提高“小水電”電能量數(shù)據(jù)完整率方案研究

【摘要】江門地區(qū)小水電多分布在溝谷中，地處偏遠(yuǎn)，無(wú)公網(wǎng)信號(hào)或公網(wǎng)信號(hào)不穩(wěn)定等原因，造成負(fù)控終端長(zhǎng)期處于離線狀態(tài)或上線不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)丟失嚴(yán)重，阻礙計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的深入應(yīng)用，難以適應(yīng)電能量數(shù)據(jù)管理的更高要求。因此，本文針對(duì)提高“小水電”電能量數(shù)據(jù)完整率提出了切實(shí)有效的解決方案。

【關(guān)鍵詞】小水電;電能量數(shù)據(jù);完整率

1.概述

江門地區(qū)總面積為9541平方公里，丘陵廣布，山體起伏較大，落差大，溝脊、水系發(fā)育、水庫(kù)較多，小水電多分布在溝谷中。2013年，我局小水電共計(jì)196個(gè)，由于地處偏遠(yuǎn)，無(wú)公網(wǎng)信號(hào)或公網(wǎng)信號(hào)不穩(wěn)定等原因，造成負(fù)控終端長(zhǎng)期處于離線狀態(tài)或上線不，導(dǎo)致數(shù)據(jù)上送不持續(xù)，丟失嚴(yán)重，直接影響電能量數(shù)據(jù)的采集，難以滿足計(jì)量裝置遠(yuǎn)程監(jiān)控、抄核收、線損分析等計(jì)量營(yíng)銷業(yè)務(wù)的需要。

2.原因分析

江門供電局計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)公變、配變及集抄系統(tǒng)廣泛采用公網(wǎng)公司的GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)VPN網(wǎng)絡(luò)。受網(wǎng)絡(luò)覆蓋的影響，部分終端不能上線采集。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，2013年在接入計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的145臺(tái)小水電終端中，有41臺(tái)由于地處偏遠(yuǎn)，處于公網(wǎng)信號(hào)盲區(qū)的原因，造成負(fù)控終端長(zhǎng)期處于離線狀態(tài)，10臺(tái)由于樹(shù)木、山石等障礙造成了信號(hào)衰減，導(dǎo)致公網(wǎng)信號(hào)不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)丟失嚴(yán)重。我們抽取了2013年1月份到4月份的系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，結(jié)果如表1所示：

表1 2013年小水電終端運(yùn)行情況分析

月份 終端在線率 數(shù)據(jù)完整率

1月 74.5% 78.6%

2月 76.7% 80.2%

3月 78.6% 81.7%

4月 79.8% 83.5%

從上表可知，小水電終端對(duì)整體的在線情況和數(shù)據(jù)完整率的影響，未能達(dá)到98%以上;

3.各種通信解決方案分析和選擇

針對(duì)公網(wǎng)盲區(qū)及信號(hào)不穩(wěn)定問(wèn)題主要可以通過(guò)以下方法解決。

（1）采用非公網(wǎng)上行方式，完全避免無(wú)線通信不穩(wěn)定性問(wèn)題、電房電柜屏蔽問(wèn)題，保證實(shí)時(shí)在線。非公網(wǎng)上行方式可考慮采用電話線通信、寬帶網(wǎng)絡(luò)通信、電力光纜等。

（2）采用公網(wǎng)上行方式，但通過(guò)其他通信方式接駁，如通過(guò)載波、485 通信、微功率無(wú)線等方式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

（3）采用公網(wǎng)上行方式，但采用信號(hào)增強(qiáng)擴(kuò)展公網(wǎng)通信距離。如通過(guò)同軸電纜信號(hào)放大、無(wú)線直放站、新建基站等方式。

3.1 非公網(wǎng)上行

非公共網(wǎng)主要有電話撥號(hào)接入方式、公共有線電視、光纜等。此種方式均需要布線，由于小水電地處偏遠(yuǎn)，布線成本巨大，且環(huán)境惡劣，維護(hù)困難。

