不同通信方式對用電信息采集系統采集成功率的影響分析

陶 鵬,王 鵬,張 艷

(1.國網河北省電力公司電力科學研究院,石家莊 050021;2.國網河北省電力公司石家莊供電分公司,石家莊 050051)

不同通信方式對用電信息采集系統采集成功率的影響分析

陶 鵬1,王 鵬2,張 艷2

(1.國網河北省電力公司電力科學研究院,石家莊 050021;2.國網河北省電力公司石家莊供電分公司,石家莊 050051)

概述用電信息采集系統的構成及傳輸方式,從遠程通信信道和本地通信信道兩方面介紹不同通信方式的特點,結合實際應用情況,分析遠程信道采用光纖、本地信道采用寬帶載波等通信技術對提高用電信息采集成功率的影響,并與現有GPRS、窄帶載波進行實測比較,討論了提升采集成功率及應用效率的最佳方式,并提出了一些工程實施建議。

光纖;寬帶載波;通信信道;采集成功率

1 概述

為構建智能用電服務體系,實現營銷管理的現代化運行和營銷業務的智能化應用,國家電網公司全面推進用電信息采集系統的建設,目前多個網省公司已實現了智能電能表全覆蓋,達到了“全覆蓋、全采集、全預付費”的總體目標。隨著智能表全覆蓋,采集系統功能的不斷提升,采集系統應用對于采集終端、智能表、主站間數據交互的速度、成功率、數據量等提出了更高的要求。

目前,用電信息采集系統主要由主站、采集終端、智能表等組成,用電信息采集系統數據傳輸分為遠程信道與本地信道兩部分,其中遠程信道是指主站與采集終端之間的通信,通信方式為無線公網(GPRS、CDMA)、230 MHz無線專網、光纖等,其中無線公網(GPRS、CDMA)是目前應用最廣泛的遠程通信方式。本地信道是指采集終端與智能電能表之間的通信信道,一般采用一對多的本地通信解決方案,通信方式主要有RS-485、低壓電力線載波、微功率無線等方式,其中RS-485總線、低壓電力線載波和微功率無線是目前應用最廣泛的本地通信方式。

2 遠程通信信道

用電信息采集系統中應用的遠程通信信道,又稱上行信道,主要包括GPRS、CDMA、230 MHz無線專網等方式[1]。

2.1 GPRS

在GSM移動通信的發展過程中,GPRS是移動業務和分組業務相結合的第一步,也是采用GSM技術體制的第二代移動通信技術向第三代移動通信技術發展的重要里程碑。GPRS技術具有以下特點:接口訪問簡單,傳輸速率基本在20～30 kbit/s;資源相對豐富,覆蓋地域廣;存在連接時延;傳輸速率相對較慢。

2.2 CDMA

CDMA是在數字移動通信發展進程中出現的一種無線擴頻通信技術,具有頻譜利用率高、通話質量好、保密性強、掉線率低、電磁輻射小等特點,可以大量減少投資和降低運營成本。CDMA技術具有以下特點:傳輸速率約為53.6 kbit/s;網絡穩定,不易受干擾;支持永久在線和終端呼喚;覆蓋地域遜于GPRS;傳輸速率相對較慢。

2.3 光纖通信

隨著光纖通信技術的不斷發展,各級電力光傳輸網絡已經實現互通互聯,電網通信系統的傳輸交換能力、抵御事故能力、業務支撐能力、網絡安全可靠性和運行管理水平得到全面提升,相對無線公網具有以下特點:通信容量大,高于1 Gbit/s;有較強的多業務接入能力;組網靈活;設備的使用壽命長,安全可靠性高;相比無線公網施工難度較大、建設成本高。

3 本地通信信道

用電信息采集系統中應用的本地通信信道,又稱下行信道,主要包括RS 485總線通信、窄帶電力線載波、寬帶電力線載波、微功率無線通信等[2]。

3.1 窄帶電力線載波通信

電力線載波通信簡稱PLC,是指利用電力線作為通信介質進行數據傳輸的一種通信技術,窄帶載波通信頻率范圍為3～500 k Hz。通信速度按低速載波和高速載波,最高通信速率可達100 kbit/s以上。

主要特點:可利用的電力線網絡覆蓋面大,直接接入計量裝置;不用進行專門的線路維護,節約維護投資和使用費用;配電變壓器的供電范圍與載波通信網絡域相同,有利于臺區線損統計計算和臺區用戶檔案管理;利用三相變壓器各相電壓的相位差,能夠進行準確的相位識別,從而為調整三相負載平衡提供可靠的數據依據,但是其傳輸速率較低,也容易受到同頻的電磁干擾。

3.2 寬帶電力線載波通信

寬帶電力載波的總體特點與窄帶載波類似,但是其通信頻率范圍為1～50 MHz,通信速率可達500 Mbit/s以上,該方式的特點是速率高、實時性強、抗干擾能力強、傳輸可靠率高、造價較高。隨著用電信息采集數據量和實時性的要求逐漸提高,寬帶載波將更能適應現階段的采集數據通信要求。

