基于本地通訊信道特性的用電信息采集系統(tǒng)分析

王靜波 李婧

[摘 要] 寧夏地區(qū)用電信息采集建設(shè)工作現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)“全覆蓋、全采集”，在建設(shè)過程中主要采用了寬帶、窄帶、微功率等采集方式，以上3種方式的通訊特性有很大的區(qū)別，如果不能準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)并區(qū)分采集方式，將會(huì)造成資源浪費(fèi)，并為今后采集運(yùn)維工作帶來不便。本文對(duì)這3種方式的通迅特性進(jìn)行了簡(jiǎn)單闡述。

[關(guān)鍵詞] 電力通信；電力管理；通信技術(shù)

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 21. 029

[中圖分類號(hào)] TP315 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2014）21- 0038- 02

1 概 述

通信信道是電力用戶用電信息采集系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分和重要技術(shù)支持手段，主要分為遠(yuǎn)程通訊信道和本地通訊信道。遠(yuǎn)程通訊信道是現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備和遠(yuǎn)程主站系統(tǒng)的通訊信道，常用的通訊方式有GPRS、光纖和230MHz載波通訊方式，其中應(yīng)用最為廣泛的是GPRS采集方式，該方式主要受信號(hào)覆蓋與信號(hào)強(qiáng)弱的影響，與第三方運(yùn)維緊密相連。本地通訊信道是現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備和用電客戶電能表之間通訊的信道，主要有寬帶載波通訊方式、窄帶載波通訊方式、微功率通訊方式和光纖通訊方式。由于組網(wǎng)方式不同，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)時(shí)采用的技巧也不盡相同。在實(shí)際應(yīng)用過程中，遠(yuǎn)程通訊信道異常相對(duì)單一，且處理思路也簡(jiǎn)單明了，而本地通訊信道常采用多種通訊方式，并受到設(shè)備安裝位置、現(xiàn)場(chǎng)接線工藝、參數(shù)設(shè)置等諸多因素的影響，嚴(yán)重影響采集成功率的提升，本文著重分析寬帶、窄帶、微功率3種通訊方式的特性。

2 寬帶載波通訊特性

寬帶載波通訊方式由寬帶集中器、寬帶采集器和電能表組成本地通信網(wǎng)絡(luò)，適用于居民表集裝用戶且距離臺(tái)區(qū)較近的采集現(xiàn)場(chǎng)。電力線寬帶載波通信是指載波信號(hào)頻率范圍為1M～40MHz的低壓電力線載波通信。該調(diào)制解調(diào)技術(shù)將可用信道帶寬分為多個(gè)正交的子信道，由于子信道的特性，各個(gè)子信道呈現(xiàn)相對(duì)線性和平坦特性，可以認(rèn)為在每個(gè)子信道內(nèi)的衰減和群延時(shí)是常數(shù)，可以看作是一個(gè)理想信道，因此實(shí)現(xiàn)起來就很容易，也能保證可靠的傳輸。高頻信號(hào)在低壓臺(tái)區(qū)電力線上的傳輸信號(hào)衰減較快，常規(guī)傳輸距離一般在200～300米，但可以通過時(shí)分中繼、頻分中繼、智能路由計(jì)算、自動(dòng)中繼等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)低壓電力線通信網(wǎng)絡(luò)的通信。由于受此特性影響，該方式主要應(yīng)用于電能表集裝且用戶較為集中的小區(qū)棟樓區(qū)域。

3 窄帶載波通訊特性

電力線窄帶載波通信是指載波信號(hào)頻率范圍≤500kHz的低壓電力線載波通信。DL/T 698 規(guī)定載波信號(hào)頻率范圍為3k～500kHz， 優(yōu)先選擇IEC 61000-3-8規(guī)定的電力部門專用頻帶9k～95kHz。載波通信調(diào)制方式（ASK、FSK、PSK），是將信息調(diào)制到載波信號(hào)的幅度、頻率、相位3種參數(shù)上，采用窄帶濾波技術(shù)濾除有效信號(hào)頻帶之外的各種噪聲。窄帶載波通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率較低，雙向傳輸，無需另外鋪設(shè)通信線路，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)用戶電表數(shù)據(jù)的采集和控制，適應(yīng)性強(qiáng)。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。

根據(jù)窄帶載波通訊方式的特性，我們可以看到，該方式和寬帶采集方式的主要區(qū)別在于帶寬頻段不同、通訊長(zhǎng)度和適用范圍不同，該方式主要適用于用戶比較分散，用電負(fù)載特性變化較小的臺(tái)區(qū)。同時(shí)，此類采集方式受噪聲源影響，信號(hào)衰減較為明顯，不同的廠家為了解決該問題，采取了不同的處理方法，在寧夏地區(qū)，主要采用了一種“過零點(diǎn)”采集的處理方式，效果比較明顯。所以，在選擇該采集方式時(shí)，一定要勘查安裝區(qū)域負(fù)荷特性，并選擇抗干擾能力較強(qiáng)的產(chǎn)品。

4 微功率通訊特性

WSN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)屬于一門綜合性技術(shù)，它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過各類集成化的微型傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，而每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)都具有無線通信功能，并組成一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)，將測(cè)量數(shù)據(jù)通過自組多跳的無線網(wǎng)絡(luò)方式傳送到集中采集設(shè)備。

WSN技術(shù)克服了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線傳輸模式的局限性，具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性強(qiáng)、自組織性以及網(wǎng)絡(luò)分布式特性，同時(shí)具有低成本、低功耗、超強(qiáng)通訊能力、通訊距離遠(yuǎn)和抗干擾能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)主要是傳輸距離受到障礙物的影響很大，障礙物會(huì)嚴(yán)重縮短傳輸距離，且無線數(shù)據(jù)收發(fā)是敞開式的，在射頻范圍內(nèi)其他設(shè)備都可以收到，需要通過多種方式（如端到端高階加密以及動(dòng)態(tài)跳頻）實(shí)現(xiàn)安全數(shù)據(jù)傳輸。

通過在寧夏地區(qū)的具體應(yīng)用，本文認(rèn)為，該采集方式主要適用于農(nóng)村地勢(shì)平坦地區(qū)，而不適用于城市區(qū)域或山區(qū)。微功率信號(hào)在傳輸過程中是“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的直線傳輸，在城市或山區(qū)，由于樓房或高山較多，對(duì)微功率信號(hào)阻擋較為嚴(yán)重，將直接影響信息的采集，同時(shí)，醫(yī)院、廣電局等容易受到微功率信號(hào)的影響，導(dǎo)致設(shè)備受干擾，引起起搏器不準(zhǔn)、電視信號(hào)不穩(wěn)定等問題，進(jìn)而產(chǎn)生糾紛。在農(nóng)村地勢(shì)平坦地區(qū)，信號(hào)傳輸較為通暢，且每一塊安裝了微功率模塊的電能表都可以作為中繼器，采集成功率較高，且后期維護(hù)也簡(jiǎn)單方便。

5 結(jié) 語

每個(gè)地域的采集環(huán)境各不相同，現(xiàn)場(chǎng)采集環(huán)境通常也較為復(fù)雜，所以，在選擇本地采集方式的時(shí)候，一定要認(rèn)真分析，合理選擇，最大限度提升采集成功率。