電力線載波技術在三表合一集抄的應用研究

陳毅敏

摘 要：文章首先分析了基于電力線載波技術的三表合一集抄系統框圖及工作過程，其次對各個功能模塊功能進行研究，最后對電力線載波技術在三表合一集抄系統應用提出了針對性的建議，以便能為三表合一大范圍推廣使用提供幫助。

關鍵詞：電力線載波技術；三表合一；集抄

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）33-0052-02

目前國內很多小區的水表、氣表及電表采用人工抄表收費的方式，這樣不僅產生巨大的工作量，也容易發生較大的誤差。隨著寬帶電力線通信技術的不斷發展與成熟，由于其具有高速傳輸、可利用現有配網輸電線路進行數據信息傳輸、即插即用等優勢在抄表系統得到廣泛應用，基于此，本文對電力線載波技術在三表合一集抄的應用進行研究。

1 電力線載波技術的三表合一集抄系統

1.1 系統框圖

電力線載波技術的三表合一集抄系統組成，如圖1所示，系統組成結構主要包括下述三部分：①數據采集。先通過光電傳感器將各類數據信息轉變為電信號，再經過數據采集器存儲并等待抄表信號；②數據通信。將采集到的各種不同類型的數據信息電量通過電力線載波的方式及無線方式傳輸到集中器；③嵌入式網絡。通過雙絞線將集中器中的各類數據信息傳輸到相應的控制中心。

1.2 系統工作過程

基于電力線載波技術三表合一集抄系統的工作過程如下所示：數據采集模塊通過對應的傳感器采集不同類型的信號，然后將這些不同類型的信號經過計數與信號處理將其再轉變為水、電、氣信號并存儲起來，等待抄表，不同類型信號經過電電力線或者無線收發模塊傳輸到集中器，集中器內部具有較多模塊，如電力線載波模塊、網絡模塊、雙音多頻模塊等，通過這些模塊將存儲的數據信息傳輸到營業管理中心計算機。這樣在需要用到這些數據信息抄表時，就可以通過電子郵件發出抄表命令，經集中器到達各種采集器進而實現數據信息的采集。

2 電力線載波技術三表合一功能模塊功能

2.1 信號采集模塊

將電表、水表和氣表經過電子計量后獲得的數據信息通過饋線傳輸到集中器上，將這些數據信息經過各種處理后，如計數、信號處理等，將得到的數據信息進行動態存儲，在需要的時候進行數據抄表。為了實現抄表系統最前端信道具有較小的工程量，數據信息傳輸質量可靠、準確，傳輸距離相對較近，并能在多種場合正常工作使用的要求，通常采用電力線載波信道。

2.2 電力線載波模塊

在20世紀60年代，對10 kV以上中高壓電力線作為信號傳輸通道的電力線載波電話得到大范圍的應用，科學家對于高壓電力線載波技術進行數據信息傳輸研究的相當深入，實踐應用也比較成熟。然而，在低壓220 V/380 V低壓電力線上進行數據信息的傳輸研究并不深入，由于低壓進行數據信息傳輸的特性與高壓傳輸具有明顯的區別，具體表現在下述幾方面：工作環境比較復雜、數據信息傳輸線路阻抗小、信號衰減強、極易受到外界信號的干擾及時變性大等，再加上數據信息在低壓電力線傳播過程中具有極高的衰減量、極強的噪聲及較高的畸變量，因此低壓電力線一直沒有被認為是比較理想的通訊媒介。但是，隨著科技生產力和代通訊技術的深入發展，低壓電力線載波通訊成為可能，對低壓電力線載波通訊技術來說，最核心的是要設計出具有強大功能的電力線載波專用的芯片，在這種情況下，將擴頻載波通信技術用于低壓電力線數據通信中，目前通常使用具有特色的美國Intellon公司的P200擴頻載波芯片。對窄帶通信相比，擴頻通信更具有優勢，具體表現在下述幾方面：擴頻通訊具有極強的抗干擾能力，更具有可靠性，主要是通過犧牲寬帶來實現此目的的，尤其是對于信道特性惡劣的低壓電網載波通信，采用這種技術具有最佳的優勢?；陔娏€載波技術的三表合一集抄系統中大部分采用這種方式，其組成原理圖，如圖2所示。

