陶 鹏,王 鹏,张 艳

(1.国网河北省电力公司电力科学研究院,石家庄 050021;2.国网河北省电力公司石家庄供电分公司,石家庄 050051)

不同通信方式对用电信息采集系统采集成功率的影响分析

陶 鹏1,王 鹏2,张 艳2

(1.国网河北省电力公司电力科学研究院,石家庄 050021;2.国网河北省电力公司石家庄供电分公司,石家庄 050051)

概述用电信息采集系统的构成及传输方式,从远程通信信道和本地通信信道两方面介绍不同通信方式的特点,结合实际应用情况,分析远程信道采用光纤、本地信道采用宽带载波等通信技术对提高用电信息采集成功率的影响,并与现有GPRS、窄带载波进行实测比较,讨论了提升采集成功率及应用效率的最佳方式,并提出了一些工程实施建议。

光纤;宽带载波;通信信道;采集成功率

1 概述

为构建智能用电服务体系,实现营销管理的现代化运行和营销业务的智能化应用,国家电网公司全面推进用电信息采集系统的建设,目前多个网省公司已实现了智能电能表全覆盖,达到了“全覆盖、全采集、全预付费”的总体目标。随着智能表全覆盖,采集系统功能的不断提升,采集系统应用对于采集终端、智能表、主站间数据交互的速度、成功率、数据量等提出了更高的要求。

目前,用电信息采集系统主要由主站、采集终端、智能表等组成,用电信息采集系统数据传输分为远程信道与本地信道两部分,其中远程信道是指主站与采集终端之间的通信,通信方式为无线公网(GPRS、CDMA)、230 MHz无线专网、光纤等,其中无线公网(GPRS、CDMA)是目前应用最广泛的远程通信方式。本地信道是指采集终端与智能电能表之间的通信信道,一般采用一对多的本地通信解决方案,通信方式主要有RS-485、低压电力线载波、微功率无线等方式,其中RS-485总线、低压电力线载波和微功率无线是目前应用最广泛的本地通信方式。

2 远程通信信道

用电信息采集系统中应用的远程通信信道,又称上行信道,主要包括GPRS、CDMA、230 MHz无线专网等方式[1]。

2.1 GPRS

在GSM移动通信的发展过程中,GPRS是移动业务和分组业务相结合的第一步,也是采用GSM技术体制的第二代移动通信技术向第三代移动通信技术发展的重要里程碑。GPRS技术具有以下特点:接口访问简单,传输速率基本在20～30 kbit/s;资源相对丰富,覆盖地域广;存在连接时延;传输速率相对较慢。

2.2 CDMA

CDMA是在数字移动通信发展进程中出现的一种无线扩频通信技术,具有频谱利用率高、通话质量好、保密性强、掉线率低、电磁辐射小等特点,可以大量减少投资和降低运营成本。CDMA技术具有以下特点:传输速率约为53.6 kbit/s;网络稳定,不易受干扰;支持永久在线和终端呼唤;覆盖地域逊于GPRS;传输速率相对较慢。

2.3 光纤通信

随着光纤通信技术的不断发展,各级电力光传输网络已经实现互通互联,电网通信系统的传输交换能力、抵御事故能力、业务支撑能力、网络安全可靠性和运行管理水平得到全面提升,相对无线公网具有以下特点:通信容量大,高于1 Gbit/s;有较强的多业务接入能力;组网灵活;设备的使用寿命长,安全可靠性高;相比无线公网施工难度较大、建设成本高。

3 本地通信信道

用电信息采集系统中应用的本地通信信道,又称下行信道,主要包括RS 485总线通信、窄带电力线载波、宽带电力线载波、微功率无线通信等[2]。

3.1 窄带电力线载波通信

电力线载波通信简称PLC,是指利用电力线作为通信介质进行数据传输的一种通信技术,窄带载波通信频率范围为3～500 k Hz。通信速度按低速载波和高速载波,最高通信速率可达100 kbit/s以上。

主要特点:可利用的电力线网络覆盖面大,直接接入计量装置;不用进行专门的线路维护,节约维护投资和使用费用;配电变压器的供电范围与载波通信网络域相同,有利于台区线损统计计算和台区用户档案管理;利用三相变压器各相电压的相位差,能够进行准确的相位识别,从而为调整三相负载平衡提供可靠的数据依据,但是其传输速率较低,也容易受到同频的电磁干扰。

