低壓集抄采集方案優(yōu)劣對比

蔡曉聰

摘? 要：低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)（簡稱低壓集抄系統(tǒng)）主要利用通信技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)，通過通信介質(zhì)自動實(shí)現(xiàn)電能量數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸和處理。對比原本的人工抄表，不僅效率大大提高，也可以有效避免人為失誤，保證了抄表的質(zhì)量。該文就低壓集抄采集方案中低壓電力線載波通信、微功率無線通信和485通信3種方案的優(yōu)劣進(jìn)行了對比，希望能夠為低壓集抄系統(tǒng)的設(shè)置提供一些參考。

關(guān)鍵詞：低壓集抄;采集方案;優(yōu)劣對比

中圖分類號：TM764? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展背景下，越來越多的電力系統(tǒng)中加入了低壓集抄系統(tǒng)，不過因為龐大的用戶群體，加上相對雜亂的用戶分布，即便低壓集抄系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全面覆蓋，如何保證數(shù)據(jù)采集工作的質(zhì)量和效率也是電力企業(yè)需要重點(diǎn)研究的問題。一般情況下，計量主站通過遠(yuǎn)程通信信道抄讀集中器內(nèi)的數(shù)據(jù)，集中器再通過本地通信信道抄讀電能表，本地通信信道根據(jù)采用通信載體的不同，可將低壓集抄采集方案分為3種，分別是低壓電力線載波通信方案、微功率無線通信方案和485通信方案，如何正確選擇低壓集抄方案來保證抄表效果，是電力技術(shù)人員面臨的一個關(guān)鍵問題。

1 低壓電力線載波采集方案

低壓電力線載波采集方案根據(jù)結(jié)構(gòu)組成的不同可以細(xì)分為2種，全載波方案和半載波方案，這里對其優(yōu)點(diǎn)和缺陷進(jìn)行分別分析。

1.1 全載波方案

全載波方案主要由集中器和載波表組成，方案中不需要采集器，而是利用低壓電力線作為集中器和載波表之間的傳輸介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)集中器和電能表的有效連接，由于能夠省略掉終端的數(shù)據(jù)采集工作，理論上載波集中器甚至可以對1 024個電能表的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，覆蓋范圍在半徑2 000 m左右，在實(shí)際應(yīng)用中，集中器對電能表數(shù)據(jù)的采集方式是動態(tài)組網(wǎng)。相比較而言，全載波方案的適用范圍更廣，無論是城市還是農(nóng)村都可以使用，而且可以通過直接將電能表更換為載波表的方式來完成安裝。

全載波方案的優(yōu)點(diǎn)在于可以實(shí)現(xiàn)對電能表數(shù)據(jù)的穩(wěn)定采集，而且安裝簡單，成本低廉，可以省略掉布線工作，更進(jìn)一步縮短工作時間。全載波方案的缺點(diǎn)在于低壓電力線組網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，線路干擾噪聲強(qiáng)、阻抗變化大、信號衰減大，不同的載波方案廠家選取的載波頻段不同、調(diào)制方式不同，效果也不同。市面上的載波集中器價格在1 500元左右，與普通電能表相比，載波表還增加了載波模塊，如果單純將其看作電能表，在連接30個用戶的情況下，每戶的成本在35元左右。

1.2 半載波方案

半載波方案主要由集中器、采集器和485表組成，集中器與采集器之間，和全載波方案一樣，利用低壓電力線作為傳輸介質(zhì)進(jìn)行通信，采集器與電能表之間經(jīng)過RS-485總線進(jìn)行通信。半載波方案根據(jù)采集器類型分為I型半載波方案、II型半載波方案。其特點(diǎn)是適用于電表集中的低壓臺區(qū)，節(jié)省成本，缺點(diǎn)是需要判斷電表485極性并安裝485線，較煩瑣，施工質(zhì)量要求高。

半載波方案較全載波方案結(jié)構(gòu)組成上多了采集器，所以在運(yùn)維難度上就比全載波方案大很多。主要是因為采集器與485表要通過485線進(jìn)行通信，且電表的485通信口和采集器的下行485通信口是有極性的，必須保持一致。對其成本進(jìn)行分析，Ⅰ型載波采集器的市場價為240元，可以對32個用戶進(jìn)行采集，Ⅱ型采集器的價格為110元，同樣可以采集32個用戶，安裝環(huán)節(jié)設(shè)置一臺485電能表，每一臺集中器價格為1 500元，能夠采集500個用戶的數(shù)據(jù)，這樣Ⅰ型和Ⅱ型采集器的成本分別為每戶20元和每戶115元。

2 微功率無線采集方案

微功率無線采集方案根據(jù)結(jié)構(gòu)組成不同可以細(xì)分為兩種，全微功率無線方案和半微功率無線方案，這里對其優(yōu)點(diǎn)和缺陷進(jìn)行分別分析。

