電力計量自動化現場無線通信檢測裝置設計

楊晶

國網江蘇省電力有限公司揚州供電分公司 江蘇 揚州 225000

引言

有效開展配電網運營中的配電工作，應注重運行效益方面的管理，在控制輸配電工作開展收益方面，應加強配電網計量管理。電力計量通信應結合時代技術進步發展的具體要求，通過控制無線自動通信設備在電力計量中的應用，提高了具體設備在網絡應用中的應用，以及設備間的設計優化，來提高電力計量工作的具體開展效率。采用無線微功率通訊檢測技術進行電能計量，在應用中主要是通過網絡控制協議下的網絡傳感器，進一步控制在電能計量過程中的通信效率。

1 電力自動化通信系統內涵

電力自動化通信系統比較復雜，存在著非常明顯的系統性和自動化特點。就系統內部而言，有安全保護以及電力管理兩方面的內容，通過這種方式，為電網系統的安全穩定運行提供足夠的支持和保障。在實際應用過程中，自動化通信系統不僅影響到電網的安全穩定運行，而且極大地提高了電力系統的運行效率，因此，要充分發揮電力自動化通信系統的價值和作用，首先要做好電力自動化通信系統的安全防護工作。我國目前電力自動化通信系統的安全問題十分突出，對我國電力自動化通信系統的安全和正常運行構成了嚴重的威脅，在這種情況下，必須找出安全問題的成因，制定有針對性的防護解決策略，更好地滿足人們對電網運行的需求。

2 無線通信技術分析

①有線通信技術，該技術需要建設大量的基礎通信設施進行工作，而架設的電纜易受惡劣氣候影響，通信效果不理想。②無線通信技術，具有適用范圍廣、抗干擾能力強、信號傳輸效果好等優點，因而得到了廣泛的應用。一種無線技術被應用于電力自動化系統中：無線廣域網、局域網、城域網、個域網。與有線通信技術相比，該技術需要的通信基礎設施少，安裝方便，施工難度小，所用電纜成本低，但在應用中也存在一些技術缺陷，如可敏銳地發現大氣中存在的具有干擾作用的電磁波，傳輸時容易被竊取。為了有效地避免這一問題在電力系統自動化中的應用，提高信號傳輸的安全性，研究者們研究了在技術應用中采用專用的無線網絡架設，以提高其應用效果。當前，隨著數字技術、電子技術等多種技術的發展，無線通信系統產生了一種新的應用，在自動化技術的要求下，系統能夠對電力系統進行準確、高效的數據監控。本系統采用了多種無線通信技術，本文選擇了其中兩種技術，對東南沿海一座城市的電力企業的電力系統進行了自動化研究，并對其中兩種技術進行了應用探討。

3 計量自動化系統運作的基本原理

在計量自動化系統方面，電網企業員工對計量自動化系統的依賴度較高，其原因除了安全、有效外，更多的是省時省力。

測量自動化系統的基本構成包括4個子系統，對這些子系統的分類主要是通過對用戶類型和配變進行監控形成的。一是針對大用戶的負荷管理系統，二是針對普通居民的低電壓抄表系統，三是配變監控系統，四是電能力測控系統。

現實的電網測量工作中，主要是通過對終端的監測手段實現計量自動化系統的運行。但網絡、電話撥號等均屬于計量自動化的主要信號通道，可通過這些信號通道在測量工作中實現對電能的規定性限制標準，并在一定程度上將電能存儲在終端的運行數據傳送到主服務器。在電網企業新時期計量工作中，計量自動化系統能夠快速、實時地掌握到現場電力設備中存在的數據信息，并能對儀表進行讀數，實現比較有效的數據采集。而且這類數據獲取方式通常是周期性的，與傳統的計量方法相比，通過系統本身就能自動對相關數據信息內容進行反饋源，不僅更為有效地節省了人力成本，而且在很大程度上提高了數據采集的準確性，整體工作效率得到了全面優化。

4 計量自動化系統的實踐特點

第一，電力設備基礎數據查詢?；谟嬃孔詣踊到y，工作人員可以根據自己所需查詢的電力設備數據信息，設定相關查詢條件，以便科學、高效地查詢想要讀取的數據信息，例如對耗電量、表碼等進行查詢。第二，在線監控。主要是指在實際監測過程中，一旦發現某一節點出現數據異常的問題，就能迅速通超量測自動化系統的檢視，了解相關節點的運作狀況，如果節點數據出現某種異常情況，系統將自動發出報警信息。與此同時，計量自動化系統本身還具有報警查詢功能，可以對某一時段內發生的所有報警事件進行綜合整理和相應的查詢。第三部分為電力設備數據的抄表工作，即對部分工廠或居民用戶的電表及相關計量裝置數據進行及時、有效的抄寫，并且這個過程往往都是通過遠程操作來完成的，不僅具有很高的時效性，而且能夠快速、合理地分析實際用電量。

5 電力計量工作中采用無線通信微功率傳感技術的優勢比較

隨著配網工程的開展，隨著輸配工作對電能計量和控制工作的相應要求越來越高，無線微功率通信檢測技術在配網線路設置中將會得到廣泛應用。

充分利用無線微功率通信檢測技術進行電力計量，在技術應用設備的安裝、運行控制環節，由于設備間技術集成程度高，所以在設備的應用組織安裝方面實施起來比較簡單，同時在控制安裝工作中，應對安裝控制方面執行的技術應用指標做出相應的調整，以確保在無線通信設備的控制中，設備的安裝配置能達到較高的技術要求，從而使無線電力計量通信技術能充分發揮作用[1]。并且這個過程往往都是通過遠程操作來完成的，不僅具有很高的時效性，而且能夠快速、合理地分析實際用電量。

