作業的精細化管理水平，具有很好的應用前景。
（4）基于三網融合的用電信息采集技術
圍繞中國建設智能電網的總體目標，利用現有的通信網絡和基礎設施構建完整的系統架構，提出基于電信網、廣播電視網和互聯網的用電信息采集技術方案，實現數據、語音、視頻等業務的融合，可以節省很多通信線路投資和運行費用，提高網絡的綜合運營效率和系統運行的可靠性、實時性、經濟性，在節能環保方面優勢明顯，同時為用戶提供更加便利和現代化的生活方式。
（5）智能用電雙向交互技術
智能用電雙向交互借助于用電信息采集系統建成的光纖信道和小區內電力線載波信道，采集和分析用電信息、電能質量等數據，監控與管理家庭用電設備，基于網絡化、人機交互和業務融合原則，提供實時用電信息(停電信息、繳費信息)、告警信息、電價政策，提供歷史用電記錄、數據統計圖形，指導用戶合理用電，調節電網峰谷負荷。另外，智能用電雙向交互技術可提供友好、可視的用電交互平臺，為用戶提供增值服務信息。