（潮州供电局 广东潮州 521000）
摘要：经济的快速发展使得社会对于电力的需求不断增大，电力行业也因此得到了高速发展，取得了非常显著的成效，信息化、自动化和智能化成为电力系统发展的主流方向。低压集抄系统的应用，让抄表员不用再到现场抄表，极大提高了工作效率。但是，从目前来看，低压集成系统受各种因素的影响，普遍存在着采集成功率偏低的问题，制约着工作效率的提升。文章对低压集抄系统两种通信方式进行对比，分析了采集成功率偏低的原因，提出了采用微功率无线技术的建议，并选取台区做了试点工程，对提升采集成功率做了尝试，取得一定的效果。
关键词：低压集抄 采集方式 成功率 低压载波 微功率无线
前言
低压集抄系统的通信可分为两部分：一是集中器与主站之间的上层通信；二是集中器采集器与电能表之间的底层通信。我们研究的是集中器采集器与电能表之间的底层通信。
目前应用最广的采集方式是低压载波，基本占据了百分之七八十。但在有些地区，低压载波并不适用，应用之后普遍存在终端掉线、采集成功率低等现象，达不到预期效果，严重制约了工作效率的提升。而微功率无线技术作为一种新的采集方式，近几年发展迅猛，作为另一种解决方案，能有效解决这个问题，正得到人们的认可。
1、低压集抄系统的现状
近年来，我国供电企业在低压集抄系统的实用化方面取得了长足发展，在智能电网建设的背景下，低压集抄系统作为重要的组成部分正得到推广和普及。
但是由于这样或那样因素的影响，在低压集抄系统的应用过程中仍存在一些问题，因此，我们必须清楚认识这些问题，通过分析研究找出问题所在，从而采取有效解决对策，以此进一步促进低压集抄系统实用化的发展。
作为应用最广的采集方式，低压载波有其得天独厚的优势，例如不用额外安装通信线路，直接利用电力线即可传输信号，安装方便、节约投资等。然而其缺点也相当明显，低压电力线的主要作用是传输电能，将其用作通信线路时，其信道情况要远比常规有线通信线路的信道情况复杂得多，严重影响了通信终端之间的通信效果，这也是目前低压电力线通信技术尚未解决的难题。
1.1 通信可靠性不够高
低压载波是当前低压集抄的主流技术，但其通信的可靠性无法得到保障，是制约低压集抄大面积推广的最重要因素。
电力载波信道传输信号具有随机性和时变性、衰减严重、噪声干扰复杂等特性，虽然近年来载波通信技术在抗干扰、网络路由、中继算法等方面不断取得进展，整体技术渐趋成熟，但在我国网络复杂、谐波污染严重的低压电网中，其通信可靠性仍得不到保障。
现场运行的低压载波集抄系统由于抄收状态不稳定，大多采用了定时冻结、系统循 环抄收方式，在电网低谷时段、通信环境较好的时候才能完成数据采集，不能满足实时通信的要求。
1.2 技术标准尚未统一
技术标准尚未统一是影响低压集抄推广的另一重要因素。技术标准的统一包括两方面：一是作为主流技术的低压载波芯片标准；二是通信规约，通信规约分为集中器与主站间（即上行规约），以及集中器与电能表间（即下行规约）。
载波芯片标准的统一难度较大。目前，市场上各种载波芯片的调制方式、编解码技术差别很大，功能也没有完全定型，鉴于厂家的利益问题，在相关管理部门没有确定强制标准时难以统一。同时，各厂家都在不断研究提高信号传输抗干扰能力的技术，如扩 频通信技术、自动路由与中继算法等，如果强制采用统一的标准，将制约技术的进一步发展。
上、下行通信规约已在逐步统一中。近年来，电力企业意识到通信规约不统一带来问题的严重性，为了更大规模应用电力载波抄表技术，已在通信规约的统一上开展了大量工作。目前该行业标准处于即将颁布实施阶段。虽然通信规约即将得到统一， 但由于载波芯片标准未统一，还是不能彻底解决集中器、载波电能表互通互换问题，除非采用同一种载波芯片。目前，电力企业也在寻求解决办法， 如设计可插拔的载波通信模块，并制定载波通信模块与集中器、表计的统一接口标准，仅通过更换载波通信模块即可实现互通互换。
