微功率無線通信在計(jì)量數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用

常軍超

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司曲靖供電局，云南曲靖 655000）

0 前言

目前，對數(shù)據(jù)管理提出了更高的要求，實(shí)現(xiàn)通信高效穩(wěn)定、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸、用戶體驗(yàn)快速響應(yīng)等已經(jīng)成為未來電網(wǎng)發(fā)展的新趨勢[1]。電力線載波等通信技術(shù)因其通信速率低、抗干擾能力差等固有缺陷已經(jīng)無法滿足電力企業(yè)現(xiàn)代化管理的要求[2]，實(shí)現(xiàn)更高效的通信技術(shù)與采集效率逐步成為當(dāng)今研究熱點(diǎn)和今后的發(fā)展趨勢。

本文結(jié)合當(dāng)前電網(wǎng)低壓集抄技術(shù)建設(shè)情況，通過分析通信原理為嵌入點(diǎn)，研究微功率無線通信技術(shù)原理，驗(yàn)證該技術(shù)在復(fù)雜、多變的現(xiàn)場環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、快速、穩(wěn)定的可靠通信，能夠?yàn)殡娏ζ髽I(yè)提升數(shù)據(jù)采集效率提供有效的技術(shù)支撐。

1 電力線載波通信技術(shù)

1.1 電力線載波技術(shù)發(fā)展歷程

從上世紀(jì)末葉開始，電力線載波技術(shù)逐漸在 380/220 V 低壓配電網(wǎng)本地載波技術(shù)抄表通信中廣泛應(yīng)用[2-3]。以電力線為通信媒介，將信號加載于電力線上，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的傳輸。其基本原理為：在通信前，通過調(diào)制器，將載波數(shù)據(jù)加載至高頻信號上，經(jīng)放大器耦合到電力線上。該高頻信號經(jīng)輸電線路傳輸?shù)搅硪欢说慕邮仗?，將高頻信號通過接收機(jī)耦合電路分離，先去除多余的垃圾信號，再經(jīng)放大器放大后，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號[4-5]。

1.2 電力線載波技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

電力線載波通信可以依靠電力線路作為通信傳輸通道，節(jié)省了大量成本，這種天然的優(yōu)勢也成為該技術(shù)得到大量推廣應(yīng)用的主要?jiǎng)右騕4]，由于電力線路的主要作用是傳輸電能，電能傳輸過程中的大噪聲、強(qiáng)削減、時(shí)變性等對載波通信的可靠性產(chǎn)生了不同程度的干擾[4]，與國外相比，由于我國地理結(jié)構(gòu)的多樣性，造就了復(fù)雜的電網(wǎng)架構(gòu)，同時(shí)，由于載波通信的局限性，其通信可靠性低大大增加了現(xiàn)場運(yùn)維工作[6]，目前，某電網(wǎng)低壓集抄平均采集成功率僅為91%，遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代管理的要求。

圖1 電力線載波通信原理

2 微功率無線通信技術(shù)

2.1 微功率無線通信技術(shù)原理

微功率無線通信作為第三代通信技術(shù)，該技術(shù)融合了信息處理技術(shù)、嵌入式技術(shù)等[7-9]，通過無線自組網(wǎng)，自動(dòng)優(yōu)化路由，選擇最佳路徑，最終將數(shù)據(jù)、命令等命令通過無線組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)多跳的方式傳遞至采集終端[13]。

圖2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2.2 通信技術(shù)特性

微功率無線作為第三代通信技術(shù)，其核心就是解決第二代通信技術(shù)速度慢、實(shí)時(shí)性差和不能互通這三大缺陷[12-13]，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、快速和互聯(lián)互通的可靠通信，勢必會(huì)成為通信的發(fā)展趨勢。

表1 通信技術(shù)特點(diǎn)

3 實(shí)例驗(yàn)證與數(shù)據(jù)分析

3.1 數(shù)據(jù)指標(biāo)與算法

微功率無線通信技術(shù)具有通信穩(wěn)定、快速組網(wǎng)、抗干擾等核心優(yōu)勢[9]，作為下行通信方案，由于并未改變上行通信環(huán)境（即：終端與計(jì)量自動(dòng)化主站通信通道環(huán)境），假設(shè)上行通信環(huán)境不變，可以從以下三個(gè)指標(biāo)進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證：

3.1.1 低壓集抄自動(dòng)抄表率

其中：M為實(shí)際采集到數(shù)據(jù)的用戶數(shù)；

P為應(yīng)采集用戶數(shù)；

3.1.2 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率

其中，Q為計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)采集到數(shù)據(jù)；

N為現(xiàn)場電能表實(shí)際數(shù)據(jù)；若兩者相等，則曲線一致。

3.1.3 實(shí)時(shí)通信能力

實(shí)時(shí)通信能力主要測試計(jì)量自動(dòng)化主站對電能表實(shí)時(shí)抄讀當(dāng)前數(shù)據(jù)，以檢驗(yàn)通信能力。

通過對樣本臺區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信能力測試，經(jīng)過計(jì)算，平均實(shí)時(shí)抄表速率約為3.89 s/臺，通信實(shí)時(shí)性較強(qiáng)。

本章將微功率無線通信技術(shù)應(yīng)用于改造低壓集抄臺區(qū)，通過現(xiàn)場實(shí)例，分別從自動(dòng)抄表率、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率、通信能力維度進(jìn)行可行性分析，充分驗(yàn)證了微功率無線通信在提升數(shù)據(jù)采集等方面的重要意義。

4 結(jié)束語

本文通過實(shí)例探討了微功率無線通信技術(shù)在低壓集抄中的應(yīng)用，研究了該技術(shù)在數(shù)據(jù)采集效率等方面的意義，論證了微功率無線通信技術(shù)在低

壓集抄應(yīng)用的可行性，通過對微功率無線通信技術(shù)原理探究，引出通信系統(tǒng)模型，并對該模型進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，最后通過實(shí)例對微功率無線通信技術(shù)在低壓集抄中的有效性和實(shí)用性進(jìn)行了驗(yàn)證，充分論證了該技術(shù)在改善數(shù)據(jù)質(zhì)量具有重要意義。