高低壓電力用戶用電信息采集系統本地通信成功率的探討

全峰濤

（國網南陽供電公司，河南 南陽 473000）

0 引 言

信息技術的完善與進步，完善了電力系統的智能化體系，提升了電力企業的電力服務和電力營銷水平。針對高低壓電力用戶，可借助用電信息采集系統，實現“全覆蓋、全采集、全預付費”的功能，進而有效推動電力企業的電力服務水平。本地通信方式則是保障電力信息傳遞的重點。如果本地通信系統功能障礙，則影響整個系統性能。基于此，本文展開對高低壓電力用戶用電信息采集系統的研究，分析具體的本地通信成功率。

1 用電信息采集系統現狀

為研究具體的高低壓用戶用電信息采集系統的本地通信成功率，需要對用電信息系統展開簡單的研究與分析。具體信息采集系統的本地通信系統，可包含遠程通信信道和本地數據采集通道。具體的通信方式上，由遠程傳輸通道和本地數據采集通道的綜合作用，可滿足用戶用電信息采集系統信息的獲取和傳遞。

當前，高低壓用戶用電信息采集系統的主站和采集的終端之間的通信方式，主要以GPRS、230 MHz的無線專網、以太網和光纖等方式為主，具有較好的可靠性和穩定性。這些技術相對成熟，可基本滿足數據傳輸的基本要求，且不會對采集和通信實效性造成干擾。

具體的用電信息采集系統中，采集終端與智能電表之間，主要采用一對多的通信方式。借助這種方式，可實現信息的集中傳遞，將用戶用電信息傳遞到主站。常見的本地通信方式包含RS485總線、低壓電力線載波和微功率無線等。這些本地通信方式都可用于高低壓電力用戶用電信息采集系統。但是，本地通信在實際使用中容易受到環境噪聲干擾等，影響本地通信的功能。因此，提升高低壓電力用戶信息采集系統的本地通信成功率變得十分重要。所以，文章結合實際情況，研究了幾種組合方式，以期提高本地通信的可靠性和成功率[1]。

2 本地通信的幾種方式

本地通信方式的選擇，與通信的成功率之間存在聯系。合理的通信方式，有助于通信成功率的提升。現對幾種常見的本地通信方式進行研究[2-3]。

（1）電力線載波。這類通信方式是電力系統中特有的，主要是將低壓電力線作為實現信息雙向傳輸的載體，從而完成信息的傳遞。電力線載波不需要額外架設通信線路，主要以既有低壓電力線為載體。低壓電力線直接延伸到用戶側，所以可使本地通信能夠與用戶側相互連接，從而實現對用戶用電信息的傳遞，具有較好的適用性。但是，電力線載波也存在一定缺陷，影響電力線載波的功能。它的具體缺陷包括噪聲源多、干擾強和負載特性干擾大等問題，對后續組網技術要求較高。電力線載波可按照帶寬情況，分成寬帶和窄帶兩種類型。以寬帶載波為例，表1為該技術的技術指標。

表1 寬帶載波技術指標

與寬帶電力線載波比較，采用窄帶電力線載波技術的系統工作在3～500 kHz頻率范圍內，容易受到外界因素干擾。窄帶電力載波的傳輸速率比寬帶載波小，但窄帶電力載波的傳輸距離更高，可達到1 000 m。

（2）RS485總線。總線布置方式可用于本地通信系統，且具有廣泛的應用范圍。實際使用中，RS485總線具有良好的噪聲抗干擾能力，且具有較高的通信可靠性和通信波特率。RS485總線在后續使用中，具有維護容易的特點，可降低運維成本。RS485總線還具有通信距離遠的特點，可達到1 200 m左右。研究發現，傳輸距離與通信波特率之間呈現負相關關系。為確保RS485總線的傳輸距離，需要對波特率進行調整，促使其處于某一范圍內容，進而保障系統功能具體范圍為1 200～4 800 b/s。RS485總線在實際布設中為總線型拓撲關系，且呈手牽手菊鏈的方式。它對材料、技術和接地等的要求較高，且成本不低。如果某一節點出現錯誤，則后續維護難度將劇增。

（3）微功率無線通信。該項技術屬于一種較新的技術類型，與窄帶載波技術比較，具有便捷、快速的安裝特點，且不需要額外展開線路布設，具有良好的通信速率，覆蓋范圍也較為合理。但是，微功率無線通信需要配置足夠的節點，且信息傳遞過程中容易受建筑物等的影響，并存在維護成本高、維護難度大等問題，同時外界干擾問題和信息安全問題較為突出。

上述分析中，這幾種本地通信方式均具有良好的優勢特點，但單獨使用存在一些不足。為提升高低壓電力用戶用電信息采集系統本地通信的成功率，需要結合實際情況，合理對幾種本地通信進行組合使用，確保信息采集系統功能，降低信息安全問題，積極推動電力企業的電力服務水平[4-6]。

3 本地通信方式的組合使用

在對上述幾種本地通信方式詳細研究的基礎上，明確幾種通信方式類型的優缺點，再詳細對具體的本地通信方式組合使用進行闡述，從而構建良好的本地通信系統。

3.1 單一本地通信方式不足

受現場環境和相關技術水平的影響，單獨使用上述幾種本地通信技術的效果不夠理想。不僅會造成建設成本虛高，還會造成資源浪費等問題，不利于電力服務。RS485總線盡管穩定性理想、可靠性高，但需要集中裝表和敷設線路，再加上信號反射和負載等因素的影響，無法實現全區域的通信，不能達成“全采集”的效果。

