信號(hào)盲區(qū)用戶用電信息采集通信方案應(yīng)用

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摘要：在電力用電信息采集通信系統(tǒng)中，采集終端、配變終端、專變采集終端通常采用移動(dòng)無線公網(wǎng)作為上行通信方式，但有些終端安裝的地方，特別是地下室存在移動(dòng)通信基站信號(hào)未覆蓋或者信號(hào)較差的情況，造成終端無法正常上報(bào)主站采集數(shù)據(jù)。針對(duì)上述問題，分析了安裝信號(hào)放大器、使用延長(zhǎng)天線、采集終端遷移及載波轉(zhuǎn)GPRS技術(shù)等幾種方案及應(yīng)用，通過這些方案的應(yīng)用實(shí)例和研究，確定不同應(yīng)用場(chǎng)景下的方案選擇，提高用電信息采集管控水平，促進(jìn)“全覆蓋、全采集、全費(fèi)控”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：信號(hào)盲區(qū)；用電信息采集；載波轉(zhuǎn)GPRS技術(shù)

引言

用電信息采集系統(tǒng)為營(yíng)銷提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，所以提升采集成功率更是用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)的重中之重。經(jīng)過多年的建設(shè)基本上各供電公司能夠保證日均采集成功率達(dá)到98％以上。為了進(jìn)一步對(duì)同期線損、營(yíng)銷大數(shù)據(jù)應(yīng)用提供基礎(chǔ)支撐，進(jìn)一步提高采集成功率和日表底采集完整率，如今基本都采用公網(wǎng)通信的終端，但是遇到的一個(gè)挑戰(zhàn)就是信號(hào)盲區(qū)的情況下導(dǎo)致抄表失敗和不穩(wěn)定的問題。為了解決這類問題對(duì)具體的應(yīng)用場(chǎng)景采取的不同解決方案進(jìn)行了探討和分析。

1安裝GPRS信號(hào)放大器

解決地下配電室無信號(hào)或信號(hào)弱的情況，特別是要求新裝投運(yùn)客戶需將公網(wǎng)信號(hào)覆蓋至配電室后，常用的方法是安裝信號(hào)放大器。這種方式推廣較快，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備價(jià)格便宜，無需復(fù)雜調(diào)試、直接安裝即可。針對(duì)信號(hào)弱的問題，使用信號(hào)放大器一般情況下可以得到改善。但由于其敷設(shè)線路固定設(shè)備較麻煩，在配電室建設(shè)期就安裝比較合適，在已投產(chǎn)使用的配電室中常常需要重新穿墻打洞，施工麻煩。特別是地下室樓層較深的情況下信號(hào)放大器常常因?yàn)榫€路過長(zhǎng)，或者設(shè)備安裝位置問題，在運(yùn)行一段時(shí)間后出現(xiàn)設(shè)備故障損壞，且常常由于是用戶自行采購(gòu)的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，導(dǎo)致信號(hào)放大器維修困難，無法徹底解決信號(hào)盲區(qū)的問題。

2使用延長(zhǎng)天線

信號(hào)的衰減隨天線長(zhǎng)度的增加而增加，在天線超過10m以上的距離后，基本不能進(jìn)行正常的網(wǎng)絡(luò)通信。所以在地下室或者部分因信號(hào)屏蔽導(dǎo)致公網(wǎng)信號(hào)弱的位置使用延長(zhǎng)天線的方案，一般都需要考慮天線信號(hào)取點(diǎn)位置是否合適，距離是否足夠。對(duì)于山區(qū)通信基站較少、信號(hào)弱的情況，使用延長(zhǎng)天線將天線安裝在桿塔較高位置；對(duì)于地下室信號(hào)弱的情況，在合適的距離條件下將天線安裝至配電室外，這樣有利于公網(wǎng)信號(hào)的接收轉(zhuǎn)發(fā)，防止配電室室內(nèi)的信號(hào)屏蔽衰竭。

