電能計量信息采集中的通訊技術(shù)應(yīng)用

張曉明

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，電網(wǎng)的逐漸完善，對電量的需求也越來越大。但在確保量增大的同時，質(zhì)也被人們格外關(guān)注，對供電和用電的新要求，使得電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性成了首要關(guān)注對象。而電能作為電力系統(tǒng)中不可或缺的一部分，它的質(zhì)量和穩(wěn)定影響著整個電力系統(tǒng)。而信息的采集在電能電力里有重要的意義，他能維持電力系統(tǒng)高效運行，并且減少耗能，對發(fā)展綠色經(jīng)濟有著重大作用，所以各個有關(guān)企業(yè)開始重視電能計量信息的采集，對電能計量信息采集技術(shù)的質(zhì)量提高也有了更大投入。本文就電力電能計量信息采集的基礎(chǔ)上，重點講解通訊技術(shù)在其中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電力電能；信息采集；通訊技術(shù)

中圖分類號：TM933.4 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）20-0072-02

1 引 言

在科學(xué)技術(shù)不斷進步的時代，通訊技術(shù)得到了關(guān)鍵性的突破和發(fā)展。并且通訊技術(shù)也被廣泛運用到各行各業(yè)中，在電能計量的信息采集中，通訊技術(shù)展現(xiàn)了強大的優(yōu)勢。具體體現(xiàn)在通訊技術(shù)將信息采集以及信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和精確性大大提升，也提供了在一些電力系統(tǒng)問題的高效快捷鍵，使得電能系統(tǒng)在進行計量工作時效率高又節(jié)能，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持續(xù)性給予了一個長期、有力的保障。

2 通訊技術(shù)的分類

一般的，電能計量信息采集中的通信組網(wǎng)分為兩部分，一種是本地通信；一種是遠程通信。電能計量信息依靠這兩種通信組網(wǎng)就可以在遠程在線完成采集，而且信息的準(zhǔn)確度非常高。

2.1 本地通訊

本地通信指的是電能用戶的具體電能計量的智能裝置以及電力系統(tǒng)進行信息采集的終端之間的數(shù)據(jù)通信，簡單來說，客戶電能計量裝置與系統(tǒng)采集終端間的數(shù)據(jù)通信就是本地通信。不過由于電能計量在信息采集中的不同應(yīng)用，所以本地通信之間也會存在較大差異。例如采用RS485總線的通信方式，就能簡單而方便地對公用或者是專用的變壓器進行信息采集，但若利用本地通信來進行居民的電能信息采集，相比較起來，就會復(fù)雜繁瑣，需要多種通信方式集合起來進行采集。組成本地通信的通信方式有很多種，總的來說，包括RS485總線通信方式、低壓電力線載波方式以及微功率無線通信方式等。其中，RS485芯片質(zhì)量決定了RS485總線通信的通信質(zhì)量，RS-485芯片必須保證接收器輸入端輸入電阻為12kΩ或以上、輸入端電容低于50pF且輸入靈敏度可達到200mV，同時驅(qū)動器可輸出共模電壓為正負7V，若配置120Ω終端電阻時有32節(jié)點數(shù)，則驅(qū)動器還可輸出不低于1.5V的電壓。窄寬帶和寬帶是低壓電力線載波通信方式中兩類。被成為小無線通信的微功率無線通信方式，是發(fā)射功率不大于20MW且使用頻率433/470MHz的無線射頻通信。微功率無線通信方式的代表就是藍牙技術(shù)，因其設(shè)備簡單、方便且有較強的抗干擾能力，所以在微功率無線通信方式中應(yīng)用的最多，在電能計量信息采集方面有重大的作用。

485通訊網(wǎng)絡(luò)在電能計量數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)中是最常用的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)形式，雖然這樣網(wǎng)絡(luò)通訊方式從通訊速度及穩(wěn)定性來說，都足可以滿足現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集的技術(shù)要求，但因為總線極性的唯一性（如圖1），在網(wǎng)絡(luò)組建施工過程中的驗證和調(diào)試工作就增加了很多工作量及工作難度，而且如果現(xiàn)場總線極性一旦有一個點接反也會造成不能通訊的情況。

某公司在電能計量數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)中，采用了一種新的485通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收發(fā)芯片，發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)傳輸率可高達2Mbps。485芯片為半雙工型，485芯片有驅(qū)動使能和接收使能管腳，當(dāng)關(guān)閉時，驅(qū)動和接收輸出為高阻。相比舊的485芯片，某公司采用的芯片優(yōu)勢在于可以反接通訊（即不分輸入端和輸出端）。極大的改善了舊通訊芯片的漏洞。

