电力计量自动化现场无线通信检测装置设计

杨晶

国网江苏省电力有限公司扬州供电分公司 江苏 扬州 225000

引言

有效开展配电网运营中的配电工作，应注重运行效益方面的管理，在控制输配电工作开展收益方面，应加强配电网计量管理。电力计量通信应结合时代技术进步发展的具体要求，通过控制无线自动通信设备在电力计量中的应用，提高了具体设备在网络应用中的应用，以及设备间的设计优化，来提高电力计量工作的具体开展效率。采用无线微功率通讯检测技术进行电能计量，在应用中主要是通过网络控制协议下的网络传感器，进一步控制在电能计量过程中的通信效率。

1 电力自动化通信系统内涵

电力自动化通信系统比较复杂，存在着非常明显的系统性和自动化特点。就系统内部而言，有安全保护以及电力管理两方面的内容，通过这种方式，为电网系统的安全稳定运行提供足够的支持和保障。在实际应用过程中，自动化通信系统不仅影响到电网的安全稳定运行，而且极大地提高了电力系统的运行效率，因此，要充分发挥电力自动化通信系统的价值和作用，首先要做好电力自动化通信系统的安全防护工作。我国目前电力自动化通信系统的安全问题十分突出，对我国电力自动化通信系统的安全和正常运行构成了严重的威胁，在这种情况下，必须找出安全问题的成因，制定有针对性的防护解决策略，更好地满足人们对电网运行的需求。

2 无线通信技术分析

①有线通信技术，该技术需要建设大量的基础通信设施进行工作，而架设的电缆易受恶劣气候影响，通信效果不理想。②无线通信技术，具有适用范围广、抗干扰能力强、信号传输效果好等优点，因而得到了广泛的应用。一种无线技术被应用于电力自动化系统中：无线广域网、局域网、城域网、个域网。与有线通信技术相比，该技术需要的通信基础设施少，安装方便，施工难度小，所用电缆成本低，但在应用中也存在一些技术缺陷，如可敏锐地发现大气中存在的具有干扰作用的电磁波，传输时容易被窃取。为了有效地避免这一问题在电力系统自动化中的应用，提高信号传输的安全性，研究者们研究了在技术应用中采用专用的无线网络架设，以提高其应用效果。当前，随着数字技术、电子技术等多种技术的发展，无线通信系统产生了一种新的应用，在自动化技术的要求下，系统能够对电力系统进行准确、高效的数据监控。本系统采用了多种无线通信技术，本文选择了其中两种技术，对东南沿海一座城市的电力企业的电力系统进行了自动化研究，并对其中两种技术进行了应用探讨。

3 计量自动化系统运作的基本原理

在计量自动化系统方面，电网企业员工对计量自动化系统的依赖度较高，其原因除了安全、有效外，更多的是省时省力。

测量自动化系统的基本构成包括4个子系统，对这些子系统的分类主要是通过对用户类型和配变进行监控形成的。一是针对大用户的负荷管理系统，二是针对普通居民的低电压抄表系统，三是配变监控系统，四是电能力测控系统。

现实的电网测量工作中，主要是通过对终端的监测手段实现计量自动化系统的运行。但网络、电话拨号等均属于计量自动化的主要信号通道，可通过这些信号通道在测量工作中实现对电能的规定性限制标准，并在一定程度上将电能存储在终端的运行数据传送到主服务器。在电网企业新时期计量工作中，计量自动化系统能够快速、实时地掌握到现场电力设备中存在的数据信息，并能对仪表进行读数，实现比较有效的数据采集。而且这类数据获取方式通常是周期性的，与传统的计量方法相比，通过系统本身就能自动对相关数据信息内容进行反馈源，不仅更为有效地节省了人力成本，而且在很大程度上提高了数据采集的准确性，整体工作效率得到了全面优化。

4 计量自动化系统的实践特点

第一，电力设备基础数据查询。基于计量自动化系统，工作人员可以根据自己所需查询的电力设备数据信息，设定相关查询条件，以便科学、高效地查询想要读取的数据信息，例如对耗电量、表码等进行查询。第二，在线监控。主要是指在实际监测过程中，一旦发现某一节点出现数据异常的问题，就能迅速通超量测自动化系统的检视，了解相关节点的运作状况，如果节点数据出现某种异常情况，系统将自动发出报警信息。与此同时，计量自动化系统本身还具有报警查询功能，可以对某一时段内发生的所有报警事件进行综合整理和相应的查询。第三部分为电力设备数据的抄表工作，即对部分工厂或居民用户的电表及相关计量装置数据进行及时、有效的抄写，并且这个过程往往都是通过远程操作来完成的，不仅具有很高的时效性，而且能够快速、合理地分析实际用电量。

5 电力计量工作中采用无线通信微功率传感技术的优势比较

随着配网工程的开展，随着输配工作对电能计量和控制工作的相应要求越来越高，无线微功率通信检测技术在配网线路设置中将会得到广泛应用。

充分利用无线微功率通信检测技术进行电力计量，在技术应用设备的安装、运行控制环节，由于设备间技术集成程度高，所以在设备的应用组织安装方面实施起来比较简单，同时在控制安装工作中，应对安装控制方面执行的技术应用指标做出相应的调整，以确保在无线通信设备的控制中，设备的安装配置能达到较高的技术要求，从而使无线电力计量通信技术能充分发挥作用[1]。并且这个过程往往都是通过远程操作来完成的，不仅具有很高的时效性，而且能够快速、合理地分析实际用电量。

