低壓載波通信方式下電能采集終端與表計(jì)之間通信質(zhì)量的研究

宋仁平　吳玉新　王明儉　張建華

近幾年以來隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各類物品的價(jià)格也隨之上升，尤其是能源和原材料價(jià)格的攀升十分迅速。在這種大背景之下，各行各業(yè)運(yùn)營成本快速增加。而低壓載波通信技術(shù)主要由于其節(jié)約成本的巨大優(yōu)勢受到了來自于電力行業(yè)的關(guān)注。以下主要從低壓載波通信技術(shù)概述、抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】低壓載波通信 電能采集終端 表計(jì) 通信質(zhì)量

1 低壓載波通信技術(shù)概述

低壓電子載波通信技術(shù)主要以低壓配電網(wǎng)作為傳輸介質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞和信息交換的一種技術(shù)。比之于其他的通信技術(shù)，該技術(shù)具有無可比擬的優(yōu)勢和獨(dú)有的特色。首先，使用該技術(shù)可以直接使用現(xiàn)有的配電線路，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。有效的降低了通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，并且設(shè)計(jì)方案更為簡單。其次，該技術(shù)在運(yùn)行過程當(dāng)中穩(wěn)定性較高，安全系數(shù)高，可以和配電項(xiàng)目同步進(jìn)行，大大的節(jié)約了后期投資。第三，具有三網(wǎng)合一的巨大優(yōu)勢，具體而言就是在傳輸電力的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)、語音、視頻等信號的承載。目前，在我國的電力行業(yè)當(dāng)中，該技術(shù)已經(jīng)被廣泛的使用在智能抄表系統(tǒng)當(dāng)中，并且對于國家智能電網(wǎng)的建設(shè)也做出了重大貢獻(xiàn)。

2 低壓電力載波抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

低壓電力載波抄表系統(tǒng)主要由電能數(shù)據(jù)采集終端、電能數(shù)據(jù)采集集中器、遠(yuǎn)程集中抄表服務(wù)器三個(gè)部分組成。其中電能數(shù)據(jù)采集終端主要包括了帶有載波通訊模塊的電表、采集器等。該部分的主要功能就是傳輸集中器和電能表之間的數(shù)據(jù)，并且可以依據(jù)具體的需求不同而添設(shè)相應(yīng)的功能。電能數(shù)據(jù)集中器是用電現(xiàn)場的集中控制器，該部分通常位于關(guān)鍵點(diǎn)之上，比如線路關(guān)鍵點(diǎn)、社區(qū)關(guān)鍵點(diǎn)等。該部分的數(shù)據(jù)交換主要通過寬帶、電話線等進(jìn)行。除此之外，根據(jù)具體需求的不同，還可以在基本功能的基礎(chǔ)之上增加線路狀況監(jiān)測、負(fù)荷檢測等，該部分是整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行信息傳遞的中樞。遠(yuǎn)程集抄服務(wù)器，其屬于電力部門的管理設(shè)備，通常位于相關(guān)部門的機(jī)房當(dāng)中。管理部門在開展管理工作之時(shí)，可以利用該服務(wù)器，通過遠(yuǎn)程控制的方式抄收客戶用電量，同時(shí)還可以針對用戶賬戶進(jìn)行管理。電量抄收是其最為基本的功能，除此之外，該系統(tǒng)還具備監(jiān)控功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控客戶用電、電負(fù)荷等方面的狀況。

