基于本地通訊信道特性的用電信息采集系統分析

王靜波 李婧

[摘 要] 寧夏地區用電信息采集建設工作現已實現“全覆蓋、全采集”，在建設過程中主要采用了寬帶、窄帶、微功率等采集方式，以上3種方式的通訊特性有很大的區別，如果不能準確認識并區分采集方式，將會造成資源浪費，并為今后采集運維工作帶來不便。本文對這3種方式的通迅特性進行了簡單闡述。

[關鍵詞] 電力通信；電力管理；通信技術

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 21. 029

[中圖分類號] TP315 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）21- 0038- 02

1 概 述

通信信道是電力用戶用電信息采集系統不可缺少的重要組成部分和重要技術支持手段，主要分為遠程通訊信道和本地通訊信道。遠程通訊信道是現場采集設備和遠程主站系統的通訊信道，常用的通訊方式有GPRS、光纖和230MHz載波通訊方式，其中應用最為廣泛的是GPRS采集方式，該方式主要受信號覆蓋與信號強弱的影響，與第三方運維緊密相連。本地通訊信道是現場采集設備和用電客戶電能表之間通訊的信道，主要有寬帶載波通訊方式、窄帶載波通訊方式、微功率通訊方式和光纖通訊方式。由于組網方式不同，現場維護時采用的技巧也不盡相同。在實際應用過程中，遠程通訊信道異常相對單一，且處理思路也簡單明了，而本地通訊信道常采用多種通訊方式，并受到設備安裝位置、現場接線工藝、參數設置等諸多因素的影響，嚴重影響采集成功率的提升，本文著重分析寬帶、窄帶、微功率3種通訊方式的特性。

2 寬帶載波通訊特性

寬帶載波通訊方式由寬帶集中器、寬帶采集器和電能表組成本地通信網絡，適用于居民表集裝用戶且距離臺區較近的采集現場。電力線寬帶載波通信是指載波信號頻率范圍為1M～40MHz的低壓電力線載波通信。該調制解調技術將可用信道帶寬分為多個正交的子信道，由于子信道的特性，各個子信道呈現相對線性和平坦特性，可以認為在每個子信道內的衰減和群延時是常數，可以看作是一個理想信道，因此實現起來就很容易，也能保證可靠的傳輸。高頻信號在低壓臺區電力線上的傳輸信號衰減較快，常規傳輸距離一般在200～300米，但可以通過時分中繼、頻分中繼、智能路由計算、自動中繼等技術手段實現網絡重構，實現整個低壓電力線通信網絡的通信。由于受此特性影響，該方式主要應用于電能表集裝且用戶較為集中的小區棟樓區域。

3 窄帶載波通訊特性

電力線窄帶載波通信是指載波信號頻率范圍≤500kHz的低壓電力線載波通信。DL/T 698 規定載波信號頻率范圍為3k～500kHz， 優先選擇IEC 61000-3-8規定的電力部門專用頻帶9k～95kHz。載波通信調制方式（ASK、FSK、PSK），是將信息調制到載波信號的幅度、頻率、相位3種參數上，采用窄帶濾波技術濾除有效信號頻帶之外的各種噪聲。窄帶載波通信技術的數據傳輸速率較低，雙向傳輸，無需另外鋪設通信線路，可以方便地將電力通信網絡延伸到低壓用戶側，實現對用戶電表數據的采集和控制，適應性強。但電力線存在信號衰減大、噪聲源多且干擾強、受負載特性影響大等問題，對通信的可靠性形成一定的技術障礙，具體應用時需要軟、硬件技術結合完成組網優化。

根據窄帶載波通訊方式的特性，我們可以看到，該方式和寬帶采集方式的主要區別在于帶寬頻段不同、通訊長度和適用范圍不同，該方式主要適用于用戶比較分散，用電負載特性變化較小的臺區。同時，此類采集方式受噪聲源影響，信號衰減較為明顯，不同的廠家為了解決該問題，采取了不同的處理方法，在寧夏地區，主要采用了一種“過零點”采集的處理方式，效果比較明顯。所以，在選擇該采集方式時，一定要勘查安裝區域負荷特性，并選擇抗干擾能力較強的產品。

4 微功率通訊特性

WSN無線傳感器網絡技術屬于一門綜合性技術，它綜合了傳感器技術、嵌入式系統技術、網絡無線通信技術、分布式信息處理技術等，能夠通過各類集成化的微型傳感器節點實時監測、感知和采集各種環境或監測對象的信息，而每個傳感器節點都具有無線通信功能，并組成一個無線網絡，將測量數據通過自組多跳的無線網絡方式傳送到集中采集設備。

WSN技術克服了傳統的數據點對點無線傳輸模式的局限性，具有拓撲結構動態性強、自組織性以及網絡分布式特性，同時具有低成本、低功耗、超強通訊能力、通訊距離遠和抗干擾能力強等諸多優點。缺點主要是傳輸距離受到障礙物的影響很大，障礙物會嚴重縮短傳輸距離，且無線數據收發是敞開式的，在射頻范圍內其他設備都可以收到，需要通過多種方式（如端到端高階加密以及動態跳頻）實現安全數據傳輸。

通過在寧夏地區的具體應用，本文認為，該采集方式主要適用于農村地勢平坦地區，而不適用于城市區域或山區。微功率信號在傳輸過程中是“點對點”的直線傳輸，在城市或山區，由于樓房或高山較多，對微功率信號阻擋較為嚴重，將直接影響信息的采集，同時，醫院、廣電局等容易受到微功率信號的影響，導致設備受干擾，引起起搏器不準、電視信號不穩定等問題，進而產生糾紛。在農村地勢平坦地區，信號傳輸較為通暢，且每一塊安裝了微功率模塊的電能表都可以作為中繼器，采集成功率較高，且后期維護也簡單方便。

5 結 語

每個地域的采集環境各不相同，現場采集環境通常也較為復雜，所以，在選擇本地采集方式的時候，一定要認真分析，合理選擇，最大限度提升采集成功率。