3.3 微功率無線通信

微功率無線通信采用頻率調制方式把信息加載在高頻電磁波上,利用空間傳播來進行數據通信,具有以下特點:不需敷設專用通信線路;傳輸可靠率高;可以實現較高的數據通信速率;通信不受臺區供電范圍限制;可實現無線手持設備接入,但容易受到環境干擾及屏蔽。

4 本地、遠程信道的現場應用情況測試分析

4.1 遠程信道比較測試

上行通道采用光纖、無線公網2種方式,下行通道采用窄帶載波。選取了2個臺區,臺區1遠程信道采用光纖通道,共207戶用戶;臺區2遠程信道采用無線公網通道,共241戶用戶。2個臺區本地信道均采用窄帶載波。2個臺區均處于同一地區,供電半徑相近,下行通道均為窄帶載波,僅上行通道不同。無線公網采取GPRS通信方式,且此處通信良好;光纖經測試通信良好[3]。

4.1.1 日抄表成功率

遠程信道光纖通道臺區抄表成功率見表1。

表1光纖通道臺區抄表成功率

實測表明2種遠程信道日均采集成功率差別不大,均能夠滿足相關應用。 4.1.2 直接招測終端數據耗時分析

通過用電信息采集系統主站直接向集中器招測,完全通過上行通道,使用光纖與無線公網耗時的差別見表2。

表2直接招測終端數據耗時表

從表中可看出,招測集中器數據,光纖通道與無線公網時間差別不大。

4.1.3 透抄臺區下戶表耗時分析

主站通過集中器透明轉發抄讀集中器下戶表數據,通道包括上行通道與載波,詳細的耗時見表3。

表3透抄臺區下戶表數據耗時表

表中數據表明對于招測臺區下戶表數據,耗時也相差不大。

從實測結果分析,上行通道采用光纖、無線公網,對于日均采集成功率、數據招測、用戶透抄等沒有太大的區別。

4.2 本地信道比較測試

選擇2個臺區,分別為臺區3、臺區4,臺區3遠程信道采用GPRS,本地信道采用窄帶載波,用戶數量241;臺區4遠程信道采用GPRS,本地信道采用寬帶載波,用戶數量1 233戶。

4.2.1 日抄表成功率

本地信道光纖通道臺區抄表成功率見表4。

表4光纖通道臺區抄表成功率

從用戶規模,抄表成功率數據分析,寬帶載波臺區的日均采集成功率明顯高于窄帶載波。

4.2.2 透抄臺區下戶表耗時分析

本地信道只涉及集中器到表的通信,不做主站到集中器的招測分析。主站通過集中器透明轉發抄讀集中器下戶表數據,通道包括上行通道與載波,詳細的耗時見表5。

表5透抄臺區下戶表數據耗時表

從透抄數據分析,使用寬帶載波的臺區透抄數據,時間不足使用窄帶載波臺區的一半,透抄效率大幅提升。

5 結論及建議

a.隨著采集系統不斷擴展,對于遠程費控、臺區線損計算、低電壓治理、配變平衡分析等越來越多的業務的支撐,對于采集數據的采集速度、數據量都提出新的要求。但因采集系統涉及的智能表、采集終端數量龐大,改造費用過高,很難在短時間內對其進行全面的升級改造,可以采取分階段的方式提升設備運行效率和數據采集效率。

b.在現階段,針對影響采集成功率、數據傳輸效率最大的本地信道,可以優先考慮將本地信道的窄帶載波更換為寬帶載波,維持遠程信道不變,一方面不需要開展大量的現場施工,另一方面無需過多的投入就可以大幅的提升用電信息采集系統的數據采集成功率、縮短透抄所用時間。

c.后期,可以逐步將遠程信道更換為光纖、4G等更為可靠、數據傳輸速度更快、支撐數據采集量更大的方式,配合本地信道使用RS 485、寬帶載波等方式,實現采集系統的高頻數據采集,以支撐更多的業務應用。

[1] 徐 魁,蔣瑀瀛.基于GSM/GPRS通信的抄表系統[J].電力系統自動化,2004,28(17):9496.

[2] 劉 君.電力線寬帶集中抄表和上網一體化系統應用研究[J].電力信息化,2007,5(10):3539.

[3] 熊 華.寬帶用電信息采集系統終端現場投運經驗和建議[J].電力系統自動化,2012,36(5):108111.

本文責任編輯:楊秀敏

Various Communication Methods Influence on Acquisition Success Rate About Electric Energy Data Acquisition System

Tao Peng1,Wang Peng2,Zhang Yan2

(1.State Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China; 2.State Grid Hebei Electric Power Corperation Shijiazhuang Power Supply Branch,Shijiazhuang 050051,China)

The transmittal mode and constitution of electric energy data acquisition system are summarized in,different characteristics of local channel and up channel is introduced.The affection of acquisition success rate based on optical fiber and broadband carrier technology are introduced,compared with traditional GPRS and narrowband carrier.Site test data and project implement suggestion are provided.

optical fiber;broadband carrier;communication channel;acquisition success rate

TM76

:B

:

陶 鵬(1979-),男,高級工程師,主要從事電力電測計量工作。