高低壓電力用戶用電信息采集系統(tǒng)本地通信成功率的探討

全峰濤

（國網(wǎng)南陽供電公司，河南 南陽 473000）

0 引 言

信息技術(shù)的完善與進步，完善了電力系統(tǒng)的智能化體系，提升了電力企業(yè)的電力服務(wù)和電力營銷水平。針對高低壓電力用戶，可借助用電信息采集系統(tǒng)，實現(xiàn)“全覆蓋、全采集、全預(yù)付費”的功能，進而有效推動電力企業(yè)的電力服務(wù)水平。本地通信方式則是保障電力信息傳遞的重點。如果本地通信系統(tǒng)功能障礙，則影響整個系統(tǒng)性能?；诖?，本文展開對高低壓電力用戶用電信息采集系統(tǒng)的研究，分析具體的本地通信成功率。

1 用電信息采集系統(tǒng)現(xiàn)狀

為研究具體的高低壓用戶用電信息采集系統(tǒng)的本地通信成功率，需要對用電信息系統(tǒng)展開簡單的研究與分析。具體信息采集系統(tǒng)的本地通信系統(tǒng)，可包含遠程通信信道和本地數(shù)據(jù)采集通道。具體的通信方式上，由遠程傳輸通道和本地數(shù)據(jù)采集通道的綜合作用，可滿足用戶用電信息采集系統(tǒng)信息的獲取和傳遞。

當(dāng)前，高低壓用戶用電信息采集系統(tǒng)的主站和采集的終端之間的通信方式，主要以GPRS、230 MHz的無線專網(wǎng)、以太網(wǎng)和光纖等方式為主，具有較好的可靠性和穩(wěn)定性。這些技術(shù)相對成熟，可基本滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕疽?，且不會對采集和通信實效性造成干擾。

具體的用電信息采集系統(tǒng)中，采集終端與智能電表之間，主要采用一對多的通信方式。借助這種方式，可實現(xiàn)信息的集中傳遞，將用戶用電信息傳遞到主站。常見的本地通信方式包含RS485總線、低壓電力線載波和微功率無線等。這些本地通信方式都可用于高低壓電力用戶用電信息采集系統(tǒng)。但是，本地通信在實際使用中容易受到環(huán)境噪聲干擾等，影響本地通信的功能。因此，提升高低壓電力用戶信息采集系統(tǒng)的本地通信成功率變得十分重要。所以，文章結(jié)合實際情況，研究了幾種組合方式，以期提高本地通信的可靠性和成功率[1]。

2 本地通信的幾種方式

本地通信方式的選擇，與通信的成功率之間存在聯(lián)系。合理的通信方式，有助于通信成功率的提升。現(xiàn)對幾種常見的本地通信方式進行研究[2-3]。

（1）電力線載波。這類通信方式是電力系統(tǒng)中特有的，主要是將低壓電力線作為實現(xiàn)信息雙向傳輸?shù)妮d體，從而完成信息的傳遞。電力線載波不需要額外架設(shè)通信線路，主要以既有低壓電力線為載體。低壓電力線直接延伸到用戶側(cè)，所以可使本地通信能夠與用戶側(cè)相互連接，從而實現(xiàn)對用戶用電信息的傳遞，具有較好的適用性。但是，電力線載波也存在一定缺陷，影響電力線載波的功能。它的具體缺陷包括噪聲源多、干擾強和負載特性干擾大等問題，對后續(xù)組網(wǎng)技術(shù)要求較高。電力線載波可按照帶寬情況，分成寬帶和窄帶兩種類型。以寬帶載波為例，表1為該技術(shù)的技術(shù)指標(biāo)。

表1 寬帶載波技術(shù)指標(biāo)

與寬帶電力線載波比較，采用窄帶電力線載波技術(shù)的系統(tǒng)工作在3～500 kHz頻率范圍內(nèi)，容易受到外界因素干擾。窄帶電力載波的傳輸速率比寬帶載波小，但窄帶電力載波的傳輸距離更高，可達到1 000 m。