3.2 公網(wǎng)上行，其他通信方式接駁

（1）電力載波

電力載波方式是將終端通信模塊外置于能接收到公網(wǎng)信號(hào)位置，電表通過(guò)電力載波方式與終端交換數(shù)據(jù)，該方案省卻了布線或無(wú)線信號(hào)干擾影響，但實(shí)際應(yīng)用存在信號(hào)衰減快、干擾大、不能跨變壓器、互感器等諸多問(wèn)題。

（2）有線中繼接入

該方案采用終端側(cè)模塊和外置側(cè)模塊，通過(guò)以太網(wǎng)雙絞線RJ45接口連接。由于采用雙絞線，通信線路以100米為宜，最長(zhǎng)不超過(guò)300米。

（3）無(wú)線中繼通信

該方案是通過(guò)微功率無(wú)線通信的方式傳輸數(shù)據(jù)，中繼器采用470MHz 通信時(shí)，通信距離經(jīng)測(cè)試在150 米以內(nèi)，距離較遠(yuǎn)時(shí)，可通過(guò)增加中繼的方式延長(zhǎng)通信距離，目前可增加2級(jí)中繼。該方案的優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單，初次投入不大，且后續(xù)無(wú)運(yùn)行費(fèi)用，但需對(duì)GPRS 轉(zhuǎn)接器提供220V電源，如終端維護(hù)口協(xié)議非標(biāo)準(zhǔn)廣電規(guī)約，GPRS 轉(zhuǎn)接器處需對(duì)協(xié)議進(jìn)行處理后再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，該方案理論上適用于任意廠家終端。

圖1 無(wú)線中繼實(shí)現(xiàn)方式示意圖

3.3 公網(wǎng)上行，信號(hào)增強(qiáng)擴(kuò)展公網(wǎng)通信距離

（1）無(wú)線放大器方案

無(wú)線放大器（也稱直放站）屬于同頻放大設(shè)備，其基本功能就是一個(gè)射頻信號(hào)功率增強(qiáng)器。該方案施工雖相對(duì)復(fù)雜，但無(wú)需對(duì)終端側(cè)設(shè)備進(jìn)行改動(dòng)，適用于所有廠家終端，可以一個(gè)無(wú)線放大器帶幾臺(tái)終端設(shè)備，通過(guò)共享設(shè)備，成本相對(duì)較低，更重要的是，不需后續(xù)運(yùn)行費(fèi)用。但該方案也有其局限性，受到信號(hào)衰減影響，實(shí)際通信距離在40米內(nèi)（采用更好質(zhì)量的同軸電纜可適當(dāng)延長(zhǎng)距離，但一般不超過(guò)100米）。

（2）運(yùn)營(yíng)商建基站

運(yùn)營(yíng)商建設(shè)新基站，增加信號(hào)的覆蓋范圍，對(duì)于局方來(lái)說(shuō)，是一勞永逸的方式。但投資一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)基站需要接近兩百萬(wàn)元，同時(shí)該部分區(qū)域一般客戶數(shù)量較為稀少，出于對(duì)投資收益的考慮，運(yùn)營(yíng)商短時(shí)間內(nèi)不會(huì)考慮投入，故短時(shí)間內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

4.方案選擇及應(yīng)用

以上各種解決方案在特定場(chǎng)景均具備實(shí)際運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)和可行性。但結(jié)合供電局計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行以及運(yùn)維成本、通信可靠性等綜合考慮，采用“安裝無(wú)線中繼通信設(shè)備”方式投入成本小、安裝周期短、設(shè)備安裝方便靈活。因此本文選擇無(wú)線中繼方式，如圖1所示。

圖2 試點(diǎn)月在線時(shí)長(zhǎng)對(duì)比圖

圖3 試點(diǎn)數(shù)據(jù)完整率對(duì)比圖

5.實(shí)際運(yùn)行效果

本文選取了5個(gè)試點(diǎn)，使用無(wú)線中繼通信方式解決終端長(zhǎng)期離線及數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定問(wèn)題，結(jié)果表明終端在線時(shí)間和數(shù)據(jù)完整率大幅度提高。如圖2、圖3所示。

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