智能計(jì)量通信終端研制

張欣

摘要：智能計(jì)量是智能表計(jì)和通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，高效可靠地通信是智能計(jì)量的關(guān)鍵，研制智能計(jì)量通信終端。通過(guò)對(duì)通信通道的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集和管理。建立線損分級(jí)智能計(jì)量模型，計(jì)算電網(wǎng)電路實(shí)際運(yùn)行的功能消耗。調(diào)試終端數(shù)據(jù)傳輸性能，進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和偏差的控制，保證通訊性能。經(jīng)實(shí)驗(yàn)論證分析，本文通信終端丟包率符合通信應(yīng)用要求，接收信號(hào)強(qiáng)度滿足通信質(zhì)量要求，說(shuō)明本文方法具有可靠性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：智能計(jì)量;通信終端;通信終端研制;線損計(jì)算;通信通道;數(shù)據(jù)傳輸;

0引言

近年來(lái)隨著信息科學(xué)與通信技術(shù)水平不斷升級(jí)，國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)趨于現(xiàn)代化，電力設(shè)備的管理已經(jīng)向可視化、智能化方向發(fā)展，使電力運(yùn)維人員能夠更全面地獲取電網(wǎng)內(nèi)外部環(huán)境的信息及設(shè)備管理數(shù)據(jù)[1]。智能電網(wǎng)和智能計(jì)量的不斷應(yīng)用與發(fā)展，電網(wǎng)信息化進(jìn)程不斷加快，使電力線載波通信設(shè)備應(yīng)用也逐漸增多，為了保證通信終端性能，對(duì)通信終端的研制與測(cè)試顯得尤為重要[2]。智能計(jì)量通訊終端基于寬帶載波技術(shù)，具有識(shí)別用戶電能表信息，進(jìn)行線損分級(jí)等功能，智能計(jì)量基于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠?qū)﹄娔苓M(jìn)行自動(dòng)化管理，對(duì)線損的治理與線路維修等工作有重要的作用，使電能數(shù)據(jù)的識(shí)別更加準(zhǔn)確，減輕了計(jì)量人員的工作量，減少了大量人工采集數(shù)據(jù)的時(shí)間與經(jīng)濟(jì)成本，同時(shí)使計(jì)量工作的效率有了明顯提高，廣泛應(yīng)用于各電力企業(yè)，受到了諸多學(xué)者的關(guān)注[3]。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)對(duì)計(jì)量工作的要求，開(kāi)展計(jì)量關(guān)鍵技術(shù)的研究已刻不容緩，對(duì)智能計(jì)量技術(shù)進(jìn)行突破與升級(jí)，最終實(shí)現(xiàn)電力數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與用戶用電完全感知的性能，對(duì)今后的智能計(jì)量通信終端研究具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1智能計(jì)量通信終端研制

1.1通信通道設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)通信終端與各設(shè)備之間的信息交換，首先設(shè)計(jì)了終端與數(shù)據(jù)中心的遠(yuǎn)程通道為上行通道，上傳通道的終端與配電終端多采用IP網(wǎng)絡(luò)、GPRS等方式進(jìn)行通信。其次是本地通道的設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)終端與電能表的通信，采用廣電網(wǎng)絡(luò)，安裝多個(gè)數(shù)據(jù)接口，根據(jù)不同的通訊需要選用不同的通信方式[4]。本文采用10KV變電站線路計(jì)量表，電表具備通信接口，變電站無(wú)電量采集器，所有電能表通過(guò)轉(zhuǎn)換器接入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)上傳數(shù)據(jù)中心。采集終端上傳通道采用GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，采集終端與變壓器計(jì)量表采用光纖通信，具體情況如圖1 所示。

