微功率無線通信在計量數據采集中的應用

常軍超

（云南電網有限責任公司曲靖供電局，云南曲靖 655000）

0 前言

目前，對數據管理提出了更高的要求，實現通信高效穩定、數據實時傳輸、用戶體驗快速響應等已經成為未來電網發展的新趨勢[1]。電力線載波等通信技術因其通信速率低、抗干擾能力差等固有缺陷已經無法滿足電力企業現代化管理的要求[2]，實現更高效的通信技術與采集效率逐步成為當今研究熱點和今后的發展趨勢。

本文結合當前電網低壓集抄技術建設情況，通過分析通信原理為嵌入點，研究微功率無線通信技術原理，驗證該技術在復雜、多變的現場環境中，實現實時、快速、穩定的可靠通信，能夠為電力企業提升數據采集效率提供有效的技術支撐。

1 電力線載波通信技術

1.1 電力線載波技術發展歷程

從上世紀末葉開始，電力線載波技術逐漸在 380/220 V 低壓配電網本地載波技術抄表通信中廣泛應用[2-3]。以電力線為通信媒介，將信號加載于電力線上，從而實現數據信號的傳輸。其基本原理為：在通信前，通過調制器，將載波數據加載至高頻信號上，經放大器耦合到電力線上。該高頻信號經輸電線路傳輸到另一端的接收處，將高頻信號通過接收機耦合電路分離，先去除多余的垃圾信號，再經放大器放大后，轉換成數字信號[4-5]。

1.2 電力線載波技術應用現狀

電力線載波通信可以依靠電力線路作為通信傳輸通道，節省了大量成本，這種天然的優勢也成為該技術得到大量推廣應用的主要動因[4]，由于電力線路的主要作用是傳輸電能，電能傳輸過程中的大噪聲、強削減、時變性等對載波通信的可靠性產生了不同程度的干擾[4]，與國外相比，由于我國地理結構的多樣性，造就了復雜的電網架構，同時，由于載波通信的局限性，其通信可靠性低大大增加了現場運維工作[6]，目前，某電網低壓集抄平均采集成功率僅為91%，遠不能滿足現代管理的要求。

圖1 電力線載波通信原理

2 微功率無線通信技術

2.1 微功率無線通信技術原理

微功率無線通信作為第三代通信技術，該技術融合了信息處理技術、嵌入式技術等[7-9]，通過無線自組網，自動優化路由，選擇最佳路徑，最終將數據、命令等命令通過無線組網節點多跳的方式傳遞至采集終端[13]。

圖2 網絡拓撲圖

2.2 通信技術特性

微功率無線作為第三代通信技術，其核心就是解決第二代通信技術速度慢、實時性差和不能互通這三大缺陷[12-13]，實現實時、快速和互聯互通的可靠通信，勢必會成為通信的發展趨勢。

表1 通信技術特點

3 實例驗證與數據分析

3.1 數據指標與算法

微功率無線通信技術具有通信穩定、快速組網、抗干擾等核心優勢[9]，作為下行通信方案，由于并未改變上行通信環境（即：終端與計量自動化主站通信通道環境），假設上行通信環境不變，可以從以下三個指標進行技術驗證：

3.1.1 低壓集抄自動抄表率

其中：M為實際采集到數據的用戶數；

P為應采集用戶數；

3.1.2 數據準確率

其中，Q為計量自動化系統采集到數據；

N為現場電能表實際數據；若兩者相等，則曲線一致。

3.1.3 實時通信能力

實時通信能力主要測試計量自動化主站對電能表實時抄讀當前數據，以檢驗通信能力。

通過對樣本臺區進行實時通信能力測試，經過計算，平均實時抄表速率約為3.89 s/臺，通信實時性較強。

本章將微功率無線通信技術應用于改造低壓集抄臺區，通過現場實例，分別從自動抄表率、數據準確率、通信能力維度進行可行性分析，充分驗證了微功率無線通信在提升數據采集等方面的重要意義。

4 結束語

本文通過實例探討了微功率無線通信技術在低壓集抄中的應用，研究了該技術在數據采集效率等方面的意義，論證了微功率無線通信技術在低

壓集抄應用的可行性，通過對微功率無線通信技術原理探究，引出通信系統模型，并對該模型進行了詳細的闡述，最后通過實例對微功率無線通信技術在低壓集抄中的有效性和實用性進行了驗證，充分論證了該技術在改善數據質量具有重要意義。