試析全光纖用電集抄信息傳輸系統(tǒng)

孫航 歐新 趙云斌 王軼群 郝鳳柱

摘要：伴隨我國電力供給日益提速，“全光纖用電集抄信息傳輸系統(tǒng)”作為用電信息采集、掌握、統(tǒng)計手段之一，其重要性不言而喻。通過近年來大多研究發(fā)現(xiàn)，“全光纖用電集抄信息傳輸系統(tǒng)”研究的科學(xué)性與優(yōu)化性對用電信息統(tǒng)計、故障發(fā)現(xiàn)、問題排查影響頗大。本次研究將全光纖用電集抄信息傳輸系統(tǒng)進行分析研究，為下一步工作開展提供依據(jù)參考。

Abstract： With the increasing speed of China's power supply， "all-fiber power meters collecting information transmission system" as one of the means of collecting， mastering and counting electricity information， its importance is self-evident. Through the research in recent years， the scientific and optimization research of "all-fiber power meters collecting information transmission system" has a great influence on the use of electricity information statistics， fault detection and problem investigation. This study will analyze and study the all-fiber power meters collecting information transmission system， and provide reference for the next step.

關(guān)鍵詞：全光纖;用電;信息傳輸;系統(tǒng)

Key words： all-fiber;electricity;information transmission;system

中圖分類號：TM76? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）34-0224-03

1? 用電信息采集系統(tǒng)概述

隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，用電信息采集作為對用電量、綜合數(shù)據(jù)搜集、掌握及統(tǒng)計的重要模式，其重要性不言而喻。據(jù)相關(guān)資料數(shù)據(jù)整理發(fā)現(xiàn)，當(dāng)下我國生產(chǎn)、生活用電量逐漸增大[1-2]。電力產(chǎn)業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展也逐漸向多元化、科技性發(fā)展。用電信息采集系統(tǒng)不是單一片面的簡單流程，而是更為科學(xué)、合理的系統(tǒng)布局。需要集成多種功能模塊與有效保障，通過電子裝置、感應(yīng)裝置、控制裝置、采集裝置、通信裝置等進行協(xié)同配合，其主要技術(shù)包括：通信技術(shù)、電量計量技術(shù)、用電異常分析警告技術(shù)、電力營銷技術(shù)、電力負(fù)荷控制技術(shù)等。并將上述技術(shù)進行科學(xué)應(yīng)用，形成一體化實時采集數(shù)據(jù)信息分析、處理系統(tǒng)。在通信載體方面主要以公用電話網(wǎng)、移動通信網(wǎng)、230MHz無線網(wǎng)、光纖網(wǎng)絡(luò)等為主。在數(shù)據(jù)通訊方面多為采用多種通訊方式來得以實現(xiàn)。用電信息采集系統(tǒng)的功能包括線損分析、電能量效率及質(zhì)量監(jiān)測、無功電壓管理、異常信息分析判斷、遠程控制及數(shù)據(jù)采集、負(fù)荷監(jiān)控管理等。因此，用電信息采集系統(tǒng)在日常用電量管理中十分重要[3]。

2? 全光纖用電集抄信息傳輸系統(tǒng)的優(yōu)勢及特點

全光纖用電集抄傳輸系統(tǒng)是當(dāng)下我國較為常見的用電信息統(tǒng)計系統(tǒng)，其主要優(yōu)勢如下：第一、總體成本較低，全光纖用電集抄信息傳輸系統(tǒng)主要由集中器、主站系統(tǒng)、光分合路器、智能電表等組織。上述設(shè)備成本相對較低，且功能大、組織簡單，使總體成本投入不高。第二、具有加強的穩(wěn)定性，全光纖用電集抄傳輸系統(tǒng)整體穩(wěn)定性較強，且可以對電磁波及相關(guān)因素進行抵抗，起到極大的抗干擾效能。第三、通信速率快，由于采用全光纖材料，該系統(tǒng)通信速率相對于傳統(tǒng)設(shè)備速度較快，并在運行、維護等方面也相對簡單，技術(shù)含量不高，方便對其進行快速維修與有效保障。全光纖用電集抄信息傳輸系統(tǒng)特點主要從智能化、遠程化、速度化、精準(zhǔn)化、穩(wěn)定化五方面體現(xiàn)。