低壓電力線載波和微功率無線均需要智能電表，可支持相應的通信方式。如果智能電表不支持他們的通信方式，則不能完成數據通信任務，影響系統功能。更換電能表時，必須對其具體的兼容性進行思考，且后續的維護成本相對較高。針對這種情況，為提高高低壓電力用戶用電信息采集系統本地通信成功率，可借助組合使用方式，達到提升本地通信成功率的目的。

3.2 兩層RS485總線

結合RS485總線的分析發現，RS485總線具有良好的特性。在實際的信息采集系統構建中，可優先選擇RS485總線。RS485總線的傳輸距離和帶載能力問題，造成了集中器不能滿足一般臺區采集需求的情況。故此，可構建2層RS485總線的本地通信。具體構建中，2層分別承擔不同的傳輸任務。其中，第1層主要實現集中器與采集器通信任務，第2層負責采集器和電能表之間的通信功能。詳細的結構形式，如圖1所示。

可以發現，2層RS485總線可以實現多塊電能表的信息采集（1 024塊），而集中器則可實現對2 048塊電能表的采集，從而滿足臺區的采集需求。結合實際情況發現，可將2層RS485總線用于高層房型中配電站安裝在地下室、地面上且居民電能表非集中安裝的情況。值得注意的是，想要實現這種本地通信方式，需要保障信息采集系統的采集器具備2路RS485通信口，這對采集器提出了更高要求。

3.3 半載波通信方式

這類通信方式是將RS485總線電力線與載波技術結合的形式。具體通信中，采集器與電能表之間運用RS485總線通信，而采集器和集中器則選擇低壓電力線載波。這類方式是當前電力用戶用電信息采集系統使用較為常見的方式。它借助RS485總線具備的可靠性和高效率特性，配合低壓電力線載波的距離能力，可實現臺區內的通信。結合實際情況，半載波通信方式可以適用于：①多層和中高層的小區；②高層建筑，配電站于地面，非居民電能表在樓宇之外；③別墅或散戶住宅。上述幾種情況中，均可運用半載波通信技術，并保障通信成功率。為進一步提升本地通信的成功率，可利用如下幾種措施：

（1）安裝采集器時，可將采集器置于電力線的同一相。這樣可以發揮采集器的中繼節點作用，而且分支線路的所有采集器均安裝在同一相。如果無法識別，則可根據現場監控載波的某一節點信號確認。盡管這種提升本地通信成功率方式存在前期調試工作量相對較大的情況，但是后期穩定性高，可建立穩定路由信息表，保障了本地通信成功率。

（2）關鍵節點增設中繼器。如果分支眾多且載波節點間設有地埋電纜、架空電線的情況，則可使用增設中繼器的方式增強信號增益，從而提升本地通信質量。但是，這增加了后續安裝維護的繁瑣程度，加大了工作量。

3.4 半無線通信方式

這種通信方式主要了借助微功率無線+RS485總線。具體布置中，集中器與采集器間給予微功率無線通信，采集器與電能表間通信為RS485總線。由于與半載波通信相似，主要對集中器與采集器部分進行分析。它可減少建設成本，降低施工難度，能夠承擔更強電網噪聲、負載波動等因素的影響，效果較為理想。但是，微功率無線技術還存在一定不足，存在應用范圍不廣的情況。此外，如果選擇半無線通信作為中繼，可應對常規有線方式的信息孤島情況，實現對孤島的處理。

運用上述三種方式，均可提升高低壓電力用戶用電信息采集系統本地通信成功率，且每種方式具有其特有的優勢與缺點。其中，需要合理選擇三種方式。具體選擇中，可結合因地制宜原則，在成本和施工條件允許下，可優先選擇2層RS485總線，任何再選擇余下兩種方式。合理的本地通信方式選擇可降低干擾，保障通信成功率，避免信息丟失[7]。

4 結 論

本文研究分析高低壓電力用戶用電信息采集系統本地通信成功率，主要研究了具體用戶用電信息采集系統的現狀，詳細分析了幾種本地通信技術，包括RS485總線、電力線載波和微功率無線等。之后對幾種技術進行組合使用，結合具體的提升措施，從而實現本地通信成功率的提升，確保系統功能的同時，提升電力服務質量[8]。

[1] 楊 俊.用電信息采集系統融合通信網設計研究[D].北京：華北電力大學，2016：19-20.

[2] 董建坡，于希永，臧志斌，等.基于電力線寬帶載波及用電信息采集系統的多能源表記采集的研究[J].供用電，2016，33（11）：11-16.

[3] 桓 露，駱靜靜.電力用戶用電信息采集系統采集成功率的影響因素與應對策略[J].科學與財富，2017，（1）：33-34.

[4] 陳燕京.低壓電力用戶電信息采集系統的設計研究[J].探索科學，2016，（10）：21-22.

[5] 林曉彤.總電力用戶用電信息采集系統采集成功率的影響因素[J].科學與信息化，2016，（26）：9-10.

[6] 李 玲.影響電力用戶用電信息采集系統采集成功率原因分析[J].華東科技（學術版），2016，（9）：136.

[7] 陳曉軍.影響電力用戶用電信息采集系統采集成功率的因素及措施[J].低碳世界，2017，（30）：41-42.

[8] 黃偉唯.電力用戶用電信息采集系統運維要點探討[J].科學與信息化，2017，（34）：36-37.