2.3 無線收發模塊

由于電力線載波不方便，在進行水表、氣表安裝時可以不使用電力載波線，可采用無線收發模塊nRF401，其具有下述幾個特點：

第一，發射功率大。在條件完全相同的情況下，為了確保數據信息傳遞的有效性和可靠性，可選擇使用發射拱了較高的產品，而nRF401的發射功率是同種類型產品中最高的；

第二，功耗低。很多收發芯片都應用在便攜式產品上，因此對功耗的選擇相當重要，應該根據具體的應用狀況選擇功耗低的產品，而nRF401是同類產品中發射功率最小的；

第三，收發芯片所需的外圍元件數量少。元件數量的多少直接決定系統的投入成本，因此選在芯片時應該選擇外圍元件少的芯片。

3 三表合一集抄系統實際應用中可能存在的問題及 解決措施

3.1 三表合一集抄系統實際應用中存在的問題

3.1.1 技術方面

三表合一集抄系統在具體實際應用過程中，技術方面可能存在問題的因素主要包括下述兩方面：

第一，許多系統在應用時沒有真正把握自動抄表的核心技術，最終導致系統在計量時準確性低、可靠性差；

第二，對三表合一系統的維護和保養做不到位，導致在后續使用過程中維護、維修工作量巨大。

3.1.2 管理方面

在應用中若三表合一系統過了保質期后，由于領導不重視，導致后續大量的維護資金難以真正落實到位，由于對系統缺乏及時維護，對系統的正常運行造成一定的影響。同時由于相關運行的各方，如開發商、物業公司、系統集成商等，沒有很好的協調各自的責、權、利關系，對三表合一集抄系統的正常運行造成一定的不利影響。

3.2 三表合一集抄系統應用存在問題的解決措施

3.2.1 管理方面

三表合一集抄系統能否得到廣泛應用關鍵取決于管理，這種技術通常以臺區作為劃分單位，即每個變壓器臺區中都需要安裝一個集中器及采器終端，水表、電表、氣表數據信息的上傳、統計、發行等都是按照臺區進行劃分的，因此只有規范的管理才能更好的推廣和使用集抄系統。因此臺區各級領導要重視管理，在人員、部門設置等方面做出相應的安排，以確保三表合一集抄工作的長期穩定運行。除此之外，為了確保三表合一集抄系統的順利推行，還必須要具有良好的用電秩序。

3.2.2 技術方面

第一，電力線載波技術三表合一集抄系統的順利實施要以良好健康的電力設備為基礎。由于受到各種因素的影響，國內10 kV配電網建設嚴重落后，尤其是國內低壓臺區的電力設備存在諸多問題，具體表現在下述幾方面：缺乏正規的變壓器配電室，導致很多設備無法進行良好的安裝；變壓器臺并非處在配電網區域的負荷中心，臺區半徑過大，導致數據傳輸半徑太大，數據信息傳輸過程中衰減嚴重；導線配置缺乏科學性、合理性，線路混亂，線路中的阻抗過大，信號衰減嚴重。經過近幾年的實踐證明，新建小區的配電設備狀況良好，各種技術參數合理，在這些新小區運行低壓載波抄表效果超過舊的低壓臺區。

第二，安裝過程至關重要。根據前述可知，要安裝三表合一的集抄系統，必修要對大量的設備進行更換和安裝，如采集器、終端設備等。在采集終端設備安裝時，一定要做好下述幾方面：

其一，建議使用5種不同顏色的脈沖線為一組，并且將這些脈沖線交替排列，不同顏色的線對應不同的表，這樣一旦發生任何故障就能及時進行處理和維護；

其二，在進行安裝時要尤其重視采集器和電表的接線是否按照相對應的順序進行，若沒有按照順序進行，就可能會發生數據信息統計錯誤的狀況；

其三，采集終端電源不能隨意安裝，通常要將這些電源安裝在開關或者端子的電源側，以避免出現在發生采集器斷電故障時數據漏采集相關信息；

其四，對安裝的裝置進行初始化設置時要進行詳細仔細的檢查，防止出現表底漏入的狀況，確保其完全正確，最大限度的減少工作量，確保系統的穩定、可靠運行。

第三，集抄數據正式進入MIS發行電費前要進行認真、仔細的核對，確保數據信息的完全準確性和可靠性。在整個臺區內的所有問題都解決完成后，才可以將集抄系統投入正式運行。為了確保集抄系統止與發行表起數據信息的連續性，在上傳發行MIS發行之前，要進行集抄、手抄的仔細對比，確保數據信息的準確性，一旦發現錯誤要及時進行更正，確保集抄系統的正式投入運行。

4 結 語

綜上所述，電力線載波系統在三表合一中具有重要的作用，不僅能實現各種類型數據信息的遠程自動采集、集中、交費管理、用電統計等，對配電網推進自動化，提供經濟效益方面具有重要作用。然而由于各種因素的影響，國內目前三表合一集抄系統的發展水平較低，要實現大面積的推廣使用，系統可靠性、數據傳輸質量還要亟待提高。

參考文獻：

[1] 裴中愛.水電氣暖四表聯網遠程抄表系統的設計[D].青島：山東科技大 學，2012.6.

[2] 丁藝.一種用于自動抄表的四表集中器[J].電測與儀表，2012.（11）：

54-56.

[3] 王贊基.電力線擴頻載波通信技術及其應用[J].電力系統自動化，2013.

（9）：32-34.