2、采用微功率无线的优势
用电信息采集系统的本地通信信道主要采用低压电力线载波通信、RS-485、微功率无线3种方式。根据统计，低压电力线载波通信技术应用比例较大，占本地信道应用比例的百分之七八十；其次为RS-485通信方式，微功率无线在本地信道应用比例相对较低。
微功率无线方案的发展较晚，在2010年以后才逐渐被使用。但是其具有通信速率快、实时性好和稳定性高的特点，发展势头迅速。特别是北京电力公司，全部550万户低压居民全部采用微功率无线方案，其采集率稳定在99.3%以上，很好地支撑起了低压集抄系统的。大有取代低压载波技术的趋势。
2.1抗干扰能力强
目前窄带载波工作频率都在1MHz以内，电力线路上的各种噪声和干扰会对其通信造成恶劣影响，并且电力线路过长其信号衰减也较大。而微功率无线通过空中电磁波传输，不依赖电力线路。因此电力线路上的干扰不会影响到其传输效果，可广泛适用于电网干扰波动大的台区，而无需考虑线路噪声干扰等问题。例如以下环境：
-存在大功率用电设备的台区，例如水泵、电动汽车充电桩和大功率热水器等；
-存在不规范的电器设备，例如劣质电磁炉、电暖炉等电器；
-多个台区距离过近，载波通信存在串扰的地区。
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这三种环境下，若采用低压电力线载波通信，会受到极大的干扰，采集成功率得不到保障，而采用微功率无线采集方式，这些环境并不能影响到其采集，所以采集成功率依旧能保持在较高的水平。
2.2实时性好
微功率无线通信速率可达10Kbps，而一般的电力线载波通信只有几百bps，相差了一个数量级。在集中器端，平均单次抄表时间不超过3s，具有良好的实时性。尤其是在进行大数据量传输时，微功率无线通信的优势更加明显。
微功率无线通信的高速率能有效支持实时性的数据召测，且能满足接下来智能电表费控电表的传输速率要求。
2.3可靠性高
微功率无线通信不会像载波通信那样受到用户用电周期及电力线路干扰的影响，因此在全天24小时之内都可以保证良好的通信效果，可靠性很高，其一次通信成功率可达到99.5%以上。
微功率无线一般情况下一次通信即可将电表数据采集到，而载波方案则需要集中器全天不停的抄表。通过不停的补抄数据，载波的日冻结采集成功率也能跟微功率无线一样，达到99%以上，但是对传输可靠性要求很高的电价、电费下发、事件主动上报等业务上，载波方案的通信成功率就无法满足要求。尤其是电费下发和事件主动上报，其发生都具有随机性，无法人为控制和调整，通信传输的失败都会造成较大的影响。
2.4安装灵活
微功率无线集中器在使用时，若只进行抄表，则可以直接介入单相电源即可正常工作。因此，集中器在无需固定安装在台区变压器旁边，可以在台区内任意地点接入单相电源进行安装。针对部分变压器在地下室配电间，GPRS上行信号不良的台区，集中器就可以在台区内的其他GPRS信号良好的区域安装，可解决因GPRS信号弱而导致的集中器上线不稳定或者离线的故障。
2.5技术标准统一
2013年11月6日国家电网公司正式颁布微功率无线互联互通标准，《电力用户用电信息采集系统通讯协议》第4部分：基于微功率无线通信的数据传输协议，企业标准号Q/GDM 11016-2013。基于该标准的设备可以做到相互兼容、互联互通，不用再区分设备厂家。目前在四川进行微功率无线试点的多个厂家之间的设备可以做到混装混用，基本不会出现兼容问题，也没有影响采集成功率。给后期的资产管理和设备维护也带来很大的便利性，不用再考虑台区的方案类型而准备不同厂家的备品备件。