3采集終端遷移

在部分地下配電室，由于屏蔽信號(hào)弱，采用了將采集終端外遷至配電室外信號(hào)正常處的方式。這種方式需要根據(jù)采集終端和電能表敷設(shè)終端的電源線和信號(hào)線，且由于受限于485通信距離和電壓壓降，一般只適合于近距離范圍內(nèi)，而且由于一般是老舊配電室改造，對(duì)于電源電壓線的鋪設(shè)需要注意絕緣性能和安全性，且跨接點(diǎn)較多，特別是在拐角和穿洞處要做好絕緣穿管措施，確保沒有漏電短路的安全隱患。后期主要因?yàn)槭┕げ粔蚍奖?、安全，基本未再采用該方案解決信號(hào)盲區(qū)的問題。

4利用中壓電力載波通信技術(shù)

利用中壓電力載波通信技術(shù)一半是解決山區(qū)信號(hào)盲區(qū)的問題。宜昌市地形比較復(fù)雜，高低相差懸殊。西部基本全部為山地，運(yùn)營(yíng)商未在部分山區(qū)建設(shè)通信基站，導(dǎo)致山區(qū)無信號(hào)或弱信號(hào)的情況較為常見，進(jìn)而影響采集終端上線抄表，特別是中小型水電站客戶，地理位置偏遠(yuǎn)基本無公網(wǎng)信號(hào)覆蓋，而實(shí)現(xiàn)采集終端有2種上行通信方式，即通過GPRS無線公網(wǎng)登錄主站和通過光纖寬帶登錄主站。由于部分小水電地處深山，光纖信道建設(shè)難度較大，從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)該方案不適合。通過實(shí)踐研究采用了中壓電力載波通信技術(shù)的方式，使用現(xiàn)有的、完善的配電線作為傳輸通道，是唯一不需要線路投資的有線專網(wǎng)通信方式，為現(xiàn)場(chǎng)終端與主站系統(tǒng)之間提供“最后一公里”數(shù)據(jù)通信通道。中壓電力載波通信技術(shù)主要由電力線載波數(shù)字通信機(jī)、載波通信管理機(jī)和一體化電容耦合器等組成。其中電力線載波數(shù)字通信機(jī)是實(shí)現(xiàn)中壓電力線載波通信的關(guān)鍵設(shè)備，它帶有數(shù)字信號(hào)接口和載波信號(hào)接口；載波通信管理機(jī)主要是負(fù)責(zé)與主載波機(jī)以及用電信息采集主站進(jìn)行通信，通過載波通信管理機(jī)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，建立從終端與主站之間的通信；一體化電容耦合器適用于架空線路，通過高壓陶瓷電容隔離工頻高壓，并實(shí)現(xiàn)載波信號(hào)的傳輸。載波機(jī)與終端或管理機(jī)相連，當(dāng)終端或管理機(jī)有數(shù)據(jù)需要向外發(fā)送時(shí)，載波機(jī)先從數(shù)字信號(hào)接口接收終端或管理機(jī)的數(shù)字信號(hào)，然后對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理變成載波信號(hào)，再通過耦合裝置將載波信號(hào)發(fā)送到配電線上進(jìn)行傳輸；當(dāng)配電線上有載波信號(hào)到來時(shí)，載波機(jī)先通過耦合裝置從配電線上獲取載波信號(hào)，然后對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行處理變成數(shù)字信號(hào)，并通過數(shù)字信號(hào)接口傳送給終端或管理機(jī)。通過載波機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)的獲取和傳送，以及對(duì)載波信號(hào)的發(fā)送和接收，即可實(shí)現(xiàn)終端與管理機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)無信號(hào)采集終端數(shù)據(jù)上傳。利用中壓電力載波通信技術(shù)解決山區(qū)信號(hào)盲區(qū)的問題，具有投資少、設(shè)備簡(jiǎn)單、施工容易、維護(hù)管理方便、與電網(wǎng)建設(shè)同步、隨新建工程開通快、覆蓋面與電力系統(tǒng)一致等優(yōu)點(diǎn)。但是一次性設(shè)備投資較大，需停電安裝配套設(shè)備。