3? 全光纖用電集抄信息傳輸系統(tǒng)項目及技術(shù)具體分析

3.1 系統(tǒng)技術(shù)關(guān)鍵點

第一、低成本收發(fā)器的穩(wěn)定性可靠性，靈敏度，光功率特性、傳輸距離、壽命等是本項目研究的難點。成本控制是后期大量推廣的關(guān)鍵，主要是塑料光纖模塊（集中器和電表），塑料光纖收發(fā)器的靈敏度和傳輸距離是能否適應(yīng)各種應(yīng)用場景的關(guān)鍵，低成本收發(fā)器芯片的研發(fā)也是本項目的技術(shù)關(guān)鍵。第二、塑料光纖的工程環(huán)境適應(yīng)性，由于現(xiàn)有市面塑料光纖外被層薄，在距離超過50米以上時，抗拉力明顯不足，因此，研發(fā)工程實用化的塑料光纖光纜也是推廣塑料光纖一個難點。第三、如何發(fā)揮塑料光纖芯徑大，對接容易的優(yōu)點，簡化接線施工技術(shù)要求，顛覆歐美現(xiàn)有技術(shù)，進行收發(fā)器結(jié)構(gòu)創(chuàng)新是非常有價值的。第四、研究基于塑料光纖通訊的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)算法，以及基于算法基礎(chǔ)上的網(wǎng)絡(luò)功能實現(xiàn)是關(guān)鍵。第五、支持基于故障定位和采集信道主備保護，同時結(jié)合APP電子工單的運維云平臺管理方案。第六、支持未來十年智能臺區(qū)和電表的任何新應(yīng)用擴展能力。第七、基于塑料光纖的用戶互動終端的軟硬件設(shè)備研發(fā)以及應(yīng)用功能擴展。

3.2 全光纖用電互動支撐信息平臺擴展功能分析

第一、塑料光纖抄表的光纜故障定位技術(shù)研究，當(dāng)現(xiàn)場光纜因人為原因中斷時，系統(tǒng)應(yīng)能實時發(fā)現(xiàn)故障，并通知運維人員及時維修。第二、塑料光纖抄表的遠程費控技術(shù)研究，塑料光纖的引入讓通信通道非常穩(wěn)定，使遠程費控的實現(xiàn)成為可能，根據(jù)645協(xié)議中的遠程分合閘命令，對加密的電表進行分合閘，實現(xiàn)遠程費控。第三、基于塑料光纖的臺區(qū)實時線損監(jiān)測功能技術(shù)研究，基于塑料光纖的臺區(qū)信息采集系統(tǒng)出了抄收電表凍結(jié)電量、遠程費控等基本功能以外，還可以擴展多種應(yīng)用功能，比如臺區(qū)實時線損，可以每15分鐘采集一次實時用電數(shù)據(jù)，計算一次臺區(qū)線損，從而及時發(fā)現(xiàn)任何用電異常;也可以擴展支持分段線損計算功能，從而可以定位線損過大的區(qū)域，便于查找和整改，為降低線損帶來有效的技術(shù)支撐手段，圖1為全光纖用電互動支撐信息平臺。

3.3 全光纖通信中的軟、硬件系統(tǒng)

塑料光纖集抄系統(tǒng)由主站后臺、集中器、集中器POF模塊、POF采集器、POF表模塊、電表以及塑料光纖組成。

主站后臺沿用傳統(tǒng)的集抄后臺，通過GPRS或以太網(wǎng)將命令下發(fā)到集中器（傳輸規(guī)約為GDW1376.1協(xié)議）;集中器處理該命令，并將實時命令（如讀取實時電量、停送電等）下發(fā)給集中器POF模塊（傳輸規(guī)約為GDW1376.2協(xié)議），集中器POF模塊將命令轉(zhuǎn)換為DLT645協(xié)議，通過塑料光纖向主回路雙芯閉環(huán)上的POF采集器發(fā)送，POF采集器將命令轉(zhuǎn)發(fā)給次回路單環(huán)上的電表，即表箱內(nèi)的所有電表，電表反饋的結(jié)果則經(jīng)過POF采集器、集中器POF模塊、集中器上傳給集抄后臺。

3.4 具體布線方案

塑料光纖（POF）能夠很容易地通過狹小的穿線管，任意彎曲不影響通信，同時自帶屏蔽和保護層;無需考慮串?dāng)_和噪聲的抑制，很容易安裝。同時，POF不用拋光也能達到很好的連接效果，簡單的切割工具即可實現(xiàn)維護，不用為了連接而采用專門的類似石英光纖的熔接設(shè)備，可以很容易地剪斷和連接。相較于石英光纜，POF光纜更加柔韌耐用，彎曲半徑也小，POF能夠經(jīng)受更大的震動。POF光纜的直徑要比TP雙絞線至少小50%，因此布線所占的空間要小;同時重量輕，POF要比五類線至少輕4倍，因此可以節(jié)省裝運成本。

