微功率无线集抄技术在水产养殖用户数据采集中的应用

2014-09-02王冬梅

机电信息 2014年30期

关键词：集中器电能表载波

王冬梅

(广东电网公司珠海供电局，广东珠海 519000)

微功率无线集抄技术在水产养殖用户数据采集中的应用

王冬梅

(广东电网公司珠海供电局，广东珠海 519000)

首先对微功率无线数据传输技术的应用背景及无线通信建设的特点进行了介绍，随后分析了微功率无线通信方式的特点，最后就其实际的应用经济性进行了探讨。

微功率无线通信；水产养殖用户；数据采集；实时监控

0 引言

水产养殖用户计量电能表大都安装在空旷的鱼塘旁边，户与户之间距离分散，尤其是雨季大风季节，道路泥泞，给供电企业一线员工的维护与抄表工作带来了困难，而且电能表箱安装在露天环境，造成电能表的故障率较高。当发生故障时，在一个抄表周期内无法及时发现。由于水产养殖用户的用电负荷是随着养殖规模的情况随时改变的，供电企业很难掌握负荷规律，在电能表故障后电量追补非常困难，一方面造成追补电量失准，另一方面造成客户投诉，给电费回收带来不利因素。

为了提升营销精益化管理能力，加强营销服务质量改进，推动营销管理技术进步，实施水产养殖用户计量自动化集中抄表成为目前迫在眉睫的工作。

1 应用背景

目前居民电表数据抄收方式有485总线抄表、低压电力线载波抄表。近几年，随着无线通信技术的进步，电能表的无线抄表技术逐渐在供电企业广泛应用。

从历年使用情况看，虽然485总线抄表可靠性高，但需铺设线缆，对现场施工要求高，不具备推广性。目前低压电力线载波技术在国内广泛应用，在整体抄读成功率、稳定性、实时性方面都有了较大的提升，但仍有不足之处。首先由于用电网络缺乏严格的管制，电网中可能随时产生能量干扰杂波，这种干扰杂波能量大、持续时间长、分布面广，对低压载波数据传输系统造成了很大的障碍，使通信的稳定性和一致性大为削弱；其次是低压配电网的阻抗特性随着用电负荷变化而变化，载波电路难以适应如此大的阻抗波动，造成传输效率很低；另外受区域环境条件限制，低压电力线载波传输通常只能在同一台区变压器下，而对于多台变密集型供电居民小区，载波方案不易实地施工，由于计量自动化系统需实时远程监控，实时数据采集，数据传输长度大，造成通信速率及实效性低，对窄带载波传输是无法穿越的障碍，造成远程抄表的成功率大大降低。

微功率无线数据传输技术的应用解决了低压载波出现的问题。2005年国家工业信息化产业部重新修订了无线电管理条例，明确规定UHF频段的470～510 MHz作为“民用无线电计量”频段。国家电网公司2009年12月颁布的《电力用户用电信息采集系统技术规范》中，也明确了微功率无线数据传输技术是实现自动抄表的技术之一。微功率无线抄表设备使用不需要额外铺设电缆，安装维护方便。由于传输速率快(数据传输速率可达9 600 b/s)、实时性高，提高了智能电网末端管理的通信能力，实现了远程监控、远程计费、时段通知等远程管理功能，尤其在电能表安装比较分散的养殖场，无线抄表技术的优势更加突出。

2 微功率无线通信建设的特点

2.1 无线通信具有网络化、智能化、高可靠性的特点

微功率无线方案与低压电网复杂的特性无关，通过优化设计使无线方案适应现场的各种环境；无线集成电路技术的发展，为高集成度应用系统的低成本研制提供了保障；由于微功率无线通信效果受楼宇分布、建筑格局与墙砖材质、集中器和电表安装位置等环境的影响，使数据采集效果与有线通信效果相比有很多不足之处。但在比较空旷的地方，微功率无线抄表技术发挥了它的优势。在安装施工和后期维护方面，微功率小无线方案降低了施工难度和后期维护工作量。