而载波方案的厂家众多，采用的频率和调制方式互不相同，从物理层上就没有进行统一。因此，不但不同方案厂家的设备无法做到互通，甚至同一厂家的不同代产品之间也无法互通。这就给现场使用带来了较大的麻烦，不但要区分好方案厂家，同一厂家的不同批次设备也要区分好，否则现场设备就无法正常工作。
2.6良好支持营销新业务
随着电力公司加快推进用电信息采集系统的深化应用，各类营销新业务的开展逐步提升日程。如实时费控、双向互动、需求侧管理、时钟同步、智能显示终端等，这些新的业务应用需要用电信息采集系统提供一个稳定、可靠、高速、实时的本地通信网络。综合考虑性能、成本等多方面因素，微功率无线方案能够更好的满足这些需求。
3、实际效果
为了验证微功率无线的可行性与可靠性，做了试点工程，进行微功率无线试点的改造。改造情况达到了比较理想的效果。
3.1台区的选取
在一些采集成功率较低的老旧台区中，选取了情况较为复杂的城中村台区，该台区总户数为435户。其中07规约东软载波表有83只，鼎信载波表有150只，485表有202只，每月的抄表成功率基本维持在70%上下，。
该台区供电半径大，范围内村道狭窄，线路错综复杂且老旧，电表较为分散村中用电户复杂，有抽水机、家庭作坊、电焊机等噪声较大的用电设备（这是影响载波通信采集成功率的主要原因），导致该台区采集成功率一直偏低。在原有的采集方案下，提高采集成功率困难较大。
3.2改造内容
选取微功率无线技术作为改造方案，通过现场更换147只II型采集器和一台I型集中器，搭建一个微功率无线传输的本地通信方式，没有进行线路改造。
3.3改造效果
从完成调试之后，应抄电表总数435户，实抄电表稳定432户，每天未抄表数维持3户，经过现场确认，该3户为欠费停电用户。通过后台监测采集成功率，连续半个月，每天稳定在99.31%（其中3户抄表失败的用户是停电用户，实际抄表成功率为100%），改造效果明显。
从试点的效果来看，采用在该台区采用微功率无线的采集方式能有效提高采集成功率。
4、结束语
通过对两种集抄方式的对比，和试点台区改造前后的采集效果来看，低压电力线载波方式已经有比较明显的短板和不足，而微功率无线技术，正好能够弥补这些不足，把信号从沿低压电力线传输改成通过无线传输，采用新的技术，解决了线路阻抗变化、噪声干扰、信号衰减等影响采集成功率的不利因素，实实在在的提高了采集成功率，
从改造至今，微功率无线的采集方式很好的支持了该台区的抄表采集、数据召测等工作，且尚未发现不足和缺陷，若在接下来几个月任然能稳定高效的运作，可以考虑作为另一种采集方式，在适宜的台区进行第二轮的试点，收集运行维护的经验。直到各方面都相对成熟后，可以进行推广。推广前应对低压集抄工作进行统一规划，确定分阶段实施步骤，解决系统实用化及运行管理等各方面问题，逐步推进，最终实现低压集抄的发展。
本文根据工作中低压集抄采集建设中的实践经验积累，分别阐述了低压电力线载波和微功率无线两种技术的优缺点，通过对比与工程的试点，得出微功率无线技术是值得考虑推广的一项技术，为集抄工程的推广和应用提供借鉴与参考。
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论文作者:谢东桂
论文发表刊物:《电力设备》2016年第14期
论文发表时间:2016/10/14
标签：载波论文; 低压论文; 通信论文; 功率论文; 集中器论文; 成功率论文; 电力线论文; 《电力设备》2016年第14期论文;