通訊模塊外移式終端系統(tǒng)研究與推廣

摘 要：遠程無線通信中繼器，采用與終端相匹配的通信模塊，無需外接供電系統(tǒng)，能有效解決GPRS＼CDMA信號盲區(qū)的問題。該項目操作簡單、運行穩(wěn)定、維護方便，能夠靈活地配置上行通信方式，可滿足現(xiàn)代各級電力企業(yè)現(xiàn)在和未來潛在的應用需求。

關鍵詞：電能量采集 終端 中繼器

中圖分類號：TN929.53 文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）04（a）-00-01

智能電網(wǎng)中，“配電網(wǎng)運行信息及電力用戶信息采集系統(tǒng)”是一個重要的環(huán)節(jié)。通過該系統(tǒng)實現(xiàn)對電網(wǎng)各級運行設備的狀態(tài)監(jiān)測，與用戶的需求信息流互動，開展需求側管理，實現(xiàn)遠程監(jiān)控，減少電網(wǎng)用戶側的電能非正常損失，運行分時電價等進行峰谷負荷平衡，為用戶提供優(yōu)質穩(wěn)定的電能。電能量采集終端作為此環(huán)節(jié)的主體設備，保證其上線率是實施信息采集的基礎，目前帶GRRS通信模塊的終端必須安裝于移動網(wǎng)絡信號良好區(qū)域才能保證與主站正常通信，對于特定區(qū)域（例如地下室、地下通道、密閉空間等）無線網(wǎng)絡信號時，終端無法與主站正常通信。隨著城市化進程的加快，配電室出于管理和土地成本考慮呈現(xiàn)出向地下發(fā)展的趨勢，采集終端面臨更加艱難的通訊困境。煙臺供電公司營銷部與長沙威勝電子股份有限公司合作開展的外移式多功能遠程管理終端中繼項目可解決終端安裝區(qū)域的局限性，將通信模塊與終端分離，接收發(fā)送信號無線信號的模塊置于信號接收良好的區(qū)域，達到終端與主站正常通信的目的。通信模塊與終端正常通信距離為100 m，可滿足特定區(qū)域終端安裝要求，對提高煙臺地區(qū)電力用戶信息采集系統(tǒng)上線率具有重要幫助作用。

1 系統(tǒng)設計方案

1.1 物理構成

該系統(tǒng)分為四個部分：電能量采集終端、數(shù)據(jù)轉接單元、遠程傳輸單元、鏈路。

數(shù)據(jù)轉接單元（包括隔離電源電路和第一RS-485轉換電路）安裝在電能量采集終端上，遠程傳輸單元（包括主電源電路、輔助電源電路、第二RS-485轉換電路和GPRS模塊相關電路）安裝在GPRS信號良好的戶外。鏈路為五類雙絞線。

1.2 工作原理

隔離電源電路為遠程傳輸單元提供輸入電源，第一RS-485轉換電路把電能量采集終端的控制信號和數(shù)據(jù)信號由TTL信號轉換為RS-485信號傳輸給遠程傳輸單元，主電源電路及輔助電源電路為該遠程傳輸單元提供工作需要的各種電壓，第二RS-485轉換電路把數(shù)據(jù)轉接單元傳輸過來的RS-485信號轉換為TTL信號輸送給GPRS模塊以完成遠程傳輸功能。遠程傳輸單元中的輔助電源電路為GPRS模塊提供電能補給和監(jiān)測主電源電路的運行狀態(tài)。

1.3 電氣數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)轉接單元輸出的電源為24 V，125 mA，遠程傳輸單元的電源輸入范圍為5.5 V～36 V。所述第一RS-485轉換電路和第二RS-485轉換電路中用于傳輸數(shù)據(jù)信號的光耦采用高速光耦。輔助電源電路采用可充電的鎳氫電池或法拉電容。

