基于無線組網(wǎng)技術(shù)的配變監(jiān)測計量終端應(yīng)用探究

【摘 要】本文對配變監(jiān)測計量終端在無線組網(wǎng)技術(shù)平臺上的運用進行了介紹，探討了相關(guān)通信方案及設(shè)備運用技巧，并對工程應(yīng)用價值進行了簡要分析。

【關(guān)鍵詞】無線組網(wǎng)；配變監(jiān)測；計量終端

隨著社會經(jīng)濟和科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)生活用電需求與日俱增，電能質(zhì)量越發(fā)受到廣泛關(guān)注。利用無線組網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)配變監(jiān)測計量終端自動化運行，是電力計量自動化的發(fā)展趨勢和必然要求，對電網(wǎng)實現(xiàn)安全、可靠、經(jīng)濟、高效的運行目標具有重大意義。

1 無線組網(wǎng)技術(shù)

無線網(wǎng)絡(luò)指的是無需通過實體線路傳輸即可實現(xiàn)信息交互的節(jié)點集合。目前適用于低壓電力設(shè)備與主站進行通信的主流技術(shù)包括：GPRS通信、CDMA通信、3G通信等。

通用分組無線服務(wù)技術(shù)，簡稱GPRS（General Packet Radio Service），是在GSM網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)上發(fā)展起來的一種數(shù)據(jù)承載和傳輸方式，它定義了新的邏輯信道，能夠提供點對點（PTP）和點對多點（PTMP）的分組交換業(yè)務(wù)。GPRS使用封裝包（Packet）的方式來進行傳輸，為用戶提供透明的IP通道，理論傳輸速率可達到171.2kbps，設(shè)備一經(jīng)開機后就會一直處于待機狀態(tài)，等待數(shù)據(jù)傳輸且僅以流量計費。由于GPRS采用了分組交換的數(shù)據(jù)交換方式，所以特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸[1]。

碼分多址通信技術(shù)，簡稱CDMA（Code Division Multiple Access），是在擴頻通信技術(shù)上發(fā)展起來的一種無線通信技術(shù)。CDMA使用不同的編碼序列來區(qū)分不同用戶的傳輸信號，使用高速偽隨機碼對待傳送的具有一定信號帶寬的信息數(shù)據(jù)進行調(diào)制，擴展原數(shù)據(jù)信號的帶寬，再經(jīng)載波調(diào)制發(fā)送出去；在接收端使用相同的偽隨機碼對接收信號進行處理，將寬帶信號解擴成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號，以此實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。CDMA通信技術(shù)具有抗干擾、抗衰落能力強的特點，兼容性好且抗截獲能力特別高。

第三代數(shù)字通信，簡稱3G（3rd Generation），是一種支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通信技術(shù)。3G技術(shù)結(jié)合了無線通信與國際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信，是覆蓋全球的多媒體移動通信。由于提高了帶寬，3G技術(shù)支持高速數(shù)據(jù)傳輸和寬帶多媒體服務(wù)，在手機端能夠同時傳送聲音、圖像等數(shù)據(jù)信息。目前存在3種3G標準：CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA。

2 配變監(jiān)測計量終端

配變監(jiān)測計量終端（以下簡稱配變終端），指的是安裝于10kV公共變壓器現(xiàn)場的用于實現(xiàn)配變供電計量監(jiān)測的現(xiàn)場終端設(shè)備。配變終端同時具有計量功能和自動化功能，除完成一般的數(shù)據(jù)采集、處理、存儲和遠程通信操作之外，還能進行交流采樣，實現(xiàn)電能量計量和供電質(zhì)量監(jiān)測。

在電力部門實現(xiàn)電能量自動化計量的過程中，配變監(jiān)測終端的應(yīng)用大大提高了電網(wǎng)運行效率，對實現(xiàn)電能量數(shù)據(jù)的集約化管理、用電設(shè)備集中監(jiān)測控制有很大效用。目前常用的配變監(jiān)測計量終端多數(shù)具有電能量計量、諧波分析、大數(shù)據(jù)存儲、多種通信方式數(shù)據(jù)遠程傳輸、事件記錄及報警、電能質(zhì)量監(jiān)測等功能，可廣泛應(yīng)用于低壓配電自動化系統(tǒng)的監(jiān)測控制。

