低压电力用户用电信息采集本地通信方式比较

【摘 要】通过对现有低压电力用户用电信息采集4种常用的本地通信方式介绍，讨论其通信技术原理、信道特点以及组网技术方案等关键问题，旨在为有关部门提供多元化的思路以及改善措施。

【关键词】低压用户；电力用户用电信息采集系统；本地通信方式

1 引言

电力用户用电信息采集系统的建成，使电能计量由过去的人工走抄转变为智能自动化抄表。一方面节约了大量的人力成本和劳动强度，另一方面避免了因为估抄、误抄、漏抄引起的营业纠纷，保证了抄表的及时性，准确性和可靠性。为供电企业更好的实现降低线损、提高企业经济效益等能起到了不可估量的作用。

通信作为系统的神经，是抄表技术的关键点和难点，通常，本地通信方式工作原理是将用户用电信息集中采集、处理，然后远程传输到主站。这种低成本的本地通信方式主要有RS485、低压宽带电力线载波、低压窄带电力线载波以及微功率无线通信这四种方式。

2 三种本地通信方式比较及其技术特点

2.1 RS485通信方式

RS485总线通信是专线通信模式的一种，其接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰性好。数据最高传输速率为10Mbps。RS-485总线是目前诸多领域广泛应用的一种半双工通信方。与电力线载波通信方式相比，其最大的特点是数据传输稳定，可靠性高、具有多站能力，传送距离远、速度快、抗干扰能力强，通信质量较高。但也存在着施工布线工作量大，通信信道易受外界人为因素破坏等缺点。

对于用电信息采集系统工程而言，这种通信方式可以说是最为稳定的，且在无需更换新型电能表的情况下，通过RS485通信方式便可轻松实现采集。但同时由于其施工量比较大，且走线复杂，对于很多过去的老式建筑不适用。

2.2 宽带电力线载波通信方式

电力线宽带载波技术主要使用了正交频分复用技术。基本频带为1～20MHz，扩展频带为3～100MHz这种通信方式由国网信通公司主推，采用了OFDM技术，能有效的抵抗多径干扰，使受干扰的信号仍能可靠接收，即使是在配电网受到严重干扰的情况下，也可提供高带宽并且保证带宽传输效率，从而实现数据的高速可靠通信。

系统网络结构设计：电力线抄表终端安装在居民楼的集中表箱旁，通过RS-485接口与居民电表连接，实现 数据采集。抄表数据通过电力线宽带载波采集器转换为IP格式再调制成PLC电力线宽带信号后，耦合到出户电力线上，通过小区低压电网传输到头端的电力线网桥，与交换机和小区抄表集中器相连，实现抄表数据的本地上传。小区抄表集中器接入公网、电力专网或通过GPRS无线网络，与供电公司的抄表主站通信，实现数据的远程上传。

宽带电力载波技术特点：（1）拓扑结构简单。（2）可靠性高，传输率高。不仅大大提高了抄表工作的效率，而且能够为供电企业提供远程用电管理的双向网络通信平台，从而轻易实现用电预付费、断复电和防窃电功能，并可增值用户电费查询、网上缴费等网络服务功能，是提高电力用户用电信息管理水平的重要技术手段。

与窄带电力载波（PLC）技术相比，宽带电力载波技术在稳定性、传输效率、数据安全性、组网能力等多方面具备优势，但也存在着成本较高等缺点，是近几年才开始商用的一种新兴电力载波技术，正处于开发阶段，或许是将来智能电网的主要承载。

2.3 窄带电力线载波通信方式

窄带电力线载波通信主要包括相移监控（PSK）和频移键控（FSK）方式。PSK方式用两种不同的相位表示“0”、“1”，通常是用0°和180°。FSK方式用两种不同的频率表示“0”、“1”。窄带通信方式成本低廉，易于实现，由国网营销部主推，载波信号频率范围为3～500kHz，在现实应用中，优先选择电力部门专用频带9～95kHz

由于低压电力线（配电线）主要用于传输50Hz 大功率电力，因此，电力线介质上连接的各种电力和电器设备对于在电力线介质中传输的通信信号带来非常不利的影响，国内对电器上网的电磁兼容性控制的不严格，造成了电力网的衰减和干扰也相对要严重得多，加剧了信道的不稳定性。低压电力线传输信道特性主要表现为信号衰减严重、噪声显著、阻抗不稳定，这三者随着频率、时间和所处位置的不同而变化。

窄带载波的通信模式特点在于传输效率低，但仍能实现双向传输。无需铺设相关通信设备，经济实惠，节约成本，便于安装且安装后无需维护。把通信网络连接到低压的用户中，实现数据采集，监测，防止窃电行为，具有很强大的适应性。

但是其中还有一些难以避免的缺陷。其信号受来自各方面电器产生的谐波干扰严重，衰减程度大，在传输过程中噪声较大，对信号的干扰强，影响传输效率和负载额的稳定。这一技术障碍的存在使得这种通信方式在当前面临着难以突破的本身技术瓶颈，需要一系列软硬件系统完美结合才能实现优化管理。这项通信方式现普及于大部分的城市小区，抄表效果尚可。

2.4 微功率无线通信方式

微功率无线通信这个概念同无线路由同时出现，主要通过WSN（WirelessSensor Networks，无线传感器网络）技术来实现无线通信，由北京电网主推，组网模式仍然是在电表箱安装采集器或集中器，利用微功率无线与采集器通信，或直接采用全载波方式与集中器实现通信。

其中CFDA 无线自组织网络在微功率无线通信技术中最具有代表性，其采用一种自适应的神经网络结构路由技术来解决无线传输区域覆盖受限的问题。其最主要的特点是网络的分布特征和网络节点的神经元特性，并以微蜂窝的方式实现小区之间的无线频率复用，实现大区域的无线接入组网。该系统可工作于：313～316MHz，433～434.79 MHz，470～510MHz，779～787MHz 等公共计量免申请频段，

这种无线传输方式不需要布置线路，且安装成本低廉，其自行组装网络能力强，并网络可靠性相当高。特别是在高原地区的偏远农村，采用天线外置无线模块直接插入电能表中，可以较好的解决通信覆盖问题利用单表采集器作为无线中继，实现无线信号的全覆盖。但其传输距离受障碍物的影响较大并且会较少传输距离，并且容易别其他网络接收器接收，需要进行高端加密或者使用动态密码

3 其他本地通信方式介绍

除了以上三种常用的本地通信方式外，还存在由国网信通公司主推的低压光纤入户方式和GE、兰吉尔公司的智能电表，采用wimax本地无线通信方式。这两种方式由于种种原因尚未在采集系统建设工作中普及使用。例如成本高，通信部门尚未发证等。

4 结语

通过这些通信方式的分析，基本可以得出任何一种通信方式都有其优点和局限性。不能因单一考虑一方面而一竿子打死其他通信方式。对于现场的实际工作，应采用多元化的技术，取各自精华，因地制宜，才能真正提高用电信息采集系统的采集调试率和成功率。

参考文献：

[1]李靖波，晓忠.低压电力用户用电信息采集本地通信方式比较[M].电力系统通信.

[2]张春晖.国网用电信息采集系统建设.如何突破通信技术瓶颈[M].2012.