高低压电力用户用电信息采集系统本地通信成功率的探讨

2018-07-10全峰涛

通信电源技术 2018年4期

全峰涛

（国网南阳供电公司，河南南阳 473000）

0 引言

信息技术的完善与进步，完善了电力系统的智能化体系，提升了电力企业的电力服务和电力营销水平。针对高低压电力用户，可借助用电信息采集系统，实现“全覆盖、全采集、全预付费”的功能，进而有效推动电力企业的电力服务水平。本地通信方式则是保障电力信息传递的重点。如果本地通信系统功能障碍，则影响整个系统性能。基于此，本文展开对高低压电力用户用电信息采集系统的研究，分析具体的本地通信成功率。

1 用电信息采集系统现状

为研究具体的高低压用户用电信息采集系统的本地通信成功率，需要对用电信息系统展开简单的研究与分析。具体信息采集系统的本地通信系统，可包含远程通信信道和本地数据采集通道。具体的通信方式上，由远程传输通道和本地数据采集通道的综合作用，可满足用户用电信息采集系统信息的获取和传递。

当前，高低压用户用电信息采集系统的主站和采集的终端之间的通信方式，主要以GPRS、230 MHz的无线专网、以太网和光纤等方式为主，具有较好的可靠性和稳定性。这些技术相对成熟，可基本满足数据传输的基本要求，且不会对采集和通信实效性造成干扰。

具体的用电信息采集系统中，采集终端与智能电表之间，主要采用一对多的通信方式。借助这种方式，可实现信息的集中传递，将用户用电信息传递到主站。常见的本地通信方式包含RS485总线、低压电力线载波和微功率无线等。这些本地通信方式都可用于高低压电力用户用电信息采集系统。但是，本地通信在实际使用中容易受到环境噪声干扰等，影响本地通信的功能。因此，提升高低压电力用户信息采集系统的本地通信成功率变得十分重要。所以，文章结合实际情况，研究了几种组合方式，以期提高本地通信的可靠性和成功率[1]。

2 本地通信的几种方式

本地通信方式的选择，与通信的成功率之间存在联系。合理的通信方式，有助于通信成功率的提升。现对几种常见的本地通信方式进行研究[2-3]。

（1）电力线载波。这类通信方式是电力系统中特有的，主要是将低压电力线作为实现信息双向传输的载体，从而完成信息的传递。电力线载波不需要额外架设通信线路，主要以既有低压电力线为载体。低压电力线直接延伸到用户侧，所以可使本地通信能够与用户侧相互连接，从而实现对用户用电信息的传递，具有较好的适用性。但是，电力线载波也存在一定缺陷，影响电力线载波的功能。它的具体缺陷包括噪声源多、干扰强和负载特性干扰大等问题，对后续组网技术要求较高。电力线载波可按照带宽情况，分成宽带和窄带两种类型。以宽带载波为例，表1为该技术的技术指标。

表1 宽带载波技术指标

与宽带电力线载波比较，采用窄带电力线载波技术的系统工作在3～500 kHz频率范围内，容易受到外界因素干扰。窄带电力载波的传输速率比宽带载波小，但窄带电力载波的传输距离更高，可达到1 000 m。

（2）RS485总线。总线布置方式可用于本地通信系统，且具有广泛的应用范围。实际使用中，RS485总线具有良好的噪声抗干扰能力，且具有较高的通信可靠性和通信波特率。RS485总线在后续使用中，具有维护容易的特点，可降低运维成本。RS485总线还具有通信距离远的特点，可达到1 200 m左右。研究发现，传输距离与通信波特率之间呈现负相关关系。为确保RS485总线的传输距离，需要对波特率进行调整，促使其处于某一范围内容，进而保障系统功能具体范围为1 200～4 800 b/s。RS485总线在实际布设中为总线型拓扑关系，且呈手牵手菊链的方式。它对材料、技术和接地等的要求较高，且成本不低。如果某一节点出现错误，则后续维护难度将剧增。

（3）微功率无线通信。该项技术属于一种较新的技术类型，与窄带载波技术比较，具有便捷、快速的安装特点，且不需要额外展开线路布设，具有良好的通信速率，覆盖范围也较为合理。但是，微功率无线通信需要配置足够的节点，且信息传递过程中容易受建筑物等的影响，并存在维护成本高、维护难度大等问题，同时外界干扰问题和信息安全问题较为突出。