（2）RS485總線?？偩€布置方式可用于本地通信系統(tǒng)，且具有廣泛的應(yīng)用范圍。實際使用中，RS485總線具有良好的噪聲抗干擾能力，且具有較高的通信可靠性和通信波特率。RS485總線在后續(xù)使用中，具有維護容易的特點，可降低運維成本。RS485總線還具有通信距離遠的特點，可達到1 200 m左右。研究發(fā)現(xiàn)，傳輸距離與通信波特率之間呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系。為確保RS485總線的傳輸距離，需要對波特率進行調(diào)整，促使其處于某一范圍內(nèi)容，進而保障系統(tǒng)功能具體范圍為1 200～4 800 b/s。RS485總線在實際布設(shè)中為總線型拓撲關(guān)系，且呈手牽手菊鏈的方式。它對材料、技術(shù)和接地等的要求較高，且成本不低。如果某一節(jié)點出現(xiàn)錯誤，則后續(xù)維護難度將劇增。

（3）微功率無線通信。該項技術(shù)屬于一種較新的技術(shù)類型，與窄帶載波技術(shù)比較，具有便捷、快速的安裝特點，且不需要額外展開線路布設(shè)，具有良好的通信速率，覆蓋范圍也較為合理。但是，微功率無線通信需要配置足夠的節(jié)點，且信息傳遞過程中容易受建筑物等的影響，并存在維護成本高、維護難度大等問題，同時外界干擾問題和信息安全問題較為突出。

上述分析中，這幾種本地通信方式均具有良好的優(yōu)勢特點，但單獨使用存在一些不足。為提升高低壓電力用戶用電信息采集系統(tǒng)本地通信的成功率，需要結(jié)合實際情況，合理對幾種本地通信進行組合使用，確保信息采集系統(tǒng)功能，降低信息安全問題，積極推動電力企業(yè)的電力服務(wù)水平[4-6]。

3 本地通信方式的組合使用

在對上述幾種本地通信方式詳細研究的基礎(chǔ)上，明確幾種通信方式類型的優(yōu)缺點，再詳細對具體的本地通信方式組合使用進行闡述，從而構(gòu)建良好的本地通信系統(tǒng)。

3.1 單一本地通信方式不足

受現(xiàn)場環(huán)境和相關(guān)技術(shù)水平的影響，單獨使用上述幾種本地通信技術(shù)的效果不夠理想。不僅會造成建設(shè)成本虛高，還會造成資源浪費等問題，不利于電力服務(wù)。RS485總線盡管穩(wěn)定性理想、可靠性高，但需要集中裝表和敷設(shè)線路，再加上信號反射和負載等因素的影響，無法實現(xiàn)全區(qū)域的通信，不能達成“全采集”的效果。

低壓電力線載波和微功率無線均需要智能電表，可支持相應(yīng)的通信方式。如果智能電表不支持他們的通信方式，則不能完成數(shù)據(jù)通信任務(wù)，影響系統(tǒng)功能。更換電能表時，必須對其具體的兼容性進行思考，且后續(xù)的維護成本相對較高。針對這種情況，為提高高低壓電力用戶用電信息采集系統(tǒng)本地通信成功率，可借助組合使用方式，達到提升本地通信成功率的目的。

3.2 兩層RS485總線

結(jié)合RS485總線的分析發(fā)現(xiàn)，RS485總線具有良好的特性。在實際的信息采集系統(tǒng)構(gòu)建中，可優(yōu)先選擇RS485總線。RS485總線的傳輸距離和帶載能力問題，造成了集中器不能滿足一般臺區(qū)采集需求的情況。故此，可構(gòu)建2層RS485總線的本地通信。具體構(gòu)建中，2層分別承擔(dān)不同的傳輸任務(wù)。其中，第1層主要實現(xiàn)集中器與采集器通信任務(wù)，第2層負責(zé)采集器和電能表之間的通信功能。詳細的結(jié)構(gòu)形式，如圖1所示。