2.2 对无线通信距离有一定的要求

无线通信的距离范围是随着环境和地理条件而变化的，最远的是海平面及陆地无障碍的平直开阔地，其次是郊区农村、丘陵、河床等半障碍、半开阔环境，而通信距离最近的是城市楼群中或群山中。所以说障碍物越密集，对无线通信距离的影响就越大，特别是金属物体的影响最大。

2.3 影响无线通信效果的因素

对无线通信设备的通信距离有影响的设备有电磁环境直流电机、高压电网、开关电源、电焊机、高频电子设备、电脑、单片机等。由于在产品容许的环境工作温度范围内，温度升高会导致发射功率减小及接收灵敏度降低，从而减小通信距离，所以空气干燥时通信距离较远，空气潮湿(特别是雨、雪天气)时通信距离较近。天线距离地平面的高度高对无线通信效果也有明显的影响。在各种条件相同的前提下，天线距离地平面的高度越高，通信距离越远。目前很多城市的通信设备安装在地下室，在这种条件下，通信效果最差，必须将天线引接到楼上或进行信号覆盖。从实际经验来看，提高天线的高度比增大发射功率对通信距离的影响要大得多。

3 微功率无线通信方式特点

实现水产养殖用户低压集中抄表，首先要解决数据采集中的通讯问题，微功率无线技术方案为实现水产养殖用户低压集中抄表提供了技术保证。微功率无线通信方式对比其他通信方式具有以下特点：(1) 实时性强：微功率无线集抄设备(集中器、采集器)在我国有着广泛的应用。使用的无线通信频率是民用无线计量频率(470～510 MHz)，功率不超过50 mW。单个微功率模块的传输半径在开阔地可达到500～1 000 m，集中器的覆盖半径最大可达1.5 km。水产养殖用户基本都在方圆1 km之内，完全能满足集中采集的需求。(2) 微功率无线电表模块与目前载波智能电表完全兼容，后台主站配置上跟载波模式完全一样，电能表软件设置也无需改动，安装在现场后，将数据直接发送到目前已使用的计量自动化系统，数据将进行统一管理。(3) 适应性强：由于水产养殖用户基本集中在一个台区，可采用一个台变安装一只集中器，每个用户安装一个采集器的模式，但是用户电表的台区归属关系复杂，也可在一个台区内使用多台集中器，可跨台区抄表。微功率无线集中器上行通信采用移动公司的GPRS公网，下行通讯采用微功率无线。

4 实施应用

我们选取一个台区，均由养殖用户组成，经过现场勘察发现，用户电能表安装比较分散，离变压器最远距离约为600 m。台区安装的是三相多功能电能表，共计26户。

设备配置方案如表1所示。

表1 设备配置方案

采用方案是微功率无线集中器+微功率无线采集器+多功能电能表，使用微功率无线采集器通过电能表的485端口采集数据，数据采集后通过微功率无线传输给集中器，再由集中器通过GPS通讯发送至计量自动化系统主站，进行数据的应用与监控。

5 应用经济性分析

微功率无线通讯技术在水产养殖用户抄表工作中的应用，大大提高了电能计量的准确率和抄表效率及正确率。经过小范围试点初步计算，抄表人员可减少60%～80%，计量准确率可提升40%～60%。

(1) 通过实现远程抄表，解决了偏远农村地区抄表难题，降低了工作人员的户外工作难度，提高了抄表工作效率。(2) 由于可以实时监控电能表的运行状态，提供用于故障换表的电费追补依据，减少和避免了计量差错。(3) 提高了电能计量的准确率，做到了数据准确，实时可查，杜绝了人工抄读电表出现错误的情况，现场检查电表，可以及时发现电表故障或者用电异常的情况。(4) 减少了用户纠纷，更加准确地实行阶段收费，集中器每天保存零点冻结，收费依据更精确。实时补抄，用户提出异议时可以实现实时抄读电表，避免了上门核实等繁琐工作。(5) 可以实现远程拉合闸，对于欠费用户可以远程停电、复电。