3.2 宽带电力线载波通信

宽带电力载波的总体特点与窄带载波类似,但是其通信频率范围为1～50 MHz,通信速率可达500 Mbit/s以上,该方式的特点是速率高、实时性强、抗干扰能力强、传输可靠率高、造价较高。随着用电信息采集数据量和实时性的要求逐渐提高,宽带载波将更能适应现阶段的采集数据通信要求。

3.3 微功率无线通信

微功率无线通信采用频率调制方式把信息加载在高频电磁波上,利用空间传播来进行数据通信,具有以下特点:不需敷设专用通信线路;传输可靠率高;可以实现较高的数据通信速率;通信不受台区供电范围限制;可实现无线手持设备接入,但容易受到环境干扰及屏蔽。

4 本地、远程信道的现场应用情况测试分析

4.1 远程信道比较测试

上行通道采用光纤、无线公网2种方式,下行通道采用窄带载波。选取了2个台区,台区1远程信道采用光纤通道,共207户用户;台区2远程信道采用无线公网通道,共241户用户。2个台区本地信道均采用窄带载波。2个台区均处于同一地区,供电半径相近,下行通道均为窄带载波,仅上行通道不同。无线公网采取GPRS通信方式,且此处通信良好;光纤经测试通信良好[3]。

4.1.1 日抄表成功率

远程信道光纤通道台区抄表成功率见表1。

表1光纤通道台区抄表成功率

实测表明2种远程信道日均采集成功率差别不大,均能够满足相关应用。 4.1.2 直接招测终端数据耗时分析

通过用电信息采集系统主站直接向集中器招测,完全通过上行通道,使用光纤与无线公网耗时的差别见表2。

表2直接招测终端数据耗时表

从表中可看出,招测集中器数据,光纤通道与无线公网时间差别不大。

4.1.3 透抄台区下户表耗时分析

主站通过集中器透明转发抄读集中器下户表数据,通道包括上行通道与载波,详细的耗时见表3。

表3透抄台区下户表数据耗时表

表中数据表明对于招测台区下户表数据,耗时也相差不大。

从实测结果分析,上行通道采用光纤、无线公网,对于日均采集成功率、数据招测、用户透抄等没有太大的区别。

4.2 本地信道比较测试

选择2个台区,分别为台区3、台区4,台区3远程信道采用GPRS,本地信道采用窄带载波,用户数量241;台区4远程信道采用GPRS,本地信道采用宽带载波,用户数量1 233户。

4.2.1 日抄表成功率

本地信道光纤通道台区抄表成功率见表4。

表4光纤通道台区抄表成功率

从用户规模,抄表成功率数据分析,宽带载波台区的日均采集成功率明显高于窄带载波。

4.2.2 透抄台区下户表耗时分析

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测分析。主站通过集中器透明转发抄读集中器下户表数据,通道包括上行通道与载波,详细的耗时见表5。

表5透抄台区下户表数据耗时表

从透抄数据分析,使用宽带载波的台区透抄数据,时间不足使用窄带载波台区的一半,透抄效率大幅提升。

5 结论及建议

a.随着采集系统不断扩展,对于远程费控、台区线损计算、低电压治理、配变平衡分析等越来越多的业务的支撑,对于采集数据的采集速度、数据量都提出新的要求。但因采集系统涉及的智能表、采集终端数量庞大,改造费用过高,很难在短时间内对其进行全面的升级改造,可以采取分阶段的方式提升设备运行效率和数据采集效率。

b.在现阶段,针对影响采集成功率、数据传输效率最大的本地信道,可以优先考虑将本地信道的窄带载波更换为宽带载波,维持远程信道不变,一方面不需要开展大量的现场施工,另一方面无需过多的投入就可以大幅的提升用电信息采集系统的数据采集成功率、缩短透抄所用时间。

c.后期,可以逐步将远程信道更换为光纤、4G等更为可靠、数据传输速度更快、支撑数据采集量更大的方式,配合本地信道使用RS 485、宽带载波等方式,实现采集系统的高频数据采集,以支撑更多的业务应用。

[1] 徐 魁,蒋瑀瀛.基于GSM/GPRS通信的抄表系统[J].电力系统自动化,2004,28(17):9496.

[2] 刘 君.电力线宽带集中抄表和上网一体化系统应用研究[J].电力信息化,2007,5(10):3539.

[3] 熊 华.宽带用电信息采集系统终端现场投运经验和建议[J].电力系统自动化,2012,36(5):108111.

本文责任编辑:杨秀敏

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

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陶 鹏(1979-),男,高级工程师,主要从事电力电测计量工作。