提高“小水電”電能量數據完整率方案研究

【摘要】江門地區小水電多分布在溝谷中，地處偏遠，無公網信號或公網信號不穩定等原因，造成負控終端長期處于離線狀態或上線不穩定，數據丟失嚴重，阻礙計量自動化系統的深入應用，難以適應電能量數據管理的更高要求。因此，本文針對提高“小水電”電能量數據完整率提出了切實有效的解決方案。

【關鍵詞】小水電;電能量數據;完整率

1.概述

江門地區總面積為9541平方公里，丘陵廣布，山體起伏較大，落差大，溝脊、水系發育、水庫較多，小水電多分布在溝谷中。2013年，我局小水電共計196個，由于地處偏遠，無公網信號或公網信號不穩定等原因，造成負控終端長期處于離線狀態或上線不，導致數據上送不持續，丟失嚴重，直接影響電能量數據的采集，難以滿足計量裝置遠程監控、抄核收、線損分析等計量營銷業務的需要。

2.原因分析

江門供電局計量自動化系統公變、配變及集抄系統廣泛采用公網公司的GPRS無線數據VPN網絡。受網絡覆蓋的影響，部分終端不能上線采集。經現場勘查，2013年在接入計量自動化系統的145臺小水電終端中，有41臺由于地處偏遠，處于公網信號盲區的原因，造成負控終端長期處于離線狀態，10臺由于樹木、山石等障礙造成了信號衰減，導致公網信號不穩定，數據丟失嚴重。我們抽取了2013年1月份到4月份的系統數據進行了分析，結果如表1所示：

表1 2013年小水電終端運行情況分析

月份 終端在線率 數據完整率

1月 74.5% 78.6%

2月 76.7% 80.2%

3月 78.6% 81.7%

4月 79.8% 83.5%

從上表可知，小水電終端對整體的在線情況和數據完整率的影響，未能達到98%以上;

3.各種通信解決方案分析和選擇

針對公網盲區及信號不穩定問題主要可以通過以下方法解決。

（1）采用非公網上行方式，完全避免無線通信不穩定性問題、電房電柜屏蔽問題，保證實時在線。非公網上行方式可考慮采用電話線通信、寬帶網絡通信、電力光纜等。

（2）采用公網上行方式，但通過其他通信方式接駁，如通過載波、485 通信、微功率無線等方式轉發數據。

（3）采用公網上行方式，但采用信號增強擴展公網通信距離。如通過同軸電纜信號放大、無線直放站、新建基站等方式。

3.1 非公網上行

非公共網主要有電話撥號接入方式、公共有線電視、光纜等。此種方式均需要布線，由于小水電地處偏遠，布線成本巨大，且環境惡劣，維護困難。

3.2 公網上行，其他通信方式接駁

（1）電力載波

電力載波方式是將終端通信模塊外置于能接收到公網信號位置，電表通過電力載波方式與終端交換數據，該方案省卻了布線或無線信號干擾影響，但實際應用存在信號衰減快、干擾大、不能跨變壓器、互感器等諸多問題。

（2）有線中繼接入

該方案采用終端側模塊和外置側模塊，通過以太網雙絞線RJ45接口連接。由于采用雙絞線，通信線路以100米為宜，最長不超過300米。

（3）無線中繼通信

該方案是通過微功率無線通信的方式傳輸數據，中繼器采用470MHz 通信時，通信距離經測試在150 米以內，距離較遠時，可通過增加中繼的方式延長通信距離，目前可增加2級中繼。該方案的優點是施工簡單，初次投入不大，且后續無運行費用，但需對GPRS 轉接器提供220V電源，如終端維護口協議非標準廣電規約，GPRS 轉接器處需對協議進行處理后再進行轉發，該方案理論上適用于任意廠家終端。

圖1 無線中繼實現方式示意圖

3.3 公網上行，信號增強擴展公網通信距離

（1）無線放大器方案

無線放大器（也稱直放站）屬于同頻放大設備，其基本功能就是一個射頻信號功率增強器。該方案施工雖相對復雜，但無需對終端側設備進行改動，適用于所有廠家終端，可以一個無線放大器帶幾臺終端設備，通過共享設備，成本相對較低，更重要的是，不需后續運行費用。但該方案也有其局限性，受到信號衰減影響，實際通信距離在40米內（采用更好質量的同軸電纜可適當延長距離，但一般不超過100米）。

（2）運營商建基站

運營商建設新基站，增加信號的覆蓋范圍，對于局方來說，是一勞永逸的方式。但投資一個標準基站需要接近兩百萬元，同時該部分區域一般客戶數量較為稀少，出于對投資收益的考慮，運營商短時間內不會考慮投入，故短時間內無法實現。

4.方案選擇及應用

以上各種解決方案在特定場景均具備實際運行的優勢和可行性。但結合供電局計量自動化系統實際運行以及運維成本、通信可靠性等綜合考慮，采用“安裝無線中繼通信設備”方式投入成本小、安裝周期短、設備安裝方便靈活。因此本文選擇無線中繼方式，如圖1所示。

圖2 試點月在線時長對比圖

圖3 試點數據完整率對比圖

5.實際運行效果

本文選取了5個試點，使用無線中繼通信方式解決終端長期離線及數據傳輸不穩定問題，結果表明終端在線時間和數據完整率大幅度提高。如圖2、圖3所示。

參考文獻

[1]王鵬，司徒彪.公網通信盲區電能量數據傳輸解決方案研究[J].裝備制造技術，2013，12.

[2]周培祥，李學東，傅光達，梁麗華.山東建筑工程學院新校區移動通信解決方案[J].山東建筑工程學院學報，2004，6.

[3]陳智勇.淺談天線調整在移動通信網絡優化中的作用. 2002中國通信學會無線及移動通信委員會學術年會論文集，2002，9.

[4]譚衛東.移動通信網絡室內優化的研究與實踐[J].湘潭大學自然科學學報，2013，6（35），2.

[5]楊靜.WLAN和蜂窩網融合接入與連接管理的研究與應用[D].北京郵電大學碩士論文，2012，12.

[6]陳濤.基于傳感器網絡的無線遠程抄表的研究[D].華北電力大學碩士論文，2008.