用户用电信息采集通信方案

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摘要：在电力用电信息采集通信系统中，采集终端、配变终端、专变采集终端通常采用移动无线公网作为上行通信方式，但有些终端安装的地方，特别是地下室存在移动通信基站信号未覆盖或者信号较差的情况，造成终端无法正常上报主站采集数据。针对上述问题，分析了安装信号放大器、使用延长天线、采集终端迁移及载波转GPRS技术等几种方案及应用，通过这些方案的应用实例和研究，确定不同应用场景下的方案选择，提高用电信息采集管控水平，促进“全覆盖、全采集、全费控”目标的实现。

关键词：信号盲区；用电信息采集；载波转GPRS技术

用电信息采集系统为营销提供基础数据，所以提升采集成功率更是用电信息采集系统建设的重中之重。经过多年的建设基本上各供电公司能够保证日均采集成功率达到98％以上。为了进一步对同期线损、营销大数据应用提供基础支撑，进一步提高采集成功率和日表底采集完整率，如今基本都采用公网通信的终端，但是遇到的一个挑战就是信号盲区的情况下导致抄表失败和不稳定的问题。为了解决这类问题对具体的应用场景采取的不同解决方案进行了探讨和分析。

1安装GPRS信号放大器

解决地下配电室无信号或信号弱的情况，特别是要求新装投运客户需将公网信号覆盖至配电室后，常用的方法是安装信号放大器。这种方式推广较快，其优点是设备价格便宜，无需复杂调试、直接安装即可。针对信号弱的问题，使用信号放大器一般情况下可以得到改善。但由于其敷设线路固定设备较麻烦，在配电室建设期就安装比较合适，在已投产使用的配电室中常常需要重新穿墙打洞，施工麻烦。特别是地下室楼层较深的情况下信号放大器常常因为线路过长，或者设备安装位置问题，在运行一段时间后出现设备故障损坏，且常常由于是用户自行采购的非标准设备，导致信号放大器维修困难，无法彻底解决信号盲区的问题。

2使用延长天线

信号的衰减随天线长度的增加而增加，在天线超过10m以上的距离后，基本不能进行正常的网络通信。所以在地下室或者部分因信号屏蔽导致公网信号弱的位置使用延长天线的方案，一般都需要考虑天线信号取点位置是否合适，距离是否足够。对于山区通信基站较少、信号弱的情况，使用延长天线将天线安装在杆塔较高位置；对于地下室信号弱的情况，在合适的距离条件下将天线安装至配电室外，这样有利于公网信号的接收转发，防止配电室室内的信号屏蔽衰竭。

3采集终端迁移

在部分地下配电室，由于屏蔽信号弱，采用了将采集终端外迁至配电室外信号正常处的方式。这种方式需要根据采集终端和电能表敷设终端的电源线和信号线，且由于受限于485通信距离和电压压降，一般只适合于近距离范围内，而且由于一般是老旧配电室改造，对于电源电压线的铺设需要注意绝缘性能和安全性，且跨接点较多，特别是在拐角和穿洞处要做好绝缘穿管措施，确保没有漏电短路的安全隐患。后期主要因为施工不够方便、安全，基本未再采用该方案解决信号盲区的问题。