由圖1可知，集中器采用無(wú)線方式進(jìn)行通信，核心電網(wǎng)與接入設(shè)備建立獨(dú)立的虛擬專(zhuān)網(wǎng)，計(jì)量數(shù)據(jù)與通信運(yùn)營(yíng)商采用相應(yīng)信息加密技術(shù)保障通信安全。對(duì)于低電壓戶表采用多種方式進(jìn)行通信，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸線路較低時(shí)，通過(guò)低壓電力線載波進(jìn)行雙向傳輸，適用于電表位置分散，布線條件困難、用電負(fù)荷變化較小區(qū)域。無(wú)線采集終端可以管理多個(gè)采集器，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集和管理控制。

1.2建立線損分級(jí)智能計(jì)量模型

建立智能計(jì)量線損分級(jí)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能表和表箱的線損計(jì)算與分級(jí)，根據(jù)研究區(qū)域內(nèi)容多分支線損，經(jīng)過(guò)處理后將其劃分為三級(jí)，為了避免電能表因異常情況而使電能表數(shù)據(jù)與實(shí)際運(yùn)行情況有所差異，本文在模型中采取對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的識(shí)別與采集，分析終端顯示的表象和用戶電表電流情況，定位線損異常故障節(jié)點(diǎn)[5]。線損具有不同類(lèi)型，在實(shí)際工作中我們需要對(duì)其損耗的理論值進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)負(fù)荷電流通過(guò)線路時(shí)，會(huì)在電阻產(chǎn)生功率損耗，具體公式如下：

1.3調(diào)試終端數(shù)據(jù)傳輸性能

終端的數(shù)據(jù)傳輸通信功能與激光通信光學(xué)儀器有著密切的聯(lián)系，對(duì)抓獲跟蹤精度具有一定程度的影響，為了滿足應(yīng)用需求，應(yīng)調(diào)試光學(xué)儀器中探測(cè)器像元大小，軌道高度等參數(shù)，使像差和數(shù)據(jù)傳輸之間建立一定的關(guān)系，以滿足終端設(shè)備通訊性能[6]。根據(jù)有相干和無(wú)相干的區(qū)別，兩者的信噪比和通信的關(guān)系也具有一定的差異，需要進(jìn)行分別調(diào)試。數(shù)據(jù)傳輸所用的通訊的發(fā)射系統(tǒng)與接收系統(tǒng)是相對(duì)的，需要注重發(fā)射天線口徑的選取，半導(dǎo)體激光器在調(diào)制速度上具有一定的優(yōu)勢(shì)，通常被用作通信光，其發(fā)射的高斯光束可以表示為：

由圖2可知，在有阻擋的條件下，在實(shí)際測(cè)試接收強(qiáng)度值最低為-110dBm，通信距離的增加，會(huì)使接收強(qiáng)度逐漸下降，在無(wú)阻擋的條件下，實(shí)際測(cè)試接受強(qiáng)度最高為-50 dBm，其標(biāo)準(zhǔn)差反映了距離變化對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的影響，實(shí)際測(cè)試的均值與標(biāo)準(zhǔn)差的最大誤差值為0.6%，顯示終端的通信質(zhì)量要求，說(shuō)明本文方法具有穩(wěn)定性。

3結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)智能計(jì)量進(jìn)行了通信終端的研制，設(shè)計(jì)了通信通道，建立線損計(jì)量模型，調(diào)試終端通訊性能，并對(duì)本文研制的智能計(jì)量通信終端進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試，從而達(dá)到應(yīng)用目的，取得了一定的研究成果為今后的智能計(jì)量通信終端研制提供了一定的參考。但由于時(shí)間和條件的限制，本文研制還存在著諸多不足，需要在日后進(jìn)行深入研究，對(duì)通信終端的功能設(shè)計(jì)還可以進(jìn)一步細(xì)化，使其進(jìn)一步完善，在線損的處理流程上還需要進(jìn)一步梳理，保證對(duì)異常線損處理的全過(guò)程進(jìn)行管理。對(duì)通信終端的性能指標(biāo)還應(yīng)在更多不同條件下進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)增加實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以提高通訊終端性能。

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