用电信息采集通信技术应用研究

[摘要]本文通过对用电信息采集系统中通信技术的研究，针对不同通信技术的应用方式，对各通信技术的优缺点进行了详细的比较。通过精确的分析，验证了用电信息采集组网方案的可行性，为国家电网用电信息采集组网方案提供了技术支撑。

[关键词] 用电信息采集系统 通信技术

中图分类号：TN915.853 文献标志码：B...

1.绪论

1.1.研究背景

随着采集系统接入用户数量的快速增加和采集系统功能实用化的稳步推进，通信信道的传输速率、稳定性、可靠性等特性已经成为提升采集系统建设应用效果的关键点。

1.2.目的和意义

通信技术是采集系统功能实现的重要基础，通信技术的性能、承载能力保证了用电信息采集系统功能的多样性和数据的安全性，在采集系统中起着至关重要的作用。本文分析、比较目前各类用电信息采集通信技术的优劣，进一步提高用电信息采集数据传输性能，加强先进通信技术的推广和普及。

2.用电信息采集系统通信技术介绍

2.1.用电信息采集系统介绍

用电信息采集系统是智能电网的重要组成部分，是电力公司营销业务应用重要的数据支撑平台。

采集系统主站是对电力用户的用电信息进行收集、处理和实时监控的核心，可实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。

2.2.用电信息采集通信技术

2.2.1远程通信技术

远程通信通道是指各类采集终端与采集系统主站之间的通信接入信道。远程通信技术包括：GPRS/CDMA无线公网、光纤专网、230MHz无线专网等。

无线公网通信是指利用网络运营商（移动、联通）的无线网络和终端产品完成电力用户用电信息采集。主要是采用GPRS和CDMA网络，并有少量的3G网络。无线公网使用简单，快捷方便，截至目前，在采集系统中，96%以上的数据都是采用无线公网通信的方式上传到采集主站。

230MHz是根据国家无线电管理局国无管【1991】5号《关于印发民用超短波遥测、遥控、数据传输业务频段规划的通知》技术要求所使用的频段，其中分配给电力负荷监控系统使用的有十五对双工频点和十个单工频点，这些频点任何其他系统都不许使用，从政策上为230MHz无线专网通信系统的可靠性、实时性提供保证，是十分宝贵的频率资源。

LTE（Long Term Evolution），即“长期演进”，是3GPP在TD-SCDMA基础上研发出的“准4G”技术，目标是“发展3GPP无线接入技术向着高数据速率、低延迟和分组优化的无线接入技术的方向演进”。TD-LTE 230MHz无线宽带技术主要依托公网TD-LTE技术，可充分利用当前公网的先进技术及全套接入设备，通过简单频谱搬移、射频改造实现与先进技术设备的一致性与兼容性。具有实时响应，海量用户实时在线，抗干扰性能强，频谱适应性强等特点。

主站系统和变电站、开关站等站点之间基本已建成SDH光纤骨干网。采集系统远程通信光纤专网的建设重点就是建设EPON光纤接入网，将光纤专网从变电站、开关站等重要站点向下延伸至开闭所、环网柜、开关柜和台区变压器等处，这些地方也是放置集中器和ONU的地方。

2.2.2.本地通信技术

本地通信通道是指各类采集终端与电能表之间的通信信道，本地通信方式包括：电力线载波通信技术（分为窄带、宽带两种）、微功率无线技术、RS-485总线等。

电力线载波通信（Power Line Communication）简称PLC，是指利用电力线作为通信介质进行数据传输的一种通信技术，它是将所要传输的信息数据调制在适于电力线介质传输的低频或高频载波信号上，并沿电力线传输，接收端通过解调载波信号来恢复原始信息数据。

微功率无线通信技术采用自组织网络构架，其发射功率不大于50mW，工作频率为公共计量频段470MHz～510MHz，用电信息采集微功率无线通信系统，具有7级中继深度，在低功率发射的情况下，在实际的居民用电环境中，通过多级中继路由，有效通信覆盖半径达到300～1000米。

RS-485是将专变采集终端、载波采集器、无线采集器，或II型集中器与电能表之间采用两线制建立连接，实现数据通信的符合TIA/EIA-485 串行通讯标准的总线协议。

3.用电信息采集通信技术分析

3.1.远程通信技术分析

远程通信技术包括：

1） 无线公网：GPRS、CDMA、3G

2） 无线专网：TD-LTE230MHz、230MHz无线专网

3） 光纤通信技术：EPON通信技术

多种远程通信技术性能比较如下表所示：

1、公网优势：

1） 无需建设网络，网络建设由运营商投资；

2） 初始投资低，通信SIM卡约20-30元/张；

3） 网络资产归属运营商，电力企业无需承担网络运维；

2、公网不足：

1） 长期、大规模应用将产生大量的租用费用，数据流量统计不透明；

2） 部分区域GPRS/CDMA等无线公网终端在线率较低，不能很好的满足费控等实时性要求较高的业务。

3） 业务应用依赖于运营商提供的网络资源，应用水平和推广进度受制于公网建设程度，部分区域无通信覆盖；

采集系统远程通信方式采用专网的技术有光纤专网、无线专网。专网的优势和不足如下：

1、专网优势：

1） 可无限制流量使用，节约运行费用，长期效益明显；

2） 灵活度高、可扩展性强，可以根据电力业务需求，自由规划网络；

3） 实时性强，电网可以根据不同业务等级，灵活自定义业务优先级，确保实时性业务获得最优信道资源；

2、专网不足：

1）. 一次投资成本高，运行维护较复杂；

2）. 无线专网和载波技术制式不统一，缺乏相关标准。

3.2.本地通信技术分析

不同的本地通信技术在性能指标方面差异化较大，在技术原理实现，工程实施、运行管理等方面也存在一定差异。其中，具体性能比较如表3-2所示。

4.结论

综上所述，从业务带宽速率和稳定性综合比较，“光纤专网+RS-485”的组网方案具备高速率、高可靠性、高实时性和高安全性，能够同时满足多种用电信息采集业务应用需求，尤其在费控业务、电费服务、有序用电等方面优于其他方案，是用电信息采集系统最理想的传输信道组网方案。现阶段无线公网+窄带载波等通信方式虽在安全性、可靠性上稍差但也可对满足当前基本业务需求。但由于未来业务需求量较大，对通信实时性、可靠性要求较高，宜采用“光纤专网+RS-485/宽带载波”、无线专网+RS-485/宽带载波等通信方式的组网方案。

参考文献：

[1] 刘振亚.中国电力与能源.北京.中国电力出版社.2012.2

[2] 刘继东.用电信息采集技术及应用.中国电力出版社.2013.7

[3] 陈向群.电力用户用电信息采集系统.中国电力出版社.2012.12

附

作者简介：

陈海洋（1982年出生），男，工程师，毕业于华北电力大学电力系统通信专业，现在国网北京市电力公司从事市场营销工作。

刘恒，（1984年出生），男，助理工程师，毕业于北京邮电大学通信工程专业，现在国网北京市电力公司主要从事用电信息采集系统建设工作。