上述分析中，这几种本地通信方式均具有良好的优势特点，但单独使用存在一些不足。为提升高低压电力用户用电信息采集系统本地通信的成功率，需要结合实际情况，合理对几种本地通信进行组合使用，确保信息采集系统功能，降低信息安全问题，积极推动电力企业的电力服务水平[4-6]。

3 本地通信方式的组合使用

在对上述几种本地通信方式详细研究的基础上，明确几种通信方式类型的优缺点，再详细对具体的本地通信方式组合使用进行阐述，从而构建良好的本地通信系统。

3.1 单一本地通信方式不足

受现场环境和相关技术水平的影响，单独使用上述几种本地通信技术的效果不够理想。不仅会造成建设成本虚高，还会造成资源浪费等问题，不利于电力服务。RS485总线尽管稳定性理想、可靠性高，但需要集中装表和敷设线路，再加上信号反射和负载等因素的影响，无法实现全区域的通信，不能达成“全采集”的效果。

低压电力线载波和微功率无线均需要智能电表，可支持相应的通信方式。如果智能电表不支持他们的通信方式，则不能完成数据通信任务，影响系统功能。更换电能表时，必须对其具体的兼容性进行思考，且后续的维护成本相对较高。针对这种情况，为提高高低压电力用户用电信息采集系统本地通信成功率，可借助组合使用方式，达到提升本地通信成功率的目的。

3.2 两层RS485总线

结合RS485总线的分析发现，RS485总线具有良好的特性。在实际的信息采集系统构建中，可优先选择RS485总线。RS485总线的传输距离和带载能力问题，造成了集中器不能满足一般台区采集需求的情况。故此，可构建2层RS485总线的本地通信。具体构建中，2层分别承担不同的传输任务。其中，第1层主要实现集中器与采集器通信任务，第2层负责采集器和电能表之间的通信功能。详细的结构形式，如图1所示。

可以发现，2层RS485总线可以实现多块电能表的信息采集（1 024块），而集中器则可实现对2 048块电能表的采集，从而满足台区的采集需求。结合实际情况发现，可将2层RS485总线用于高层房型中配电站安装在地下室、地面上且居民电能表非集中安装的情况。值得注意的是，想要实现这种本地通信方式，需要保障信息采集系统的采集器具备2路RS485通信口，这对采集器提出了更高要求。

3.3 半载波通信方式

这类通信方式是将RS485总线电力线与载波技术结合的形式。具体通信中，采集器与电能表之间运用RS485总线通信，而采集器和集中器则选择低压电力线载波。这类方式是当前电力用户用电信息采集系统使用较为常见的方式。它借助RS485总线具备的可靠性和高效率特性，配合低压电力线载波的距离能力，可实现台区内的通信。结合实际情况，半载波通信方式可以适用于：①多层和中高层的小区；②高层建筑，配电站于地面，非居民电能表在楼宇之外；③别墅或散户住宅。上述几种情况中，均可运用半载波通信技术，并保障通信成功率。为进一步提升本地通信的成功率，可利用如下几种措施：

（1）安装采集器时，可将采集器置于电力线的同一相。这样可以发挥采集器的中继节点作用，而且分支线路的所有采集器均安装在同一相。如果无法识别，则可根据现场监控载波的某一节点信号确认。尽管这种提升本地通信成功率方式存在前期调试工作量相对较大的情况，但是后期稳定性高，可建立稳定路由信息表，保障了本地通信成功率。

（2）关键节点增设中继器。如果分支众多且载波节点间设有地埋电缆、架空电线的情况，则可使用增设中继器的方式增强信号增益，从而提升本地通信质量。但是，这增加了后续安装维护的繁琐程度，加大了工作量。

3.4 半无线通信方式

这种通信方式主要了借助微功率无线+RS485总线。具体布置中，集中器与采集器间给予微功率无线通信，采集器与电能表间通信为RS485总线。由于与半载波通信相似，主要对集中器与采集器部分进行分析。它可减少建设成本，降低施工难度，能够承担更强电网噪声、负载波动等因素的影响，效果较为理想。但是，微功率无线技术还存在一定不足，存在应用范围不广的情况。此外，如果选择半无线通信作为中继，可应对常规有线方式的信息孤岛情况，实现对孤岛的处理。

运用上述三种方式，均可提升高低压电力用户用电信息采集系统本地通信成功率，且每种方式具有其特有的优势与缺点。其中，需要合理选择三种方式。具体选择中，可结合因地制宜原则，在成本和施工条件允许下，可优先选择2层RS485总线，任何再选择余下两种方式。合理的本地通信方式选择可降低干扰，保障通信成功率，避免信息丢失[7]。