用电信息采集系统通信方案对比研究

用电信息采集系统通信方案对比研究吕瑞徐军(宁夏电力公司固原供电局756000)摘要:本文通过对用电信息采集系统电力载波、无线微功率、RS-485等3种目前常用的本地通信方案和光纤、无线专网、无线公网几种远程通信方案的分析和比较。结合固原地区地理环境和低压网络结构，分别提出了针对不同地理环境的用电信息采集系统通信应用方案。关键词：用电信息;采集；通信；应用近年来，国家电网公司提出了发展“坚强智能电网”的战略目标。用电信息采集系统作为建设智能电网的重要组成部分，在建设过程中，选择稳定、可靠、实时、安全的通信方式是保证系统安全稳定运行的关键。直接影响着集中器与主站，集中器与采集器(电能表)之间通信的可靠性和采集成功率。目前，常用的用电信息采集系统远程通信主要有电力光纤、无线专网和无线公网3种方式，本地通信也有电力载波(包括电力宽带和电力窄带)、RS-485、微功率无线3种方式。如何根据地理环境和低压用电网络分布情况，合理选择本地和远程通信方式对用电信息采集系统后续建设和推广应用有决定性的意义。1．用电信息采集系统系统的基本原理用电信息采集系统主要由智能电能表、采集器、集中器(采集终端)、通信信道、主站、应用管理系统构成。如图1所示。图1用电信息采集系统原理图智能电能表具有精度高、智能费控、电价电量信息存储、余额报警、远程信息传送等功能的计量装置。部分电能表内置了载波或微功率无线通讯功能的采集模块。采集器通过RS-485接口采集电能表用电数据信息，并将数据上传到集中器。集中器是用电信息采集系统的关键设备，它通过本地通信信道与采集器或具有采集通信功能的电能表通信，获取和暂时存储用电信息，并根据主站的命令，通过远程通信信道上传数据或接收传送命令。主站是以建立在公司的数据存储系统为核心，执行用电采集子系统的数据采集任务,实现用电信息的集中存储、管理和分析。并对SG186营销管理系统、营销辅助决策系统等管理子系统提供电量电费统计查询、线损分析等数据支撑。2远程通信方案介绍及比较目前比较成熟的用电信息采集系统远程通信主要有电力光纤专网、无线公网(GPRS、CDMA)、无线专网等3种方案。2.1电力光纤专网光纤专网主要以公司变电站光纤主网和近期投运的农网光纤通讯工程为依托，投资建设配电台区延伸光纤网络。具有传输稳定可靠、抗干扰能力强、带宽高和传输距离远等优点。但分析固原地区配电台区布点分散、中压供电半径大、地势陡峭、用电量小等特点，建立光纤专网投资巨大，维护不方便，且不能达到很好的经济效益。2.2无线公网无线公网主要基于GPRS(通用分组无线业务)、CDMA(码分多址)和3G通讯技术，实现远程通信。具有实时在线、登陆快捷、通信稳定、按量收费、高速传输等优点。同时，以投资少，建设周期短和后期调试、维护简单等特点在用电信息采集系统远程通信方案中广泛推广。但也有依赖性强、系统安全性不高等缺点。2.3无线专网无线专网主要是以230MHZ(国家无线电委员会分配的电力传输专用频段)无线电力专网自组网技术建立远程通信网络。其采用点对点通讯方式，通讯速率高、响应速度快、设备安装方便，可经济有效地消除无线通信盲区，而且自组网技术设备安装方便，调试维护简单。但在集中大规模组网时，存在抗同频信号干扰能力差，网络通信传输能力较差的缺点。3本地通信方案介绍及比较用电信息采集系统本地通信主要有RS-485、电力载波、微功率无线3种通讯方式。下面对三种组网方式进行分析对比。3.1RS-485总线通信组网RS-485总线通信组网是采用RS-485数据线作为智能电能表与采集器，采集器与集中器的通信信道。具有通信可靠性高，实时性强，距离远(通讯距离可达1000米)，不受配电台区限制等优点。但需要大量布线，施工工程量大，安装、维护费用较高。其组网结构如图2所示。图2RS485数据线本地通信组网方案3.2电力载波通信组网电力载波通信是利用电力线路作为通信介质，实现载波智能电能表与集中器之间的通信。技术相对成熟，具有无需布线、投资小、安装维护简单、易扩充等优点。但由于受电力线的高衰减、低阻抗、谐波干扰、相邻台区载波信号干扰等因素影响。电力载波通信距离大幅缩短，速率低，可靠性不高，实时性不强，系统不稳定，不能跨台区抄表。其组网结构如图3所示。图3电力载波本地通信组网方案3.3微功率无线通信组网微功率无线通信是通过微功率无线电通讯模块(发射功率一般在100mw以下的无线通信都可称微功率无线通信)发射和接收信息。具有无需布线、通信可靠性高、网络稳定、可跨台区抄表等优点。采用无线自组网通信技术，工程安装简单、组网灵活、容易维护。但容易受环境干扰，穿透墙体和建筑物时信号衰减较大。其组网结构如图4所示。图4微功率无线通信组网方案4通信方案选择及应用以上介绍的远程和本地通信方案各有优势和不足，但任何一种方案都不能完全解决信息采集系统通信的所有问题。因此，只有根据表计安装情况和现场环境选择合适的通信方案，同时充分发挥不同通信方案的优点实现功能互补。以提高信息采集系统的采集成功率。4.1在配电台区比较集中，配电网络较为完善的城市地区，应结合城市配网改造和配电自动化建设，大力推行电力光纤为主的用电信息采集远程通信方案。4.2在城市发展基本定型的老城区、郊区，由于光纤施工不便。应优先选择无线公网(GPRS、CDMA)作为远程通信方案。条件成熟的可建设无线专网。4.3由于农村地区人口居住分散、乡镇距离远，建设电力光纤和无线专网投资成本过高，应以无线公网实现远程通信。4.4在电能表安装比较集中，容易布线的新建小区应大力推广RS-485数据总线本地通信方案。4.5在电能表安装集中或分散、不宜布线，但低压线路状况较好，线路半径小，负荷波动小，谐波较少的小区可优先选择电力载波作为本地通信方案。4.6在低压线路比较差的台区，如城乡结合部，动力、商业、照明混合存在或线路过长的台区不宜使用电力载波通信，应以微功率无线本地通信方案为主。4.7在电能表安装分散、不易布线，无高大建筑物阻碍信号的小区或农村地区,选择微功率无线作为本地通信方案可有效避免负荷波动和线路的影响，提高采集率。5．结束语用电信息采集系统承担着用电信息自动采集、高效共享和实时监控的重要任务。通信方案的选择和应用是用电信息采集系统建设中的难点，直接决定着系统建设的成败。本文通过对用电信息采集系统常用的本地通信方案和远程通信方案的分析和比较。结合现场环境，分别提出了针对不同地理环境的用电信息采集系统通信应用方案。为用电信息采集系统的建设有参考和指导意义。参考文献：[1]李中年.电力通信[M].北京:国防工业出版社,2009.5.[2]邓建斌，叶洪江.低压集中抄表技术现状及发展[J].电力技术.2010(9)[3]姜海.用电信息采集系统远程通讯方案[J].电力系统通信.2010(10)[4]杨新海.低压电力用户集中抄表系统[J].智能仪器仪表.2008(10)