5安裝載波轉(zhuǎn)GPRS模塊

由于載波轉(zhuǎn)GPRS模塊是配套于各類采集終端通信接口的外接設(shè)備，所以其接口定義、結(jié)構(gòu)應(yīng)符合國(guó)網(wǎng)規(guī)范的專變終端、采集終端等高供高計(jì)、高供低計(jì)、低供低計(jì)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。且載波轉(zhuǎn)GPRS模塊通過升級(jí)改造也適應(yīng)于698面向?qū)ο笠?guī)約終端。由于09規(guī)約采集終端已逐步淘汰，現(xiàn)在廣泛使用的是小無線＋低壓電力線高速載波通信技術(shù)，主要由主機(jī)、從機(jī)以及無線轉(zhuǎn)接模塊三部分組成。無線轉(zhuǎn)接模塊安裝在采集終端側(cè)，與采集終端原GPRS通信模塊用網(wǎng)線進(jìn)行通信，無線轉(zhuǎn)接模塊把采集終端數(shù)據(jù)和端口狀態(tài)通過無線信號(hào)發(fā)送給從模塊；主模塊安裝在同一臺(tái)區(qū)基站信號(hào)較好處，把原來采集終端的GPRS通信模塊安裝在主模塊對(duì)應(yīng)插座上，主、從模塊之間通過電力線載波進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸。主模塊兼容GPRS、CD－MA、4G等通信模塊。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝時(shí)采集終端上模塊不做任何移動(dòng)，把網(wǎng)口轉(zhuǎn)接模塊安裝在終端通信模塊附近。從機(jī)靠近采集終端位置安裝，從模塊供電從采集終端表尾端子或接線盒處取電。主機(jī)安裝在手機(jī)信號(hào)較好表箱位置（可通過手機(jī)判定基站信號(hào)情況，手機(jī)信號(hào)顯示3～4格表示信號(hào)良好），主機(jī)從電表箱空開、接線盒等有220V交流電地方取電，主從機(jī)通過低壓載波線路通信，安裝時(shí)要確保主、從機(jī)在同一臺(tái)區(qū)、同一相序。載波轉(zhuǎn)GPRS模塊方式解決采集公網(wǎng)信號(hào)盲區(qū)的方案優(yōu)點(diǎn)是安裝方便、降低了現(xiàn)場(chǎng)施工安裝工作量，支持不同電壓等級(jí)采集終端的通信，通信距離較長(zhǎng)。對(duì)于同一變壓器下有多套專變終端、同一配變室內(nèi)多個(gè)變壓器共零、或者臺(tái)區(qū)距離較近，可以采用安裝不同載波頻率的主從機(jī)設(shè)備進(jìn)行解決。缺點(diǎn)是主從機(jī)取電需用戶同意才能安裝，且要進(jìn)行必要的載波線路和相序核對(duì)工作。

6結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)中壓電力載波通信技術(shù)、延長(zhǎng)天線、信號(hào)放大器、采集終端外遷以及載波轉(zhuǎn)GPRS模塊的應(yīng)用等各種解決信號(hào)盲區(qū)采集通信方案的分析和探討，可以完全解決信號(hào)盲區(qū)采集終端通信問題，達(dá)到穩(wěn)定采集用戶用電信息數(shù)據(jù)的目標(biāo)。其中利用中壓電力載波通信技術(shù)解決山區(qū)信號(hào)盲區(qū)，通過載波轉(zhuǎn)GPRS模塊方案解決地下室信號(hào)盲區(qū)的兩種方案現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用性高、降低了現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作難度，節(jié)省了人力，極大地提高了采集終端的在線率和采集完成率，成為解決采集運(yùn)維工作中公網(wǎng)信號(hào)盲區(qū)的重要手段。

作者：李浩 劉靜雯 鄭楠 胡笛 陳靜 李明 單位：國(guó)網(wǎng)宜昌供電公司