2.2 遠程通訊

遠程通訊指的是系統(tǒng)公站與系統(tǒng)采集終端間的數(shù)據(jù)通訊，其中主要包含了公網(wǎng)通訊方式與專網(wǎng)通訊方式，首先公網(wǎng)通訊是通過一個由利用專用線和光纜等通訊資源并與有線電話網(wǎng)、聯(lián)通CDMA、移動GPRS和城市寬帶網(wǎng)絡(luò)等傳輸數(shù)據(jù)相組成的一個通信網(wǎng)，所以公網(wǎng)比專網(wǎng)具有更大的覆蓋面積，并且整體運行更加穩(wěn)固；而專網(wǎng)通信主要是指能滿足一些行業(yè)部門、電力公司的單位和車間的生產(chǎn)流程情況，以及相應(yīng)的部門技術(shù)組織管理的監(jiān)督，能夠通過實時的通信結(jié)合讓部門人員進行指揮和調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)，更加具有專用性，所以專網(wǎng)通訊也更加注重某些部門和行業(yè)的內(nèi)部隱私和信息的安全保障，對安全指數(shù)看的更高。遠程通信的進行數(shù)據(jù)傳輸工作的基本要求就是可靠性和安全性，還有就是在實現(xiàn)實時性電價等基礎(chǔ)上對通信資源進行合理的選擇，來建設(shè)一個完整、完善的通信鏈路。眾多無線專網(wǎng)中，230MHz無線電通信因為通信環(huán)節(jié)少、效率高，并直接由終端與主站電臺通信，所以被國家無線電委員會規(guī)定為230MHz無線專網(wǎng)，同時設(shè)定230MHz無線電通信采用的拼點為220～240MHz頻段范圍，并被運用于早期的電力負荷管理系統(tǒng)中。230MHz無線電通信為雙工拼點，并可通過異端半雙工方式實現(xiàn)兩個頻點的收發(fā)，而存在于兩個頻點之間的保護頻段對于發(fā)射機與接收機間的干擾防御有很大作用。建立可靠的230MHz無線電通信網(wǎng)是為了更好的進行信號場強測試以及電波傳播特性的實地研究，因為230MHz無線電通信在220～240MHz頻段的傳輸會受到許多諸如地形等阻擋物的影響，這對于計算分析信號傳輸特性與實際結(jié)果會產(chǎn)生極大的差異。

2.3 光纖通訊技術(shù)

光纖通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)指的是以電力通信規(guī)劃為基礎(chǔ)，用光纖為信道的電力系統(tǒng)而形成的內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

光纖通訊是目前最常見，也是運用最廣泛的一種通信技術(shù)，同時技術(shù)方面也是最成熟的。

2.4 微功率無線通訊技術(shù)

微功率無線通訊是指在限定的范圍內(nèi)，收發(fā)雙方發(fā)送功率并通過無線電波進行信息的傳輸。所以微功率無線通訊技術(shù)有相當(dāng)廣泛的定義范圍。一般來說，微功率無線通訊先通過發(fā)送端進行編碼與調(diào)制待發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后進行數(shù)模轉(zhuǎn)換與信號調(diào)理以及發(fā)射，再通過接受端接受信號并進行濾波及增益調(diào)節(jié)，最后實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換解調(diào)以及解碼輸出并完成整個通信過程。微功率的名稱也是對比出來的，相對發(fā)射功率較大的無線通信設(shè)備而言，也就產(chǎn)生了微功率。較大功率一般包括PHS、CDMA、GSM、電視信號塔等，常見手機的發(fā)射功率也在2W左右，而微功率的通信設(shè)備，發(fā)射功率是低于100MW，并且還限制著功率譜密度及散射功率等相關(guān)參數(shù)。

2.5 主流微功率無線通訊技術(shù)

熟悉的ZigBee技術(shù)以及藍牙技術(shù)就是主流微功率無線通訊技術(shù)。

ZigBee是在IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上發(fā)展的擴展集，ZigBee技術(shù)作為新興的無線通信技術(shù)，具有自組織、距離短、復(fù)雜度低，功率與成本低等特點?，F(xiàn)實中，ZigBee技術(shù)對于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化集抄而言是有相當(dāng)重要的意義的，通過ZigBee技術(shù)只需要很短的時間就可以集中龐大網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，這也是ZigBee優(yōu)于其他形式的集抄手段的重要表現(xiàn)。

藍牙技術(shù)因為使用2.4GHz的ism頻段為其工作頻段，所以使用不需要申請，可全球自由使用，這就使得客戶獲得了很大的便利。利用藍牙技術(shù)可以實現(xiàn)語言與數(shù)據(jù)的近距離傳輸。而且由于其頻道采用每秒1600跳的跳頻速率以及頻道間隔23個或79個IMHz的時分雙工方式，大大提高了藍牙系統(tǒng)的抗干擾能力，讓藍牙系統(tǒng)在設(shè)備簡單的基礎(chǔ)上還具有優(yōu)越的性能。

3 電力企業(yè)的通訊現(xiàn)狀

近年來，我國思想理念的進步，使得節(jié)能減排的市場經(jīng)營理念與可持續(xù)發(fā)展的國策相結(jié)合，為了讓電力企業(yè)開展智能化發(fā)展，需要電能計量信息采集通訊技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的。在國家的號召下，電力企業(yè)開始全面的發(fā)展提升，但隨著電力企業(yè)在通訊技術(shù)的使用，弊端也隨之出現(xiàn)，電力企業(yè)對于電能計量系統(tǒng)如何科學(xué)應(yīng)用不了解，認為只要是通過通訊技術(shù)應(yīng)用的自動計量就可以了。缺乏對電能信息準(zhǔn)確記錄的意識，再加上很多企業(yè)還存在著相應(yīng)的電能信息報表數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，從而影響了整體工作。設(shè)備工具的老化與落后，基礎(chǔ)設(shè)施的不完善，缺少專業(yè)的維修人員，使得很多設(shè)備存在安全隱患，對管理和規(guī)章制度的疏忽，也在一定情況下，影響了電能計量信息采集工作。

4 結(jié)束語

現(xiàn)代科學(xué)的進步，使得通訊技術(shù)在電能計量信息采集中的作用越來越明顯，優(yōu)勢也不斷的發(fā)揮出來。雖然電力企業(yè)還存在著一系列的問題，但還是取得許多成果。相信隨著我國現(xiàn)代化的進程的逐漸完善，通訊技術(shù)在電能計量信息采集方面的應(yīng)用也會越來越成熟和完善。

參考文獻

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收稿日期：2018-6-3