可以發(fā)現(xiàn)，2層RS485總線可以實現(xiàn)多塊電能表的信息采集（1 024塊），而集中器則可實現(xiàn)對2 048塊電能表的采集，從而滿足臺區(qū)的采集需求。結(jié)合實際情況發(fā)現(xiàn)，可將2層RS485總線用于高層房型中配電站安裝在地下室、地面上且居民電能表非集中安裝的情況。值得注意的是，想要實現(xiàn)這種本地通信方式，需要保障信息采集系統(tǒng)的采集器具備2路RS485通信口，這對采集器提出了更高要求。

3.3 半載波通信方式

這類通信方式是將RS485總線電力線與載波技術(shù)結(jié)合的形式。具體通信中，采集器與電能表之間運用RS485總線通信，而采集器和集中器則選擇低壓電力線載波。這類方式是當(dāng)前電力用戶用電信息采集系統(tǒng)使用較為常見的方式。它借助RS485總線具備的可靠性和高效率特性，配合低壓電力線載波的距離能力，可實現(xiàn)臺區(qū)內(nèi)的通信。結(jié)合實際情況，半載波通信方式可以適用于：①多層和中高層的小區(qū)；②高層建筑，配電站于地面，非居民電能表在樓宇之外；③別墅或散戶住宅。上述幾種情況中，均可運用半載波通信技術(shù)，并保障通信成功率。為進一步提升本地通信的成功率，可利用如下幾種措施：

（1）安裝采集器時，可將采集器置于電力線的同一相。這樣可以發(fā)揮采集器的中繼節(jié)點作用，而且分支線路的所有采集器均安裝在同一相。如果無法識別，則可根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控載波的某一節(jié)點信號確認。盡管這種提升本地通信成功率方式存在前期調(diào)試工作量相對較大的情況，但是后期穩(wěn)定性高，可建立穩(wěn)定路由信息表，保障了本地通信成功率。

（2）關(guān)鍵節(jié)點增設(shè)中繼器。如果分支眾多且載波節(jié)點間設(shè)有地埋電纜、架空電線的情況，則可使用增設(shè)中繼器的方式增強信號增益，從而提升本地通信質(zhì)量。但是，這增加了后續(xù)安裝維護的繁瑣程度，加大了工作量。

3.4 半無線通信方式

這種通信方式主要了借助微功率無線+RS485總線。具體布置中，集中器與采集器間給予微功率無線通信，采集器與電能表間通信為RS485總線。由于與半載波通信相似，主要對集中器與采集器部分進行分析。它可減少建設(shè)成本，降低施工難度，能夠承擔(dān)更強電網(wǎng)噪聲、負載波動等因素的影響，效果較為理想。但是，微功率無線技術(shù)還存在一定不足，存在應(yīng)用范圍不廣的情況。此外，如果選擇半無線通信作為中繼，可應(yīng)對常規(guī)有線方式的信息孤島情況，實現(xiàn)對孤島的處理。

運用上述三種方式，均可提升高低壓電力用戶用電信息采集系統(tǒng)本地通信成功率，且每種方式具有其特有的優(yōu)勢與缺點。其中，需要合理選擇三種方式。具體選擇中，可結(jié)合因地制宜原則，在成本和施工條件允許下，可優(yōu)先選擇2層RS485總線，任何再選擇余下兩種方式。合理的本地通信方式選擇可降低干擾，保障通信成功率，避免信息丟失[7]。

4 結(jié) 論

本文研究分析高低壓電力用戶用電信息采集系統(tǒng)本地通信成功率，主要研究了具體用戶用電信息采集系統(tǒng)的現(xiàn)狀，詳細分析了幾種本地通信技術(shù)，包括RS485總線、電力線載波和微功率無線等。之后對幾種技術(shù)進行組合使用，結(jié)合具體的提升措施，從而實現(xiàn)本地通信成功率的提升，確保系統(tǒng)功能的同時，提升電力服務(wù)質(zhì)量[8]。

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