基于電力線寬帶通信技術(shù)的遠(yuǎn)程集抄系統(tǒng)

林懷敏

【摘要】 本系統(tǒng)采用國(guó)際上先進(jìn)的中壓電力線寬帶通信（BPLC）技術(shù)，利用10kV中壓配電網(wǎng)作為高速數(shù)據(jù)通信的載體，采用遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)局端對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的每塊電表進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和控制，提升供電公司自身工作效率和用電管理水平。

【關(guān)鍵字】 電力線 寬帶通信 遠(yuǎn)程集抄 集抄系統(tǒng)

一、概述

目前，電力用戶(hù)遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)在不少地方已試點(diǎn)或試運(yùn)行，但抄表系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中存在不少問(wèn)題，其中一個(gè)重要問(wèn)題是通信信道還沒(méi)有達(dá)到現(xiàn)代通信寬帶網(wǎng)絡(luò)化的水平。本系統(tǒng)為低壓電力智能集中抄表系統(tǒng)，是利用先進(jìn)的電力線寬帶載波通信技術(shù)，臺(tái)變以下的低壓電力線作為通信傳輸介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)電表實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與寬帶傳輸?shù)男乱淮脩?hù)集中抄表解決方案。采用200M電力線寬帶載波通信模塊進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)，在免布線的情況下實(shí)現(xiàn)用戶(hù)終端電表的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集。

二、系統(tǒng)技術(shù)原理

電力線寬帶載波通信技術(shù)（Broadband Power line communication，簡(jiǎn)稱(chēng)寬帶PLC）是利用電力線作為通信傳輸?shù)妮d體，利用2-34MHz頻帶范圍劃分為幾百個(gè)獨(dú)立的子頻率信道來(lái)同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。在發(fā)送時(shí)，利用OFDM調(diào)制技術(shù)將數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，在電力線上進(jìn)行傳輸；在接收端，經(jīng)過(guò)濾波器將調(diào)制信號(hào)濾出，再解調(diào)，就能得到源通信信號(hào)的一種通信技術(shù)。基本在免布線的情況下，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)終端電表的寬帶網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集環(huán)境。

抄表系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)能夠滿(mǎn)足電能計(jì)量系統(tǒng)的自動(dòng)遠(yuǎn)程抄表、抄表數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、用戶(hù)用電遠(yuǎn)程控制（需電表支持）、用電異常告警、線損分析、竊電分析、用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等功能要求。

采用的芯片具有如下先進(jìn)特點(diǎn)：頻帶利用率高；抗多徑干擾能力強(qiáng)，抗衰落能力強(qiáng)；

三、系統(tǒng)體系架構(gòu)

3.1 系統(tǒng)整體拓?fù)?img src="https://cimg.fx361.com/images/2016/02/09/qkimageszgxtzgxt201611zgxt20161102-1-l.jpg"/>

電力線寬帶網(wǎng)絡(luò)抄表系統(tǒng)由內(nèi)置電力線模塊的網(wǎng)絡(luò)抄表終端、網(wǎng)絡(luò)集中器、主站管理系統(tǒng)等構(gòu)成，其通信信道包括三個(gè)層面：

1、各用戶(hù)電表在單元內(nèi)通過(guò)485總線與網(wǎng)絡(luò)抄表終端連接的底層通信。

2、網(wǎng)絡(luò)抄表終端在小區(qū)內(nèi)通過(guò)電力線寬帶網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)集中器之間的本地通信。

3、網(wǎng)絡(luò)集中器通過(guò)接入電力通信專(zhuān)網(wǎng)、電信ADSL或GPRS/CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)與遠(yuǎn)端供電管理中心計(jì)算機(jī)之間的遠(yuǎn)程通信。具體系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1。

3.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

·自動(dòng)尋址、互為中繼，提高系統(tǒng)實(shí)施的靈活性

采用基于200M芯片組的電力線寬帶載波通信集抄產(chǎn)品，自動(dòng)尋找最佳通信路徑，自動(dòng)中繼。自動(dòng)尋址、互為中繼功能的實(shí)現(xiàn)，大大提高了系統(tǒng)實(shí)施的靈活性。

·施工難度小，維護(hù)量少

集中器與采集器之間是以小區(qū)電力線作為信號(hào)傳輸媒介，無(wú)需額外敷設(shè)線纜。因此，設(shè)備安裝方便，施工難度小，可以做到設(shè)備即裝即用。

·電能數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，一次抄收成功率高

集中器與下屬采集器間擁有10Mbps以上的網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬，保證了集中器和采集器之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。系統(tǒng)一次抄收成功率可達(dá)到99%以上，真正做到“隨時(shí)實(shí)時(shí)抄表”。

·支持多種上行接入方式

集中器采用工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，支持多種上行通信方式（如電力專(zhuān)網(wǎng)、GPRS/CDMA等）接入到后臺(tái)系統(tǒng)?？筛鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行靈活配置，無(wú)需額外的參數(shù)設(shè)置。

四、系統(tǒng)組網(wǎng)方案介紹

本系統(tǒng)方案以臺(tái)區(qū)為系統(tǒng)建設(shè)和數(shù)據(jù)采集單位。先由臺(tái)區(qū)內(nèi)各樓棟（單元）的采集器采集該樓棟（單元）的居民電表，然后建立本地電力線寬帶載波數(shù)傳信道，將該配變臺(tái)區(qū)的全部居民電表的計(jì)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊衅?，納入集中管理范圍。方案及具體實(shí)施如圖2。

1）采集器安裝在居民樓的集中表箱旁，通過(guò)RS-485接口與居民電表連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。

2）抄表數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為IP格式再調(diào)制成PLC信號(hào)后，耦合到電力線上，經(jīng)小區(qū)低壓電網(wǎng)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)集中器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的本地上傳。通過(guò)plc的自動(dòng)路由和中繼功能，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸（有效通信距離可達(dá)到1000米以上）。

3）集中器通過(guò)光纖、ADSL、GPRS/CDMA與后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程上傳。

五、結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)完成電力線寬帶網(wǎng)絡(luò)抄表系統(tǒng)的試點(diǎn)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)居民電能量的遠(yuǎn)程抄收和即時(shí)監(jiān)控，為提高用電管理和電力營(yíng)銷(xiāo)自動(dòng)化水平提供一種有力的手段。

電力線寬帶抄表系統(tǒng)利用小區(qū)電力線作為傳輸通道，充分發(fā)揮了電力線寬帶的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，具有抄收速度快、抄收實(shí)時(shí)性好、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、施工難度小、維護(hù)量少等特點(diǎn)。既減少了抄表人員的工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作的效率，又能為供電部門(mén)提供用電管理的雙向通信平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)用電控制和防止竊電，保證電費(fèi)的及時(shí)回收，是提高電力營(yíng)銷(xiāo)自動(dòng)化管理水平的重要技術(shù)手段。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 李楠，屈百達(dá). 基于電力線載波與GPRS相結(jié)合的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng). 電測(cè)與儀表， 2007年第9期

[2] 陳瑞. 基于電力載波模塊的遠(yuǎn)程抄表通信接口. 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用， 2001.10

[3] 唐曉波，沈洪洲，程俊春. 基于構(gòu)件技術(shù)的電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng). 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)， 2015.12