4利用中压电力载波通信技术

利用中压电力载波通信技术一半是解决山区信号盲区的问题。宜昌市地形比较复杂，高低相差悬殊。西部基本全部为山地，运营商未在部分山区建设通信基站，导致山区无信号或弱信号的情况较为常见，进而影响采集终端上线抄表，特别是中小型水电站客户，地理位置偏远基本无公网信号覆盖，而实现采集终端有2种上行通信方式，即通过GPRS无线公网登录主站和通过光纤宽带登录主站。由于部分小水电地处深山，光纤信道建设难度较大，从经济角度出发该方案不适合。通过实践研究采用了中压电力载波通信技术的方式，使用现有的、完善的配电线作为传输通道，是唯一不需要线路投资的有线专网通信方式，为现场终端与主站系统之间提供“最后一公里”数据通信通道。中压电力载波通信技术主要由电力线载波数字通信机、载波通信管理机和一体化电容耦合器等组成。其中电力线载波数字通信机是实现中压电力线载波通信的关键设备，它带有数字信号接口和载波信号接口；载波通信管理机主要是负责与主载波机以及用电信息采集主站进行通信，通过载波通信管理机的数据转发，建立从终端与主站之间的通信；一体化电容耦合器适用于架空线路，通过高压陶瓷电容隔离工频高压，并实现载波信号的传输。载波机与终端或管理机相连，当终端或管理机有数据需要向外发送时，载波机先从数字信号接口接收终端或管理机的数字信号，然后对数字信号进行处理变成载波信号，再通过耦合装置将载波信号发送到配电线上进行传输；当配电线上有载波信号到来时，载波机先通过耦合装置从配电线上获取载波信号，然后对载波信号进行处理变成数字信号，并通过数字信号接口传送给终端或管理机。通过载波机对数字信号的获取和传送，以及对载波信号的发送和接收，即可实现终端与管理机之间的数据传输，从而实现无信号采集终端数据上传。利用中压电力载波通信技术解决山区信号盲区的问题，具有投资少、设备简单、施工容易、维护管理方便、与电网建设同步、随新建工程开通快、覆盖面与电力系统一致等优点。但是一次性设备投资较大，需停电安装配套设备。

5安装载波转GPRS模块

由于载波转GPRS模块是配套于各类采集终端通信接口的外接设备，所以其接口定义、结构应符合国网规范的专变终端、采集终端等高供高计、高供低计、低供低计设备的标准。且载波转GPRS模块通过升级改造也适应于698面向对象规约终端。由于09规约采集终端已逐步淘汰，现在广泛使用的是小无线＋低压电力线高速载波通信技术，主要由主机、从机以及无线转接模块三部分组成。无线转接模块安装在采集终端侧，与采集终端原GPRS通信模块用网线进行通信，无线转接模块把采集终端数据和端口状态通过无线信号发送给从模块；主模块安装在同一台区基站信号较好处，把原来采集终端的GPRS通信模块安装在主模块对应插座上，主、从模块之间通过电力线载波进行数据远程传输。主模块兼容GPRS、CD－MA、4G等通信模块。现场设备安装时采集终端上模块不做任何移动，把网口转接模块安装在终端通信模块附近。从机靠近采集终端位置安装，从模块供电从采集终端表尾端子或接线盒处取电。主机安装在手机信号较好表箱位置（可通过手机判定基站信号情况，手机信号显示3～4格表示信号良好），主机从电表箱空开、接线盒等有220V交流电地方取电，主从机通过低压载波线路通信，安装时要确保主、从机在同一台区、同一相序。载波转GPRS模块方式解决采集公网信号盲区的方案优点是安装方便、降低了现场施工安装工作量，支持不同电压等级采集终端的通信，通信距离较长。对于同一变压器下有多套专变终端、同一配变室内多个变压器共零、或者台区距离较近，可以采用安装不同载波频率的主从机设备进行解决。缺点是主从机取电需用户同意才能安装，且要进行必要的载波线路和相序核对工作。

6结语

通过对中压电力载波通信技术、延长天线、信号放大器、采集终端外迁以及载波转GPRS模块的应用等各种解决信号盲区采集通信方案的分析和探讨，可以完全解决信号盲区采集终端通信问题，达到稳定采集用户用电信息数据的目标。其中利用中压电力载波通信技术解决山区信号盲区，通过载波转GPRS模块方案解决地下室信号盲区的两种方案现场实用性高、降低了现场维护工作难度，节省了人力，极大地提高了采集终端的在线率和采集完成率，成为解决采集运维工作中公网信号盲区的重要手段。

作者：李浩 刘静雯 郑楠 胡笛 陈静 李明 单位：国网宜昌供电公司