低壓載波通信方式下電能采集終端與表計之間通信質量的研究

宋仁平　吳玉新　王明儉　張建華

近幾年以來隨著社會經濟的快速發展，各類物品的價格也隨之上升，尤其是能源和原材料價格的攀升十分迅速。在這種大背景之下，各行各業運營成本快速增加。而低壓載波通信技術主要由于其節約成本的巨大優勢受到了來自于電力行業的關注。以下主要從低壓載波通信技術概述、抄表系統結構等進行了分析。

【關鍵詞】低壓載波通信 電能采集終端 表計 通信質量

1 低壓載波通信技術概述

低壓電子載波通信技術主要以低壓配電網作為傳輸介質，從而實現數據傳遞和信息交換的一種技術。比之于其他的通信技術，該技術具有無可比擬的優勢和獨有的特色。首先，使用該技術可以直接使用現有的配電線路，從而實現數據通信。有效的降低了通信網絡建設成本，并且設計方案更為簡單。其次，該技術在運行過程當中穩定性較高，安全系數高，可以和配電項目同步進行，大大的節約了后期投資。第三，具有三網合一的巨大優勢，具體而言就是在傳輸電力的同時，可以實現對數據、語音、視頻等信號的承載。目前，在我國的電力行業當中，該技術已經被廣泛的使用在智能抄表系統當中，并且對于國家智能電網的建設也做出了重大貢獻。

2 低壓電力載波抄表系統結構

2.1 系統結構

低壓電力載波抄表系統主要由電能數據采集終端、電能數據采集集中器、遠程集中抄表服務器三個部分組成。其中電能數據采集終端主要包括了帶有載波通訊模塊的電表、采集器等。該部分的主要功能就是傳輸集中器和電能表之間的數據，并且可以依據具體的需求不同而添設相應的功能。電能數據集中器是用電現場的集中控制器，該部分通常位于關鍵點之上，比如線路關鍵點、社區關鍵點等。該部分的數據交換主要通過寬帶、電話線等進行。除此之外，根據具體需求的不同，還可以在基本功能的基礎之上增加線路狀況監測、負荷檢測等，該部分是整個系統當中進行信息傳遞的中樞。遠程集抄服務器，其屬于電力部門的管理設備，通常位于相關部門的機房當中。管理部門在開展管理工作之時，可以利用該服務器，通過遠程控制的方式抄收客戶用電量，同時還可以針對用戶賬戶進行管理。電量抄收是其最為基本的功能，除此之外，該系統還具備監控功能，實時監控客戶用電、電負荷等方面的狀況。

在這三級結構中，每個服務器之下有多個集中器，而每個集中器之下又能夠管理多個采集終端，整個系統呈現為樹狀。通過這種方式，最終實現低壓電力載波通信方式的數據交換。在實際的工作當中，電力線各個點的運行參數，以及客戶用電情況都通過最低層終端進行采集。并且將所采集的信息上傳，最終進入低壓電力線集中器模塊。為了有效的降低運營成本，通常一個電能采集終端最少連接一塊電度表，最多可高達16塊，并且二者之間采用RS-485接口。如果將表、模塊結合為一個整體，就形成了載波表，當然這也就意味著一塊表配備一個終端。通過載波表的方式，外部布線大大減少，整個電力系統安全性被增強。但這種方式通常需要高投入，相應的增加了運營成本。由于每個變壓器臺區所有的用戶通常不會多于1000戶，如果一個臺區的模塊太多，則可以將其虛擬為兩個以上的臺區。并且配置集中器，以提高通信效率。

其主站的通信主要依靠以太網、局域網和各個集中器完成，充分的使用了PC的強大資源，并在此基礎上開展電力管理工作。

2.2 通信流程

系統通信流程主要分為三級，并且每一級均是一點對多點的進行半雙工通信。該系統的最低層是采集終端，即電表，其通信主要使用了RS-485，并且其信道、通信協議等方面都已經較為成熟了。它的中間一層是集中器，即系統第二級為采集器。在整個抄表系統當中，主要使用了低壓載波通信通道，而整個系統當中最為重要的就是解決信道問題。在此主要選擇了FM2261芯片進行解決，該芯片為其提供了轉接功能，通過普通串口到電力線載波通信方式以實現轉接目的。在進行通信之時，在通過串口同時FM2261，然后指定所需要進行傳輸的數據內容，以及明確傳輸的目的地，該芯片就可以自動的將該次通信的數據進行交換，同時將另一端的數據傳回。同時該系統，主要是以主站作為核心，采用了主從式多級網絡系統。整個系統靈活性高，并且可擴充性強。除此之外，該系統優勢明顯，大大提升了電能采集終端和表計之間的通信質量。通過該系統的使用，大大提升了通信的安全性，提供了自動化服務。其中監控功能的使用，有效的確保了通信信息的真實性、完整性和可靠性。同時在該系統之下，采集和表計之間實現了通訊自動化、管理自動化功能，主要包括了數字信息網絡、語言傳真功能、遠程抄表功能等方面，確保了采集終端和各個表計之間的信息流通順暢。同時其通信速度快，造價相對低廉，整體可靠性較高。目前該方面的研究方向主要是通過高效數據傳輸方式，以及進行自適應過濾波、自適應均衡術等方面，該項技術用于終端和表計之間的通訊潛力巨大，相信還將會有進一步的發展。

3 結束語

綜上所述，在低壓載波通信技術之下的電能采集終端以及表計，通過低壓載波通信系統的使用，能夠有效的降低運營成本，并且數據的傳遞可靠性和安全性高，整個系統運行穩定，通信質量高。這就要求在之后的工作當中還需要不斷的進行完善和推廣使用。

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作者單位

1.國網甘肅省電力科學研究院 甘肅省蘭州市 730046

2.國網甘南供電公司 甘肅省甘南藏族自治州 747000

3.國網甘肅節能服務有限公司 甘肅省蘭州市 730046endprint