一般來說，配變終端與集中器的安裝位置是相同或相近的，在實際應(yīng)用中為了節(jié)約通道資源，配變終端將設(shè)計級聯(lián)功能，用于鏈接相鄰的其他配變終端或者用于集中抄表的集中器，通過命令和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)傳送實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的信道共享。

配變終端的主要工作內(nèi)容包括：對下級計量設(shè)備進行實時監(jiān)測，采集數(shù)據(jù)并進行存儲、分析、處理，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息和報警事項，再通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳至系統(tǒng)主站；主站通過無線網(wǎng)絡(luò)對配變終端實現(xiàn)遠程遙控，可根據(jù)工作人員要求實現(xiàn)定時或?qū)崟r的任務(wù)控制。在信道空閑狀態(tài)下，終端每隔5min向下級設(shè)備發(fā)送詢問請求；當接受到正常應(yīng)答信息后便建立起通信連接等候接收下級設(shè)備數(shù)據(jù)，接收成功后通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送至系統(tǒng)主站。配變終端還具備后續(xù)判斷機制和超時判斷機制，能利用通信信道通過專門定義的指令與集中器進行電量數(shù)據(jù)交換共享。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

配變終端利用無線組網(wǎng)技術(shù)進行通信，在設(shè)備安裝方面要注意以下幾點：終端應(yīng)安裝在網(wǎng)絡(luò)信號強度較好的位置，如果安裝在完全密閉的金屬裝置內(nèi)（例如箱式變），必須引出外置天線，保證足夠的信號接收；如果安裝在室內(nèi)的獨立于計量柜的終端計量箱內(nèi)，則應(yīng)采用前面板為透明有機玻璃的塑料盒子進行配置；如果安裝在室外則應(yīng)使用留有通氣孔及線纜進口的不銹鋼箱體，以保護設(shè)備免遭破壞，防止信號衰減導致終端下線。

采用無線網(wǎng)絡(luò)進行通信，必須在終端內(nèi)設(shè)置與網(wǎng)絡(luò)通信相關(guān)的參數(shù)。一般的配變終端在出廠時就已經(jīng)按照要求設(shè)置好相關(guān)參數(shù)，但現(xiàn)場安裝成功后還是應(yīng)該進行網(wǎng)絡(luò)調(diào)試，例如：核對終端IP地址、端口號、用戶名等信息，觀察邏輯地址是否與設(shè)備標注的一致，檢查通信模塊是否接觸良好、SIM卡是否能正常使用，還應(yīng)觀察終端屏幕顯示的信號強度。

無線組網(wǎng)技術(shù)性能優(yōu)越、技術(shù)成熟，在配變終端的應(yīng)用上具有其他通信方式無可比擬的優(yōu)點，其應(yīng)用價值主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，終端通信方式多樣化，網(wǎng)絡(luò)配置使用簡便快捷，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況即時切換終端通信信道；其次，通信服務(wù)器長期開機，信道實時在線，終端數(shù)據(jù)通信速率高、安全性好、運行成本低；再次，利用無線技術(shù)進行通信，不僅節(jié)省了線路鋪設(shè)費用、提高了通信質(zhì)量，而且通信線路及設(shè)備服務(wù)器的維護均由運營商負責，這便減少了電力部門的工作量，更有利于終端運行維護和系統(tǒng)化應(yīng)用[2]。

利用先進科學技術(shù)加強計量終端管理，是新形勢下電網(wǎng)發(fā)展的必然要求，也是全球電力行業(yè)的發(fā)展趨勢。利用無線組網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)配變監(jiān)測計量終端自動化運行，實時監(jiān)測控制設(shè)備狀態(tài)，集中管理分析用電數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上進一步提升電網(wǎng)設(shè)備及系統(tǒng)間的銜接共享，從小處點染大手筆，最終實現(xiàn)電力企業(yè)規(guī)范化、科學化運營。

參考文獻：

[1]張鵬，張東來. GPRS 在遠程環(huán)境監(jiān)理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計[J].微計算機信息，2006，22（8）：237-238

[2]朱應(yīng)波.基于GPRS的無線抄表終端系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D]. 武漢：武漢理工大學，2008.

作者簡介：

李子菁（1987.10-），女，廣東汕頭，工程碩士，助理工程師，從事電能計量自動化工作。