利用現(xiàn)有技術(shù)提高用電信息采集成功率

李東升，杜 青

（六安供電公司，安徽 六安 237000）

1 用電采集系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀

現(xiàn)在各地用電采集系統(tǒng)的建設(shè)正在如火如荼的進(jìn)行之中，一般遵循著“開(kāi)發(fā)一批，建設(shè)一批，應(yīng)用一批”的原則，各地都在摸索中前進(jìn)。但在系統(tǒng)建設(shè)中，各種問(wèn)題接踵而至，用電信息采集系統(tǒng)本身就是智能化用電的基礎(chǔ)，用電信息采集的成功率就是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，沒(méi)有滿意的采集成功率，想要實(shí)現(xiàn)“全覆蓋，全采集，全預(yù)付費(fèi)”目標(biāo)，只能是空談。而用電采集系統(tǒng)的采集對(duì)象絕大部分為低壓居民客戶，因此提高對(duì)低壓居民客戶的采集成功率也就成為了工作重點(diǎn)。用戶用電信息。當(dāng)前，可供電力用戶用電信息采集系統(tǒng)開(kāi)展數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ刨Y源主要有以下3種：①電力系統(tǒng)自有的230 MHz無(wú)線專用數(shù)傳網(wǎng)；②公共營(yíng)運(yùn)商提供的GPRS/CDMA虛擬專用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)；③電力公司自有的配電線路光纖專用通信網(wǎng)絡(luò)。表1是各種不同數(shù)傳通信方式的比較。

2 通信方式的選擇及提高采集成功率的措施

2.1 避免人為及設(shè)備因素

提高采集成功率可以通過(guò)加強(qiáng)電能采集裝置的檢測(cè)、規(guī)范設(shè)備安裝過(guò)程、盡量減少由采集裝置故障和接線錯(cuò)誤等人為原因造成的成功率低下。這些因素是可以避免的，而且這些原因造成的采集失敗是非常不值得的。

2.2 遠(yuǎn)程通信方式的選擇

遠(yuǎn)程通信是指采集終端和系統(tǒng)主站之間的數(shù)據(jù)通信。通過(guò)遠(yuǎn)程通信，系統(tǒng)主站與用戶側(cè)的采集終端設(shè)備間建立聯(lián)系，下達(dá)指令和參數(shù)信息，收集

表1 遠(yuǎn)程信道分析比較

2.3 合理推廣EPON遠(yuǎn)程通信建設(shè)

以前，用戶用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)較普遍的采用的是GPRS/CDMA和230 MHz專網(wǎng)方式，但是這2種方式無(wú)法保證和滿足系統(tǒng)通信的可靠性和實(shí)時(shí)性，而且GPRS/CDM通信方式還需借助營(yíng)運(yùn)商的資源。將電力用戶的用電信息在運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行承載，存在一定的安全隱患。因此，國(guó)家電網(wǎng)公司推廣的光纖組網(wǎng)方式相對(duì)于這2種方式無(wú)論是在保證系統(tǒng)通信的可靠性還是在滿足實(shí)時(shí)性和安全性要求的方面都是最合適的。而由于用電用戶處于電網(wǎng)的最末端，全面采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖模式成本過(guò)高，因此，為節(jié)約投資成本，采用EPON技術(shù)作為用戶用電信息采集系統(tǒng)遠(yuǎn)程傳輸通信方式十分合適。圖1為EPON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式圖。

圖1 EPON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式

這3種通信技術(shù)方式均是當(dāng)前建設(shè)電力用戶用電信息采集系統(tǒng)的寶貴資源，在建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)該在有條件的前提下，根據(jù)實(shí)際情況，按優(yōu)選原則采納其中1種或同時(shí)采納2種、3種模式，綜合利用，相互彌補(bǔ)，共同完成電力用戶用電信息采集全覆蓋的任務(wù)。

3 本地通信方式的選擇

目前，電力用電信息采集建設(shè)本地組網(wǎng)方式主要是電力線載波和RS485總線結(jié)合的典型組網(wǎng)方式。即“集中器—載波電能表”方式，就是集中器通過(guò)電力線載波直接與具有載波通信功能的電能表通信?！凹衅鳌杉鳌娔鼙怼狈绞绞羌衅魍ㄟ^(guò)電力線載波與采集器通信，采集器通過(guò)RS485總線與485電能表通信。

但是，不管是什么方式的組網(wǎng)都需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、應(yīng)用需求選擇合理經(jīng)濟(jì)的本地通信方式。下面分別探討3種不同的本地通信方式。

3.1 窄帶載波通信

低壓寬帶載波通信技術(shù)指載波信號(hào)頻率范圍＞500 kHz，一般傳輸速率小于1 200 bps的低壓電力線載波通信，其技術(shù)特點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速率較低，半雙工輪詢機(jī)制通信，無(wú)需另外鋪設(shè)通信線路，安裝方便，可以方便地將電力通信網(wǎng)絡(luò)延伸到低壓用戶側(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶電能表數(shù)據(jù)的采集和控制，適應(yīng)性好。但電力線存在信號(hào)衰減大、噪聲源多且干擾強(qiáng)、受負(fù)載特性影響大等問(wèn)題，對(duì)通信的可靠性形成一定的技術(shù)障礙，具體應(yīng)用時(shí)需要軟、硬件技術(shù)結(jié)合完成組網(wǎng)優(yōu)化。

