王子瑞

（內(nèi)蒙古電力公司呼和浩特供電局，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000）

0 引 言

目前，內(nèi)蒙古電力公司的本地信道主要采用窄帶電力載波或者微功率無線進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。分析現(xiàn)場應(yīng)用情況可知，電力線上的大功率用電設(shè)備等干擾源對載波信道有較大的干擾作用，而現(xiàn)場密集的建筑物群和鐵質(zhì)材料對無線信號影響也較大[1]。載波通信的數(shù)據(jù)采集率在90%左右，與“全采集，全預(yù)付費(fèi)”的目標(biāo)還存在一定的距離[2]?；谶@些原因，本文提出微功率無線和電力載波雙通道方案。利用無線載波雙通道模塊具備窄帶電力線載波和微功率無線兩種信道的通信能力，充分發(fā)揮兩種通信方式各自的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)建雙模通信系統(tǒng)裝置，并在呼和浩特金橋分局進(jìn)行了高速寬頻雙模試點(diǎn)測試。通過測試驗(yàn)證了無線載波雙通道系統(tǒng)的通信可靠性與穩(wěn)定性，可自動梳理臺區(qū)電力線拓?fù)?，自動生成臺區(qū)下轄電表檔案。

1 雙模方案介紹

高速寬頻雙模方案是基于低壓集中抄表系統(tǒng)本地通信的主流通信方式470 ～510 MHz 微功率無線與中心頻率450 kHz 窄帶載波兩種不同的通信技術(shù)[3]，融合形成的全新的通信解決方案。

綜合電力線載波和微功率無線的功率無線通信模塊和窄帶載波通信模塊的通信原理，通過UART-TTL實(shí)現(xiàn)兩者之間的通信匹配，載波通信處理器和UARTTTL 接口轉(zhuǎn)換模式的信息交換，UART-TTL 接口轉(zhuǎn)換模塊與基準(zhǔn)表或副本控制器交換信息，然后載波通信電路向模擬解調(diào)電路發(fā)送信息，模擬解調(diào)電路和電力線傳輸有用信息到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（見圖1）。第一個載波通信設(shè)備與數(shù)據(jù)集中器無線連接，以獲得數(shù)據(jù)集中器的數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)信息耦合到電力載波通信系統(tǒng)；第二個載波通信設(shè)備用于在電力載波通信系統(tǒng)中耦合電力載波信號，并在數(shù)據(jù)處理后將其發(fā)送到獲取服務(wù)器；由電力線載波通信機(jī)和電力線載波信道耦合器高度集成的載波通信設(shè)備，用于智能集中讀取系統(tǒng)，從而使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的功能。

圖1 雙模系統(tǒng)裝置示意圖

2 雙模系統(tǒng)應(yīng)用說明

電力線載波和無線自組織網(wǎng)融合為雙模異構(gòu)系統(tǒng)（見圖2），兩種通路互補(bǔ)使用，達(dá)到更高的采集成功率，滿足各種環(huán)境應(yīng)用的普適性。

圖2 雙模系統(tǒng)應(yīng)用示意圖

（1）微功率無線方案使用頻段屬于免申請微功率無線計(jì)量頻段，功率不超過50 MW。

（2）無線采用GFSK 調(diào)制，支持10/50/200 kb/s三種速率自適應(yīng)。

（3）載波核心頻率450 kHz，采用FSK 擴(kuò)頻調(diào)制，支持100/400/800/1 600/3 200 b/s 五種速率自適應(yīng)。

（4）速率選擇算法依據(jù)接收機(jī)測量的場強(qiáng)、信噪比等參數(shù)綜合衡量，選擇能夠穩(wěn)定通信的最高速率。

（5）路由選擇算法為速率優(yōu)先、抄表體驗(yàn)優(yōu)先。由于無線通信速率高、傳播穩(wěn)定性好，選擇無線路由概率大于載波路由，抄表速度快。

3 試點(diǎn)臺區(qū)召測情況介紹

2018 年8 月在呼和浩特供電局金橋分局所轄偏遠(yuǎn)臺區(qū)進(jìn)行了測試，臺區(qū)名稱為吉賢村，電表總數(shù)為210塊，選擇該臺區(qū)主要原因如下。（1）抄通率大多為0，穩(wěn)定性不好，負(fù)載變化大。（2）召測戶均為平房，電表安裝位置低。（3）樹木、廣告牌、金屬遮陽棚等遮擋物較多，現(xiàn)場線路混亂、線路質(zhì)量差。（4）戶表較為分散，臺區(qū)變壓器距離較近，集中器之間距離較近，相互干擾嚴(yán)重。（5）供電半徑大于500 m，用電環(huán)境復(fù)雜。

8 月29 日-9 月3 日對該臺區(qū)進(jìn)行了原采集設(shè)備召測記錄后（見圖3），9 月4 號拆換高速寬頻雙通道模塊并進(jìn)行了兩天的后期調(diào)試，9 月7 號以后抄回成功數(shù)210 塊，臺區(qū)的日均采集成功率均為100%，圖4 為召測調(diào)試截圖。

從圖3 和圖4 可知，更換高頻雙通道模塊后下發(fā)費(fèi)控?cái)?shù)據(jù)成功率100%。表1 匯總了測試結(jié)果。

圖3 原采集設(shè)備召測截圖

圖4 高速寬頻雙通道模塊設(shè)備召測截圖

表1 試點(diǎn)臺區(qū)召測結(jié)果匯總表

試點(diǎn)安裝調(diào)試中，未加任何中繼器進(jìn)行調(diào)試。一次安裝后，成功率就可以達(dá)到100%。

4 結(jié) 論

經(jīng)過分析和試點(diǎn)測試分析，得出如下結(jié)論。

（1）采集率明顯提升，無線通道和載波通道可同時互補(bǔ)使用，在無線信號屏蔽特別嚴(yán)重、傳輸線路混亂的環(huán)境，輸延時許可的情況下達(dá)到全采集，同時可徹底解決載波面臨的“孤島”問題，可將采集成功率可提升到99%以上，為智能電表的參數(shù)修改、遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)提供了技術(shù)保障。

（2）臺區(qū)定位準(zhǔn)確，雙模終端可自動準(zhǔn)確定位電表所歸屬的臺區(qū)變壓器和相序，自動生成臺區(qū)電表檔案，在電力線走線混亂的地域，有效地解決臺區(qū)歸屬問題，提升臺區(qū)線損的管理，節(jié)省大量人工勞動，避免差錯發(fā)生。

（3）滿足新業(yè)務(wù)需求，雙模中的本地?zé)o線通信，可以支持較大數(shù)據(jù)量的傳輸，能很好地滿足售電信息、階梯電價、分時電價交互時效性、用電信息采集時效性，支持預(yù)付費(fèi)、遠(yuǎn)程購電及遠(yuǎn)程拉合閘等新業(yè)務(wù)，滿足了電網(wǎng)與電力用戶、電力用戶與電網(wǎng)的雙向互動服務(wù)需求，使用電信息采集走向智能化。