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农村电网远程自动抄表系统初探(1)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2011/2/24 14:24:44   

引言:在科技迅猛发展的今天,各县级电力企业仍在沿用最原始的人力抄表方法,扛着梯子、骑着摩托走村串街的去抄表,不管刮风下雨、不论酷暑严寒日复一日。抄表工作是目前各县级电力企业耗费人力资源最大的一项工作,特别是随着农村电网规模的扩大,用户数量迅速增加,人工抄表工作量大,效率低,人为误差严重,漏抄、估抄、冒抄现象时有发生,不利于科学管理和电费的及时足额征收,同时对优质服务工作也造成了一定影响。近年来,远程自动抄表技术发展非常迅速,在城市居民小区已有应用实例。但相对于城市电网用户分散、电网结构薄弱的农村电网,远程自动抄表技术的应用还比较罕见。

1 远程自动抄表系统的通讯方式

远程自动抄表系统是集电表数据采集、载波传输、数据存储、数据通信、数据处理及断电控制等功能于一体的自动化系统。远程自动抄表技术现存的主要技术难点之一是通信技术。通信设备占据抄表系统投资的大部分,而通信的可靠性对抄表系统的可信赖性有着决定性的影响。选择一种合适的通信方式,可以在很大程度上提高系统的可靠性和实用性,从而使系统得到广泛的推广。目前国内外研究中常见的远程抄表系统的通信方式主要有以下几种形式。

1.1专用有线通信线路方式

采用此种通信方案一般为总线通信方式,主要包括:RS485/422总线。这是自动抄表系统底层通信广泛使用的方式,一般用于各电表到集中抄表器之间的通信,物理介质为双绞线。双绞线的抗干扰能力强,信道稳定,通信速率和通信距离都能很好地满足城市居民小区自动抄表系统底层通信的要求。但RS485/422只提供物理层规范,进行产品开发时软件开发工作量大,不利于产品的规范化。

ProfiBus、 BitBus、CAN、LnoWorks等现场总线。其物理层与RS485/RS422相同,但加入了数据链路层或更高层的协议支撑,以信息包的方式传递数据,其内部软件模块完成数据打包/解压包、CRC校验等任务。这类规范化的现场总线,技术成熟,二次开发工作量小,大多数产品在数据链路层以及传输层采用了差错控制技术而使通信的可靠性大大提高。但专用有线通信方式,布线工作量大,通讯信道易受人为损坏,损坏后故障排除困难、恢复慢,一般只适用于近距离通信。

1.2电话线通信方式

电话线通信方式主要用于集中抄表以后的数据远程传输,较多的应用在集中器和抄表管理中心的通信过程中。目前大多采用在数据集中器和管理中心主机加装外置调制解调器(MODEM)或内置MODEM芯片方案实现,其通信速率可达2.4kbps、 9.6kbps甚至56kbps。主机对集中器的呼叫可通过拨号由交换机自动完成,也可以租用专线,但费用较高。电话线方式进行数据通信时,线路续接(包括呼叫应答等)时间较长,通常需几秒到几十秒。这一方面使得管理中心无法对用户实时监控;另一方面当终端数目较多时,租用电话线路多,其租用费用也很可观,因此不适合大容量系统。

1.3专用无线通信方式

无线方式主要包括无线电通信和红外通信两种方式,属于比较成熟的常规技术。该种方式在传输带宽、通信速率、通信距离、安装调试等方面具有较大的灵活性,在布局分散的终端之间进行通信时是一种较好的选择。其主要缺点是需申请频点使用权,如果频点选择不合理,相邻两个信道会产生相互干扰。其使用场合有一定的限制。

以中继传输,自动组网为技术特征,无线自组网技术近年得到迅速发展。例如,Zigbee网络技术,该技术主要用于传感器之间的近距离通信,由于其具有低成本,自动组网等特点,可应用于自动抄表系统中的底层通信。尤其是用户比较集中时,可采用微功率发送,中继传输,自适应路由的方式将各表计的数据传送至集中器。

1.4电力线载波通信方式

低压电力线载波通信是指利用现有低压220V线路作为通信载体,通过载波方式将模拟或数字信号进行传输的技术。该技术不需再铺设通讯线路,施工量少,节约资金投入,而且有利于管理,信道不易破坏。

在自动抄表系统中一般采用将多用户的数据集中后远传的方式,以避免通信资源的浪费和成本的增加。但农村居民居住分散,各电力表计到集中器之间距离较远,底层通信难于采用双绞线等有线通信方式。另一方面,农村供电网分支少,适宜于电力线载波通信。所以电力线载波通信在农村电网的自动抄表系统中具有一定优势。

1.5基于移动电话网络的GPRS/短信息通信方式

GPRS/短信息通信依附于GSM移动电话网络,GPRS的数据速率可达到115kbps。短信息通信的数据速率可达到9.6kbps。

GPRS允许业务用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据,不需要利用电路交换模式的网络资源,根据数据流量进行收费,因而适用于间歇的、非周期的数据传输;少量数据的频繁传输;较大容量数据的不频繁传输。短信息通信适用于数据量少,实时性要求不高的场合。

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