在這三級結(jié)構(gòu)中，每個(gè)服務(wù)器之下有多個(gè)集中器，而每個(gè)集中器之下又能夠管理多個(gè)采集終端，整個(gè)系統(tǒng)呈現(xiàn)為樹狀。通過這種方式，最終實(shí)現(xiàn)低壓電力載波通信方式的數(shù)據(jù)交換。在實(shí)際的工作當(dāng)中，電力線各個(gè)點(diǎn)的運(yùn)行參數(shù)，以及客戶用電情況都通過最低層終端進(jìn)行采集。并且將所采集的信息上傳，最終進(jìn)入低壓電力線集中器模塊。為了有效的降低運(yùn)營成本，通常一個(gè)電能采集終端最少連接一塊電度表，最多可高達(dá)16塊，并且二者之間采用RS-485接口。如果將表、模塊結(jié)合為一個(gè)整體，就形成了載波表，當(dāng)然這也就意味著一塊表配備一個(gè)終端。通過載波表的方式，外部布線大大減少，整個(gè)電力系統(tǒng)安全性被增強(qiáng)。但這種方式通常需要高投入，相應(yīng)的增加了運(yùn)營成本。由于每個(gè)變壓器臺區(qū)所有的用戶通常不會(huì)多于1000戶，如果一個(gè)臺區(qū)的模塊太多，則可以將其虛擬為兩個(gè)以上的臺區(qū)。并且配置集中器，以提高通信效率。

其主站的通信主要依靠以太網(wǎng)、局域網(wǎng)和各個(gè)集中器完成，充分的使用了PC的強(qiáng)大資源，并在此基礎(chǔ)上開展電力管理工作。

2.2 通信流程

系統(tǒng)通信流程主要分為三級，并且每一級均是一點(diǎn)對多點(diǎn)的進(jìn)行半雙工通信。該系統(tǒng)的最低層是采集終端，即電表，其通信主要使用了RS-485，并且其信道、通信協(xié)議等方面都已經(jīng)較為成熟了。它的中間一層是集中器，即系統(tǒng)第二級為采集器。在整個(gè)抄表系統(tǒng)當(dāng)中，主要使用了低壓載波通信通道，而整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中最為重要的就是解決信道問題。在此主要選擇了FM2261芯片進(jìn)行解決，該芯片為其提供了轉(zhuǎn)接功能，通過普通串口到電力線載波通信方式以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)接目的。在進(jìn)行通信之時(shí)，在通過串口同時(shí)FM2261，然后指定所需要進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容，以及明確傳輸?shù)哪康牡?，該芯片就可以自?dòng)的將該次通信的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，同時(shí)將另一端的數(shù)據(jù)傳回。同時(shí)該系統(tǒng)，主要是以主站作為核心，采用了主從式多級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)靈活性高，并且可擴(kuò)充性強(qiáng)。除此之外，該系統(tǒng)優(yōu)勢明顯，大大提升了電能采集終端和表計(jì)之間的通信質(zhì)量。通過該系統(tǒng)的使用，大大提升了通信的安全性，提供了自動(dòng)化服務(wù)。其中監(jiān)控功能的使用，有效的確保了通信信息的真實(shí)性、完整性和可靠性。同時(shí)在該系統(tǒng)之下，采集和表計(jì)之間實(shí)現(xiàn)了通訊自動(dòng)化、管理自動(dòng)化功能，主要包括了數(shù)字信息網(wǎng)絡(luò)、語言傳真功能、遠(yuǎn)程抄表功能等方面，確保了采集終端和各個(gè)表計(jì)之間的信息流通順暢。同時(shí)其通信速度快，造價(jià)相對低廉，整體可靠性較高。目前該方面的研究方向主要是通過高效數(shù)據(jù)傳輸方式，以及進(jìn)行自適應(yīng)過濾波、自適應(yīng)均衡術(shù)等方面，該項(xiàng)技術(shù)用于終端和表計(jì)之間的通訊潛力巨大，相信還將會(huì)有進(jìn)一步的發(fā)展。

3 結(jié)束語

綜上所述，在低壓載波通信技術(shù)之下的電能采集終端以及表計(jì)，通過低壓載波通信系統(tǒng)的使用，能夠有效的降低運(yùn)營成本，并且數(shù)據(jù)的傳遞可靠性和安全性高，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，通信質(zhì)量高。這就要求在之后的工作當(dāng)中還需要不斷的進(jìn)行完善和推廣使用。

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作者單位

1.國網(wǎng)甘肅省電力科學(xué)研究院 甘肅省蘭州市 730046

2.國網(wǎng)甘南供電公司 甘肅省甘南藏族自治州 747000

3.國網(wǎng)甘肅節(jié)能服務(wù)有限公司 甘肅省蘭州市 730046endprint