數(shù)據(jù)轉接單元的輸入信號包括數(shù)據(jù)發(fā)送信號、數(shù)據(jù)接收信號、GPRS模塊啟動信號和一路至少能提供400 mA平均電流，2A瞬時電流的5V電源。

2 實施情況及效果

（1）遠程傳輸單元集成為中繼器，數(shù)據(jù)轉接單元面板設3個指示燈，分別指示電源、發(fā)送、接收。電源燈指示中繼器供電狀態(tài)。網(wǎng)絡燈指示中繼器登入無線網(wǎng)絡。在中繼器接收到來自終端的通信命令時，發(fā)送燈閃紅燈，終端如有應答，接收燈閃綠燈。

（2）對煙臺市區(qū)144戶電量采集終端區(qū)域無信號的10 kV用戶采用了家裝中繼器的方案，從跟蹤效果來看，實施后，上線率有了明顯的提高。

3 系統(tǒng)運行問題反饋

（1）由于第一RS-485轉換電路中用于傳輸數(shù)據(jù)信號的光耦采用高速光耦，轉換電路需做必要的過壓及電磁干擾保護。而在現(xiàn)場實際運行中，電磁干擾保護的力度不夠，常常影響數(shù)據(jù)轉接電源模塊中的第一RS-485轉換，從而影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼９ぷ鳌?/p>

（2）雙絞線的最大傳輸距離為100 m。通過雙絞線網(wǎng)線延長器UTP-ExtI型可以提供上行300 m，下行300 m，共600 m延長。通過雙絞線網(wǎng)線延長器UTP-ExtII型可最大至1000 m傳輸。從煙臺供電公司現(xiàn)場實施反饋來看，平均雙絞線長度為15.6 m，采用雙絞線連接，可以有效滿足系統(tǒng)要求。但是個別用戶連接距離超過百米后，會因信號衰減導致丟包。

（3）由于GPRS模塊在進行撥號的過程中，會有比較大的脈沖電流，而較長的五類雙絞線連接數(shù)據(jù)轉接單元和遠程傳輸單元，在線路上會有能量損耗，所以遠程傳輸單元內設計了一路輔助電源電路，當有脈沖電流發(fā)生時，提供必要的電能補給，從實際運行經(jīng)驗來看，由于輔助電路的斷電能力不足，會發(fā)生導致中繼器死機的個別現(xiàn)象。

4 綜合效益

對三種方案進行比較，如表1所示。

采用中繼器方案：（1）解決終端安裝區(qū)域小范圍盲區(qū)；（2）為客戶側電能質量監(jiān)控的全面性提供支撐；（3）為迎峰度夏負荷控制提供技術保障；（4）保障上線率達到省局要求；（5）促進計量管控技術革新。

5 結語

針對一些特殊區(qū)域（像地下室、密閉空間、地下通道）存在覆蓋盲區(qū)，此類盲區(qū)數(shù)量多，區(qū)域小，固定移動用戶數(shù)量甚少，移動公司對于此類盲區(qū)不夠重視，導致此類盲區(qū)長期存在。而電量采集終端往往就安裝在這樣一個區(qū)域，如果區(qū)域較小，電量采集終端可采用外接天線解決，如果區(qū)域較大，終端需更換安裝地點，綜合布線及施工工作量較大，且影響綜合規(guī)劃。中繼器可以應用于通用信息采集終端，無需對終端軟件作任何修改，只需將終端通信模塊更換成中繼器轉接單元及在移動網(wǎng)絡信號良好地點安裝中繼器即可，中繼器將通信模塊與終端分離，將接收發(fā)送信號無線信號的模塊置于信號接收良好的區(qū)域，達到終端與主站正常通信的目的。

參考文獻

[1]王軼.用于電能量采集終端的GPRS信號中繼器：中國，201010611108[P].2011-5-18.

[2]彭可.基于RS-485協(xié)議的單片機對等分布式控制網(wǎng)絡[J].中南工業(yè)大學學報（自然科學版），2001，33（3）.