2.1 全微功率無線方案

全微功率無線方案主要由集中器和無線電能表組成，利用頻段470 MHz～510 MHz無線電波進(jìn)行通信。此方案通信不需要布線，實(shí)用性強(qiáng)，無線技術(shù)發(fā)展較成熟，可靠性高;適用性較差，僅適用于較為平坦的農(nóng)村、城鄉(xiāng)接合部低壓臺區(qū)，容易受鋼筋混凝土建筑、森林樹木、山丘地勢的影響，且無線對雨水的穿透能力較差，下雨天通信能力會變差;設(shè)備需要安裝天線，后期的維護(hù)量較大。

相比于全載波方案來講，全無線方案安裝會煩瑣一點(diǎn)，主要是電表和集中器上要配置天線，如果天線外置，容易受到外界的破壞，天線內(nèi)置，通信效果會下降。在運(yùn)維方面，故障點(diǎn)主要集中在集中器、無線電表和天線問題上，常見故障有集中器故障、天線損壞、電表無線通信模塊故障、電表本身損壞等。

2.2 半微功率無線方案

半微功率無線方案主要由集中器、無線采集器和485表組成，與全無線方案不同的一點(diǎn)是裝置了帶微功率無線模塊的采集器。集中器與采集器之間通過無線進(jìn)行通信，采集器與電能表之間經(jīng)過RS-485總線進(jìn)行通信。半無線方案根據(jù)采集器類型分為I型半無線方案、II型半無線方案。其特點(diǎn)是適用于電表集中且地勢平坦開闊的的低壓臺區(qū)，節(jié)省成本，缺點(diǎn)是適用范圍小，天線容易損壞，需要判斷電表485極性并安裝485線，較煩瑣，施工質(zhì)量要求高。

與全無線方案相比，半無線方案結(jié)構(gòu)組成上多了采集器，所以在運(yùn)維難度上就比全無線方案大很多。主要是因為采集器與485表要通過485線進(jìn)行通信，且電表的485通信口和采集器的下行485通信口是有極性的，必須保持一致。常見的故障主要有：集中器故障、天線損壞、采集器故障、485線接反、電表故障等

3 RS-485總線采集方案

485集中器簡單來講，就是在所有集中器中都設(shè)置3個485通信接口，每一個接口能夠連接的電能表數(shù)量最大為64，換言之，僅一個485集中器就可以連接192個電能表。當(dāng)然，上述數(shù)據(jù)僅源自理論分析，在實(shí)踐中，考慮電磁干擾、接線成本等因素，一臺485集中器可以連接的電能表一般在30個左右。485通信線路在城市住宅小區(qū)中有著較好的適用性，能夠?qū)⑺袠菞澋碾娔鼙磉B接為一個整體，單元之間電能表的連接則可以通過內(nèi)敷鋼絲的485通信來實(shí)現(xiàn)。在保證接線正確同時電能表不存在異常的情況下，485集中器在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確率能夠達(dá)到100 %。

485集中器的優(yōu)點(diǎn)在于能夠保證數(shù)據(jù)采集工作的相對穩(wěn)定性，而且采集到的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度高。不過其本身也存在較為明顯的缺點(diǎn)，一是線路連接工作過于煩瑣，而且工作量巨大，如果遇到?jīng)]有體現(xiàn)設(shè)置連接接口的情況，連線工作將會變得更加復(fù)雜，需要消耗大量的人力物理資源;二是485集中器本身針對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的特點(diǎn)，使其僅適用于城市住宅小區(qū)，農(nóng)村地區(qū)因為連排房屋數(shù)量少，如果盲目采用這種方案，會導(dǎo)致不必要的資源浪費(fèi);三是線路采用的是架空敷設(shè)，對于雷電的抵抗能力較差，在實(shí)際接線中很多時候都會選擇短距離線路架設(shè)來規(guī)避雷擊，而這樣會導(dǎo)致電信號強(qiáng)度的下降。對485集中器的設(shè)置成本進(jìn)行預(yù)算分析，二型集中器的價格在500元左右，能夠同時完成30個用戶的用電數(shù)據(jù)采集，每一個用戶需要鋪設(shè)的通信線路長度在10 m左右，成本42元，平均每戶的成本為60元。

4 結(jié)語

總而言之，在電力低壓集抄系統(tǒng)中，采集方案的選擇非常關(guān)鍵，需要電力技術(shù)人員根據(jù)電力系統(tǒng)以及所處臺區(qū)的實(shí)際情況，選擇恰當(dāng)?shù)牟杉桨?，在保證數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確率的基礎(chǔ)上，盡可能降低成本費(fèi)用。

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