采用无线微功率通讯装置，可以充分发挥其在运行控制中的抗干扰性能，在电力电网配电网配电运行环境中，由于电网中电磁强度较大，同时电波方面的杂波干扰现象也比较严重，因此，在无线通信电力计量器具应用中，应使具体计量器具具有较强的抗干扰性能。而且在电网环境中，随着电力负荷的不断变化，在无线通信的实施过程中不会受到与之对应的电网结构的影响。所以在电网配电运行中，对于微功率通信检测技术应用较多。且技术广泛应用于输配电运行中的配网抄表环节、工业化生产的遥感控制环节、测控技术应用、安全防火等领域。

6 微功率无线通信检测技术应用中面临的问题

随着电力配网工作的开展，由于无线通信技术应用环节的应用范围较广，所以在电力网运行中，无线微功率通信检测技术，在技术发展上有了很大的进步。

而且在无线通信控制工作中，应针对影响电力网络运行的复杂电磁环境因素，在提高技术应用水平的同时，针对面临的具体技术问题，提出有效的解决措施。

例如在电力通信网络中，由于与之对应的电力信息采集控制系统，在系统设备配置方面，由于与之对应的设备制造控制厂商所遵循的技术执行参数标准不同，导致在无线通信设备的通信模块进行信息传输工作时，将会受到严重的影响，从而导致与之对应的模块在设备通信中所执行的协议存在很大的差异。造成配网运行中相应设备功能不能正常有效地发挥，同时在电力计量应用中，采用微功率无线通信模块进行配置，由于设备组成上的差异，将使通信传输的工作效率进一步降低。

7 无线通信检测装置设计

7.1 检测指标

小功率无线通信的优点是：网络状态稳定、通信可靠性高、传输速度快、无须布线。但在实际应用中，微功率无线通信存在以下缺点：通信效果差、同频干扰、射频性能指标超限、协议一致性差等问题。为此，有必要对微功率无线通信设备间的通信状态进行检测，以验证不同微功率无线通信设备间的互联和性能，保证微功率无线通信设备间网络的高效、可靠的组织。

7.2 检测方法

空中报文的物理层、MAC层、网络层以及应用层在协议一致性测试过程中必须进行解释和校验。这些信息层中的每一层都有各种消息内容需要解析测试。

7.3 系统总体设计

在电力配网工作中，由于电力配网系统运行复杂程度不断提高，导致在配电运行工作中，相应的工作开展复杂程度也在不断提高，同时在工作开展中应该重视将无线微功率技术应用在电力配网检测系统中的设备配置应用中。当前电力配网采用无线微功率检测通信技术，主要利用技术对电表计量工作进行误差测量。并且在电力配网检测采集中，利用微功率无线通信技术，对改善通信中电磁波的抗干扰能力，所起到的作用也十分明显。由于无线通信检测系统的装置设计中所采用的技术在功能上比较全面，所以在技术应用上应对无线通信检测仪的设计进行有效的研究。在进行整体无线探测设备的设计过程中，应对设计中系统结构方面的组成部分形成有效的划分。

7.4 硬件方面的设计

微功率无线通信技术设备检测设计开展时，应加强对硬件配置方面的设计工作的管理，在管理控制中，应增加无线通信控制单元中射频接收控制单元硬件设计模块，以提高硬件性能。RF收发芯片中，应根据通信执行标准对芯片控制编程寄存器的数量进行设计，并加以改进。与此同时，在系统硬件内部构成中，通信控制单元、功率放大方面应注重功率控制放大器的有效管理，在功率放大器、低噪声控制器及相应压控振荡器等方面应充分调整信号增益，以确保无线控制通讯模块运行时，相应的射频操作能有效地满足通信方面的具体要求[2]。本系统应用组态中，应将无线控制模块中的微功率组态方案设计进行优化，并通过对本系统设备外设的有效控制，来实现对电路芯片组态的进一步改进，从而实现对配网微功率无线通信装置的控制。组态项目控制应调整射频信号的接收方式，组态系统运行时应调整工作控制频段和通信通道方面的工作，开展通信改善方面的硬件组态优化[3]。在无线通信检测技术应用中，应该将无线通信检测技术应用方面的通信信道进行合理的控制和调节，在信道控制调节中，应该对信道组方面的控制加强管理。

8 结束语

为推动电力网微功率无线通信技术的应用，应不断扩大无线微功率技术的应用范围。与此同时，在管理上要把电力配网运行中具体的抄表自动化控制有效地运用到无线微功率通信技术中去，在控制工作中要充分地对系统应用中的配置架构进行有效安排，根据无线通信控制协议中的通信规范，确定最终的检测与测试运行方案，使无线通信中的微功率技术应用能充分地发挥其作用。在对系统配置模块进行优化研究时，需要对无线互通模块控制的通信单元进行有效的控制管理。为满足基于微功率无线通信的电力分配网电能计量的工作要求，在管理控制中，应对模块单元进行科学的优化设计，以调整设计方案。