张 捷，付 瑶，孙汉威，陈蓉燕，徐 扬

（广东电网有限责任公司韶关供电局，广东 韶关 512026）

0 引 言

随着通信技术的迅猛发展，各行业加强智能化建设也迈向新的台阶。目前，无线公网在配电自动化和计量自动化中的应用都颇为广泛，促进了供电企业抄表方式的转变[1]。为此，供电企业加快智能电表和低压集抄全覆盖工作，逐步取消人工抄表模式，实现全量客户自动化模式抄表，以适应新一轮电力体制改革新要求，提升企业管理水平，提高工作效率[2-4]。公网无信号区域大部分为偏远山区，人工抄表耗时费力且人身风险较大。显然，解决公网无信号区域的远程抄表问题是必行之举。

1 计量自动化系统

搭建计量自动化系统以实现电能量数据的远程采集。这套系统是数据采集、通信通道、数据库、应用分析、前端WEB展现等多模块的有机组合。数据采集是计量自动化系统主站最基本业务，采集终端将存储的电能表数据通过上行通信传送至计量主站（上行通信方式包括厂站调度数据网通道、专线通道、拨号通道、公网等多种），计量主站对上传的数据进行处理和平台展现，并发送相应采集任务指令至采集终端。因此，终端与电表之间的下行通道，与主站之间的上行通道，两通道链路的稳定可靠传输是整个计量自动化系统良好运行的基础。计量自动化系统可进行自动抄表率、终端在线率、数据完整率等多项指标统计。借助系统统计指标，基层运维人员可有针对性的加强现场运维，提升电能量数据采集完整性、可靠性。

2 采集终端远程抄表实现过程

（1）变电站电能表数据采集，厂站终端与电能表通过RS485进行下行通信，厂站终端将采集的电能量数据通过调度数据网实现与计量主站的双向通信。厂站侧电能量数据采集通信可靠[5]。

（2）专变用户电能量数据采集，负控终端与电能表通过RS485进行下行通信，负控终端内置GPRS通信模块，使用SIM卡，通过无线公网（移动、联通、电信），实现计量主站与负控终端的双向通信。

（3）公变台区考核户电能量数据采集，配变终端可直接计量，数据通信方式与负控终端通信方式相同[6]。

（4）集中器电能量数据采集，集中器与电能表可通过多种方式实现下行通信，较为常用的是电力载波、微功率无线、RS485总线等，集中器上行通信部分则与负控终端通信方式相同。

无线公网因覆盖范围广、无需额外投资、维护成本低而被广泛应用，但单一通信始终牵制着电能量数据的实时采集，影响数据传输的可靠性。

3 公网信号盲点远程抄表解决方案

对抄表所在区域现场环境、公网信号情况、改造投资预算等多维度考量，采取有针对性的解决技方案。

3.1 北斗卫星通信

针对无公网移动基站信号覆盖的偏远山区水电站，若采用230M无线专网或电力载波的方式，不仅建设成本昂贵，后期维护费用也很高，因此可利用北斗卫星，即搭建北斗卫星通信的抄表主站，实现数据通信，如图1所示。北斗卫星系统具有覆盖范围广、稳定可靠、安全高效等优点，可保证全国范围内不限时间、地点的无障碍双向通信。

图1 北斗卫星实现远程自动抄表过程

由图1可知，基于北斗卫星的远程抄表实现过程，相较于传统抄表装置，终端通信模块由原来的GPRS模块变更为北斗通信模块，SIM卡改为北斗用户卡，主站侧增加北斗通信管理机。其工作流程为：北斗抄表终端通过北斗外置天线将采集到的电能量数据，通过北斗卫星送至主站侧北斗通信管理机，北斗管理机与计量自动化系统主站通过数台移动数据集成模块实现双向通信。主站侧搭建北斗实时监控管理界面，监控北斗抄表终端状态与采集数据。

目前，已有较为成熟的北斗抄表终端及北斗抄表主站，建设费用和通信资费逐年降低，在无信号区域抄表点多且分散的情况，可采用北斗卫星通信实现远程抄表[7]。

3.2 物联网技术

NB-IoT、LoRa物联网技术是当前研究的热点方向，是解决日渐扩展的高级采集业务时下行通道阻塞的一种通信方案，现已在水表、燃气表、电表等多领域的数据采集应用中有初步尝试。NB-IoT通信方式技术特点：是将通信模块直接置于智能电能表中，免去集中器中间环节，避开下行通信带宽受限瓶颈，实现电表与主站层的直接通信，兼容2G、3G、4G、5G通信网络。NB-IoT对联通、电信、移动、广电有专门的频段，不存在信号干扰。NB-IoT技术用于用电信息采集系统，能够提高采集实时性，实现停电事件主动告警等高级应用。但目前移动运营商NB-IoT的基站未完全覆盖，且NB-IoT采集方式带来了SIM卡通信费用，因此短时间内难以全面推广。

LoRa是一个更灵活的自主网络，是一种低功耗远距离局域网，一个LoRa网关可连接上千个乃至上万个LoRa节点，但使用1GHz以下的免费非授权频段，可能会对其他使用公用频段的设备产生信号干扰。此外，实现LoRa通信需要全新组建网络设备，前期设备投资大。

3.3 信号中继

目前，新建小区配电房多建于无信号或弱信号地下室，导致计量终端无法上线。针对这种弱信号区域，多台终端处于同一信号盲区无法上线情况，可以加装信号延长设备，解决地下箱变无法抄表问题。在信号盲区的终端侧加装电力载波GPRS近端设备，在有信号的区域加装电力载波GPRS发送设备，采集终端与近端设备通过以太网接口连接，近端设备与发送设备通过电力载波线建立连接，从发送设备接受来自主站的发送数据，识别数据目标设备后，通过以太网口将通信数据返回给采集终端。在信号良好区域的发送设备通过GPRS获取主站通信数据，实现与计量主站的双向数据交互。这种方案仅借用已有的电力载波线即可实现公网信号延长，施工简单、安装灵活，可有效保障采集终端与主站的稳定通信[8]。

3.4 增益天线

针对偏远乡村较为分散的弱信号区域，在考虑投资成本情况下，可将终端天线从配变箱中引出加长终端天线或加装信号放大器等方法解决弱信号。加长终端天线，将天线引到信号较强的区域，涉及现场重新布线，且受制于现场环境和用户协调等多重问题，可结合实际条件选择此改善方案。加装信号放大器的方法，在信号弱区域可起到信号放大作用，完全的信号盲区则不适用。

4 结 论

基于计量自动化系统的远程抄表技术，是推动供电企业计量、营销工作向自动化、智能化发展的动力。解决信号盲区终端数据采集问题，实现全量用户远程抄表，将企业更多的基层人员从简单重复的现场抄表工作中解放出来，优化了企业人员配置，有效盘活了一线人力资源，促进企业良性运作，提高员工积极性。全量用户数据的远程抄表，从根源上解决了人工抄表差错顽疾，及时、准确的基础采集数据，减少电费差错的同时，还可有利支撑电力大数据分析。引入多种通信技术解决公网无信号区域抄表问题，方能凸显全量用户远程抄表带来的经济效益和社会效益。