采用無線微功率通訊裝置，可以充分發揮其在運行控制中的抗干擾性能，在電力電網配電網配電運行環境中，由于電網中電磁強度較大，同時電波方面的雜波干擾現象也比較嚴重，因此，在無線通信電力計量器具應用中，應使具體計量器具具有較強的抗干擾性能。而且在電網環境中，隨著電力負荷的不斷變化，在無線通信的實施過程中不會受到與之對應的電網結構的影響。所以在電網配電運行中，對于微功率通信檢測技術應用較多。且技術廣泛應用于輸配電運行中的配網抄表環節、工業化生產的遙感控制環節、測控技術應用、安全防火等領域。

6 微功率無線通信檢測技術應用中面臨的問題

隨著電力配網工作的開展，由于無線通信技術應用環節的應用范圍較廣，所以在電力網運行中，無線微功率通信檢測技術，在技術發展上有了很大的進步。

而且在無線通信控制工作中，應針對影響電力網絡運行的復雜電磁環境因素，在提高技術應用水平的同時，針對面臨的具體技術問題，提出有效的解決措施。

例如在電力通信網絡中，由于與之對應的電力信息采集控制系統，在系統設備配置方面，由于與之對應的設備制造控制廠商所遵循的技術執行參數標準不同，導致在無線通信設備的通信模塊進行信息傳輸工作時，將會受到嚴重的影響，從而導致與之對應的模塊在設備通信中所執行的協議存在很大的差異。造成配網運行中相應設備功能不能正常有效地發揮，同時在電力計量應用中，采用微功率無線通信模塊進行配置，由于設備組成上的差異，將使通信傳輸的工作效率進一步降低。

7 無線通信檢測裝置設計

7.1 檢測指標

小功率無線通信的優點是：網絡狀態穩定、通信可靠性高、傳輸速度快、無須布線。但在實際應用中，微功率無線通信存在以下缺點：通信效果差、同頻干擾、射頻性能指標超限、協議一致性差等問題。為此，有必要對微功率無線通信設備間的通信狀態進行檢測，以驗證不同微功率無線通信設備間的互聯和性能，保證微功率無線通信設備間網絡的高效、可靠的組織。

7.2 檢測方法

空中報文的物理層、MAC層、網絡層以及應用層在協議一致性測試過程中必須進行解釋和校驗。這些信息層中的每一層都有各種消息內容需要解析測試。

7.3 系統總體設計

在電力配網工作中，由于電力配網系統運行復雜程度不斷提高，導致在配電運行工作中，相應的工作開展復雜程度也在不斷提高，同時在工作開展中應該重視將無線微功率技術應用在電力配網檢測系統中的設備配置應用中。當前電力配網采用無線微功率檢測通信技術，主要利用技術對電表計量工作進行誤差測量。并且在電力配網檢測采集中，利用微功率無線通信技術，對改善通信中電磁波的抗干擾能力，所起到的作用也十分明顯。由于無線通信檢測系統的裝置設計中所采用的技術在功能上比較全面，所以在技術應用上應對無線通信檢測儀的設計進行有效的研究。在進行整體無線探測設備的設計過程中，應對設計中系統結構方面的組成部分形成有效的劃分。

7.4 硬件方面的設計

微功率無線通信技術設備檢測設計開展時，應加強對硬件配置方面的設計工作的管理，在管理控制中，應增加無線通信控制單元中射頻接收控制單元硬件設計模塊，以提高硬件性能。RF收發芯片中，應根據通信執行標準對芯片控制編程寄存器的數量進行設計，并加以改進。與此同時，在系統硬件內部構成中，通信控制單元、功率放大方面應注重功率控制放大器的有效管理，在功率放大器、低噪聲控制器及相應壓控振蕩器等方面應充分調整信號增益，以確保無線控制通訊模塊運行時，相應的射頻操作能有效地滿足通信方面的具體要求[2]。本系統應用組態中，應將無線控制模塊中的微功率組態方案設計進行優化，并通過對本系統設備外設的有效控制，來實現對電路芯片組態的進一步改進，從而實現對配網微功率無線通信裝置的控制。組態項目控制應調整射頻信號的接收方式，組態系統運行時應調整工作控制頻段和通信通道方面的工作，開展通信改善方面的硬件組態優化[3]。在無線通信檢測技術應用中，應該將無線通信檢測技術應用方面的通信信道進行合理的控制和調節，在信道控制調節中，應該對信道組方面的控制加強管理。

8 結束語

為推動電力網微功率無線通信技術的應用，應不斷擴大無線微功率技術的應用范圍。與此同時，在管理上要把電力配網運行中具體的抄表自動化控制有效地運用到無線微功率通信技術中去，在控制工作中要充分地對系統應用中的配置架構進行有效安排，根據無線通信控制協議中的通信規范，確定最終的檢測與測試運行方案，使無線通信中的微功率技術應用能充分地發揮其作用。在對系統配置模塊進行優化研究時，需要對無線互通模塊控制的通信單元進行有效的控制管理。為滿足基于微功率無線通信的電力分配網電能計量的工作要求，在管理控制中，應對模塊單元進行科學的優化設計，以調整設計方案。