一種基于電力載波的無線公網信號延長裝置的研制與應用

黃楚晴，劉秦銘

（1.廣東電網責任有限公司韶關供電局，廣東 韶關510630；2.廣東電網責任有限公司廣州供電局，廣東 廣州510000）

1 研制背景

無線公網因其覆蓋范圍廣、無需額外投資、維護成本低等優(yōu)點被廣泛應用與電網系統(tǒng)中。負控、配變、集中器采集終端大多以無線公網通信為主，山區(qū)水電站依靠北斗通信為輔的方式來實現終端與計量主站的數據傳輸，因此終端在線率及采集數據完整率是目前計量自動化重要考核指標，是實現全量電子化結算的前提條件。但目前單一通信始終限制著電能量數據的實時采集，影響數據傳輸的可靠性。

隨著城市建設發(fā)展，目前新建小區(qū)配電房多建于無信號或弱信號地下室，終端與主站無法正常通訊，導致計量終端無法上線，無法滿足日常營銷工作運維消缺、數據采集和分析。因此，在現有公網資源條件下，解決地下室信號屏蔽區(qū)域的計量數據實時采集、終端在線率難點問題顯得尤為迫切。

為了有效解決上述問題，本文研制了一種基于電力載波的無線公網信號延長裝置，利用原供電臺區(qū)的低壓電力線plc 作為延長GPRS 信號的路徑，運用低壓載波傳輸信號，在原有一主一從中繼延長的基礎上進行軟件程序改進，最大可支持一主六從的信號延長，即對同時處于無信號區(qū)的6 臺集中器、配變終端及負控終端，分別加裝近端設備，可用同一遠端進行數據傳輸，有效解決地下停車場、邊遠山區(qū)無公網信號的問題。

2 研制目的

為了能提高電力統(tǒng)運行的可靠性及安全性，保證電信號延長工作的快速順利開展，本項目研制的基于電力載波的無線公網信號延長裝置可靈活匹配并支持多臺終端同時上線，不但不需要重復布線，節(jié)省人工和線材費用，并最終解決信號盲區(qū)數據上送難題，突破采集終端在線率瓶頸。

3 技術方案

3.1 技術設計思路

項目組對目前無線公網及相關工作進行走訪調研，在進行勘察及資料搜集后，提出了裝置的技術設計思路，借助電力載波線將公網信號從地下室延長至地上，設計信號延長裝置包含三個部分：近端模塊、遠端模塊、GPRS 通信模塊，其中GPRS 通信模塊嵌入遠端模塊，可熱插拔，便于模塊更換。

信號延長設備工作機制：①近端設備與采集終端的以太網口連接；②近端設備通過電力寬帶載波線與發(fā)送設備連接，并建立TCP 服務與主站數據通信，上送數據；③近端設備通過電力寬帶載波線從發(fā)送設備中接收主站發(fā)送的數據，識別數據目標設備后，通過以太網口將通信數據返回給采集終端。發(fā)送設備在信號良好位置通過GPRS 獲取主站通信數據，并通過電力載波透傳至近端設備，同時從電力線接收近端設備的采集終端數據，通過GPRS 透傳至主站。

電力載波一對二信號延長設備地下室安裝圖示如圖1所示。

信號延長設備一對六使用場景如圖2 所示。

3.2 技術測試

裝置的研制包括近端模塊、遠端模塊、通信模塊等共6套。優(yōu)化一主多從的通訊模式，在韶關乳源局測試室進行安裝測試。其中試點用戶自停未銷戶，現場計量裝置已拆回，將此套計量裝置作為試點，負控通信模塊SIM 卡拔出，網線連接中繼信號近端，中繼近端設備電源取A 相。另一用戶自停點安裝同樣的近端設備。中繼遠端連接室內任意處A相電壓，并安裝SIM 卡，與主站通信。由此驗證中繼延長裝置一主多從實驗效果。測試驗證內容包括遠端與近端電力線通信鏈路、遠端GPRS 模塊與計量主站通信鏈路及數據上送準確性和可靠性。

裝置的測試安裝方法也十分簡單，如圖3 所示，實驗測試點負控、近端設備、遠端設備均取A 相電壓，負控終端SIM 已拔出，負控與近端設備通過以太網線連接，也可選擇485 口通訊，本測試選以太網口。

圖1 電力載波一對二信號延長設備地下室安裝圖示

圖2 信號延長設備一對六使用場景

圖3 乳源局測試室一主二從現場測試圖

在進行參數調試時，首先確定終端支持以太網上行模式，通過負控終端液晶按鍵設置集中器的主站IP、主站端口、本地IP、子網掩碼、網關地址，再通過GPRS 轉發(fā)設備維護軟件設置遠端設備的主站IP、主站端口、APN、綁定的終端地址。近端設備安裝后無需再進行任何參數設置。

3.3 測試點計量自動化系統(tǒng)數據觀察

在計量自動化系統(tǒng)這兩個終端進行實時數據召測，系統(tǒng)召測成功，對測試點數據完整率進行連續(xù)觀察，導出系統(tǒng)抄表數據驗證。明茂、印刷廠測試點11-09—11-13 數據完整率情況：每日定時上傳24 個整點數據，無缺點情況。

4 技術創(chuàng)新

本裝置專門針對無線公網進行信號延長設計，通過加裝電力載波公網信號延長裝置，無信號的地下室配電房內集中器和配變終端與計量主站實現實時數據交互，數據采集完整、正確，安裝調試便捷，效果良好，達到了項目的預期目標。其性能優(yōu)勢及技術創(chuàng)新表現在以下方面：①易施工，安全性能高。裝置工程實施難度小，無需穿墻打洞穿線，不影響物業(yè)，制造符合相關電力部行業(yè)標準及機械工業(yè)部標準、質量保證體系等安全體系，具有優(yōu)越的安全性能。②一主多從，通訊率高。本裝置可靈活匹配支持多臺終端同時上線。通信速率達2 Mbps。③布線少，無需重復布線。裝置除盲區(qū)終端連接近端設備需很短的網線以外，近端設備與遠端發(fā)送設備通過電力線載波通信，具有無需重復布線的優(yōu)勢。

5 總結

隨著計量自動化系統(tǒng)的逐步完善，電網全用戶表碼信息采集是系統(tǒng)數據得以深化應用的重要基礎。利用無線公網通信是目前實現遠程抄表的主要手段之一，但仍存在公網難以覆蓋的偏遠山區(qū)、公網信號屏蔽地下室或弱信號區(qū)域，無法實現遠程抄表，無公網信號問題成為解決遠程抄表的首要難題。本課題研制的裝置是基于電力載波線的無線公網基礎上作出的信號延長設計，在原有一主一從中繼延長的基礎上進行軟件程序改進，通過在新建小區(qū)地下室進行應用，得到了很好的反饋，可支持一主六從的信號延長，即對同時處于無信號區(qū)的6 臺集中器、配變終端及負控終端，分別加裝近端設備，可用同一遠端進行數據傳輸。裝置的應用在實踐工作中是具有積極工作意義的，保障了電網系統(tǒng)相關工作的安全可靠開展。