適用于電能表位置較分散、布線較困難、用電負(fù)載特性變化較小的臺(tái)區(qū)，例如：城鄉(xiāng)公變臺(tái)區(qū)供電區(qū)域、別墅區(qū)、城市公寓小區(qū)。

3.2 寬帶載波通信

低壓寬帶載波通信占用頻帶寬，數(shù)據(jù)傳輸速率高，數(shù)據(jù)容量大，雙向傳輸，無(wú)需另外鋪設(shè)通信線路，安裝方便，可以方便地將電力通信網(wǎng)絡(luò)延伸到低壓用戶側(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶電能表的數(shù)據(jù)采集和控制，適應(yīng)性好，但存在高頻信號(hào)衰減較快的問(wèn)題，在長(zhǎng)距離通信中需要中繼組網(wǎng)解決傳輸。相對(duì)窄帶載波通信，寬帶載波安全性更好，通信可靠性更高，這種模式適合用戶電能表集中、數(shù)量不大的城市臺(tái)區(qū)，能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)功能。

3.3 無(wú)線組網(wǎng)通信

無(wú)線組網(wǎng)通信模式是無(wú)線集中器與無(wú)線采集器（無(wú)線通信電能表）之間的通信采集，這種方式不需拉專線，利用無(wú)線電波進(jìn)行通信，每個(gè)采集器都可以作為路由，受環(huán)境影響一般小，性能穩(wěn)定可靠，目前電力抄表普遍采用的是基于ZigBee無(wú)線技術(shù)的自組網(wǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，但是此采集方式傳輸距離短，受地理位置影響較大且后期維護(hù)成本較高。

適用于用戶密度低，電能表安裝分散，對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求不高情況下，特別是農(nóng)村、城市邊緣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等地區(qū)。

4 典型案例分析

目前國(guó)內(nèi)用電采集系統(tǒng)集中器上行通道方式基本穩(wěn)定，為實(shí)現(xiàn)100%抄收率的要求，其主要技術(shù)難點(diǎn)在于如何合理選擇適合建設(shè)方案，下面就探討目前用電采集建設(shè)中普遍使用的3種建設(shè)方案。

4.1 合理布局

某臺(tái)變下掛200塊電能表，全部集中分別安裝電能表箱內(nèi)，再分別在每個(gè)表箱安裝一個(gè)采集器與表箱內(nèi)的電能表通過(guò)485線連接，這樣采集器就可以485線收取表箱內(nèi)電能表數(shù)據(jù)，然后通過(guò)低壓采集器載波模塊通信集中數(shù)據(jù)傳輸。其優(yōu)點(diǎn)是充分利用現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，借助485傳輸，大大縮短了低壓載波信道的傳輸距離，降低了信道要求，壓縮了載波通信節(jié)點(diǎn)數(shù)，不僅化解了組網(wǎng)的壓力，而且降低了系統(tǒng)造價(jià)。其組網(wǎng)示意圖如圖2所示。

4.2 合理選擇設(shè)備

圖2 集中器—采集器組網(wǎng)示意圖

低壓載波信號(hào)對(duì)動(dòng)力設(shè)備的抗干擾能力較低，在某些公共場(chǎng)所動(dòng)力設(shè)備用戶較多，如果把納入載波抄表信號(hào)中，所產(chǎn)生的干擾諧波就可以屏蔽相當(dāng)范圍的載波通信，大大降低載波通信成功率，若剔除這些用戶，將無(wú)法實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)用戶100%數(shù)據(jù)采集。這種問(wèn)題系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)就應(yīng)該準(zhǔn)確定位，確定用戶用電性質(zhì)?？蛇x擇采用帶有定時(shí)貯存凍結(jié)自動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)的載波電能表，避開(kāi)高峰時(shí)段的載波信道數(shù)據(jù)傳輸，定時(shí)向集中器傳輸數(shù)據(jù)，這樣可大大降低信道壓力。其組網(wǎng)方式如圖3所示。

圖3集中器—載波表組網(wǎng)方式示意圖

4.3 有效解決采集“孤島”效應(yīng)

由于目前載波通信物理層通信能力的匱乏，臺(tái)變邊緣用戶載波傳輸距離較遠(yuǎn)與集中器無(wú)法載波通信時(shí)，就形成了通信意義上的“孤島”。這種情況可以通過(guò)增加集中器的方法或使用小無(wú)線公網(wǎng)的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)與“孤島”電能表的數(shù)據(jù)傳輸。雖然這種方案建設(shè)成本較高，但是加強(qiáng)工程管控，防止濫用現(xiàn)象出現(xiàn)，也可以很好的完成100%遠(yuǎn)程采集抄收目標(biāo)。

5 結(jié)束語(yǔ)

用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)固然重要，日后的維護(hù)工作也不容忽視。龐大的設(shè)備數(shù)量需要大量的人力物力來(lái)維護(hù)，以保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，總而言之，要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，綜合利用各種通信方式的特點(diǎn)，選擇最為適宜的技術(shù)方案。用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)任重而道遠(yuǎn)，一個(gè)健全可靠的用電采集系統(tǒng)將為智能化用電奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］ 劉振亞.智能電網(wǎng)技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010：346-350.

［2］ Q/GDW 378.1—2009，電力用戶用電信息建設(shè)設(shè)計(jì)導(dǎo)則[S].

［3］ Q/GDW 374.1—2009，電力用戶用電信息采集系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S].