考慮到現(xiàn)場的各種情況，在POF成纜時，需要考慮抗拉性，在POF外增加一層抗拉的材料;同時如果POF光纜暴露在室外環(huán)境，還需要考慮長期的日曬雨淋下的壽命。切割工具要求能適應(yīng)各種直徑的光纖，簡單易用，易于攜帶。

3.5 新功能分析

雙纖閉環(huán)的塑料光纖抄表系統(tǒng)，在任何一段光纖中斷的情況下，不會影響抄表功能;但如果有兩個故障點，則故障點之間的電表將形成孤島，抄表會失敗。為了保證集抄系統(tǒng)的穩(wěn)定性，達到100%的抄表成功率，當(dāng)?shù)谝粋€故障點出現(xiàn)時，系統(tǒng)需要立即定位故障，并及時通知運維人員進行維修。

4? 全光纖用電集抄信息傳輸系統(tǒng)特色功能

首先，全光纖用電集抄信息傳輸系統(tǒng)可以實現(xiàn)故障實時定位，傳統(tǒng)系統(tǒng)中無法對其故障位置進行精準(zhǔn)定位，導(dǎo)致運維工作一度陷入困境。而該系統(tǒng)可以對一級環(huán)路、二級環(huán)路進行逐一檢測。一旦出現(xiàn)問題集中器通信模塊會快速發(fā)出信號，將其心跳幀傳輸?shù)焦夥趾掀鳌４藭r，光分合器會迅速對該幀進行檢測，如發(fā)現(xiàn)心跳幀出現(xiàn)丟棄情況，會將其故障地址信息上報到集中器，在經(jīng)過集中器向主站上報，進而實現(xiàn)了對各級環(huán)路故障定位重要作用。其次，優(yōu)化運維，全光纖用電集抄傳輸系統(tǒng)在運維方面也十分具有自身特殊性，它簡化了運維流程與實時步驟，提升了運維效率與質(zhì)量。主要以運維APP為代表。運維APP可以通過藍牙同集中器通信模塊進行關(guān)聯(lián)，這樣就可以對現(xiàn)場采集情況與設(shè)備運行狀況進行全面掌握、實時監(jiān)控。一旦出現(xiàn)故障，該APP會以動畫、圖形等立體形式展示到界面中去，讓檢測、維修人員更為直觀立體的了解故障節(jié)點、問題所在，為下一步的故障排查打下重要基礎(chǔ)。最后，停電上報。停電上報功能是該系統(tǒng)主要特殊之一。用戶在用電過程中一但發(fā)生停電情況，系統(tǒng)主站會第一時間發(fā)出報警，工作人員就會在第一時間趕赴現(xiàn)場，對故障問題、風(fēng)險情況等進行處理、排查。從某種程度上提升了電力公司服務(wù)質(zhì)量及優(yōu)化發(fā)展，為企業(yè)的規(guī)模壯大提供更為廣闊的延續(xù)空間。

5? 結(jié)論

綜上所述，通過對試析全光纖用電集抄信息傳輸系統(tǒng)進行分析研究，主要包括：用電信息采集系統(tǒng)概述、全光纖用電集抄信息傳輸系統(tǒng)的優(yōu)勢及特點、全光纖用電集抄信息傳輸系統(tǒng)項目及技術(shù)具體分析，其包括系統(tǒng)技術(shù)關(guān)鍵點、全光纖用電互動支撐信息平臺擴展功能分析、全光纖通信中的軟、硬件系統(tǒng)、具體布線方案、新功能分析、全光纖用電集抄信息傳輸系統(tǒng)特色功能等，通過本次研究分析，提出了全光纖用電集抄傳輸系統(tǒng)的重要性、技術(shù)性與功能性，為下一步工作開展奠定堅實基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]王毅，馬金濤，陳迪峰，等.全光纖用電集抄信息傳輸系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)裝備，2017.

[2]楊愛冰，周陽，周克，等.全光纖網(wǎng)絡(luò)在智能用電信息采集系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].實驗室研究與探索，2017（3）.

[3]張成文，門志勇，單毅，等.一種基于光纖網(wǎng)絡(luò)的用電信息采集系統(tǒng)[J].電力需求側(cè)管理，2014（5）：59-61.