有线网络与微功率无线双模通信方式的应用研究

王雷　赵俊红　王轶

摘 要：随着智能电网概念的提出和至今逐渐步入全覆盖的低压集抄系统的建设，电网改造和建设的目标始终一致：将配电网末端的每一个需要监视、控制、管理的运行维护环节数字化、智能化，通过网络化的信息通信平台进行数据的交互和整合，使配电网的运行管理由“静态”模式转变成“动态”模式，并具备康复自愈和优化、用户参与、灵活的供用电方选择等特征，实现电网的安全、高效、可靠和弹性的运行管理。要实现这些目标，不断寻求新型先进的通讯方式仍然是重中之重。

关键词：智能电能表；信息采集；通讯方案；微功率无线

1 目前电力集抄系统的建设概况

昆明供电局于2009年底开始低压电力集抄系统建设，在系统建设过程中，特别注重低压电力集抄系统的通讯方式，不断寻求新型先进的通信方式，努力实现智能电网提出的总体目标。至今为止，一共使用了以下几种通信方式：电力线窄带载波、电力线窄带载波+RS485、电力线宽带载波、微功率无线、有线网络+RS485。

自从2015年推广使用有线网络集抄方案后，每个有线网络集抄方案台区的抄表率达到99.99%。有线网络通信速率高，稳定性强，为以后实现电网的预付费、实时大数据采集及分析等功能，提供可靠的采集通信通道。但在推广的过程中，也遇到一些难题，如小区里面的散表抄读难题。每个一个小区都存在分布零散的单表或者商铺电表。如果使用有线网络方案抄读，必须每只电能表需要牵引一条网线，分配一个固定IP，安装一个有线网络采集器进行单独抄读，施工难度大，投入成本大，经济效益低。

针对小区的零散表的抄读，昆明供电局与集抄厂家反复研究和现场测试实践，最终推行一种多通信结合的通信方式：有线网络+RS485+微功率无线结合的双模方案。对原本的有线网络通信方式进行有效的补充，同时保留了整套通信方式的高速率和稳定性强的特点。

2 智能电表本地通信的主要方式

2.1 光纤通信

光纤通信也称为有线网络通信，包括标准的以太网（10Mbit/s）、快速以太网（100Mbit/s）和10G（10Gbit/s）以太网。有线网络通信具有稳定、高速等优点，实现用户数据大量快速抄读，实时远程控制，可靠性高，但需要重新布置网线，施工复杂。

2.2 微功率无线

微功率无线通信使用475Mhz频率，属于民用计量的免费频段范围内。无需申请，无需产生通信费用。采用自组网方式，先进的网状网络拓扑结构，每个节点都拥有多条备用路径，且网络可实现自维护、自修复，更好地适应各种复杂、多变的现场环境，通信速率高达19200bps。但受障碍物的影响，信号衰减较大。对于小范围，短距离的自组网通信，具有通信稳定，传输速率高的优点。

2.3 RS485总线技术

RS485总线技术数据传输较为成熟、可靠，由于芯片带载能力和有线连接方式，传输距离收到限制。RS485最大的通信距离约为1219m，最大传输速率为10Mbps，传输速率与传输距离成反比，在100Kbps的传输速率下，才可以达到最大的通信距离，如果需传输更长的距离，需要加485中继器。

2.4 电力线载波技术

目前国内普遍使用低压窄带载波通信技术，是指载波信号频率范围≤500kHz的低压电力线载波通信，数据传输速率较低。采用这种通信方式时无需另外铺设通信线路，安装方便，适应性好，可以方便地将电力通信网络延伸到低压用户侧，实现对用户电表的数据采集和控制。因为电力线信道具有信号衰减大、噪声源多且干扰强、受负载特性影响大特性，从而降低了低压窄带载波通信的可靠性，使其推广应用遭遇一些技术障碍，需要在应用时采用软、硬件技术结合完成组网优化。因此低压窄带载波通信方式适用于电能表安装位置分散、布线困难、用电负载特性变化较小的台区。

3 双模通信方案介绍

双模通信方式是昆明供电局正在试验的一种新型通信方式，结合了多种通信方式的优点，同时也互补解决了单种通信方式的局限性。

有线网络集抄补充方案——微功率无线方案是针对小区的分布零散电表抄读而推行的一种方案。集中分布的电能表仍然采用有线网络+RS485总线的抄读方式进行抄读。零散分布的电能表采用有线网络+微功率无线+RS485的抄读方式进抄读。

双模通信方式将多种通信方式结合在一起，解决了光纤通信时零散用户表的抄读问题，由于零散用户表具有少量，小范围，短距离的分布特点，所以双模通信方式也保持了原有的稳定，高速的优点，具有实时强，通信可靠等特点。

4 双模通信方案与其他通信方案的对比（见表1）

5 试点建设

研究试点应用于东方玫瑰园小区，在22栋1单元原有的有线网络采集器RS485端口连接1只微功率无线路由器，与原有的12只RS485表同一总线；22栋一单元门口的装有3只单相电能表的表箱采用1只微功率无线二型采集器全部抄读；剩余的43块分散的商铺电能表采用微功率无线单相通信模块直接插入电能表进行抄读。

微功率无线路由器对下联的46块分散商铺电能表进行无线智能组网，然后通过微功率无线通信方式进行抄读，然后通过RS485总线与有线网络采集器进行通讯，实现微功率无线补充方案的抄表动作。

通过原有的有线网络采集器上行通道，无需新增有线网络通道及有线网络采集器设备。利用微功率无线智能组网，无线传输速度最大达到128Kbps，可以匹配有线网络传输速度，抄表稳定、快速。试点建设之后，抄表率一直保持100%。

6 结束语

要完成智能电网的总体目标，必须继续寻求更加先进的通讯方式，同时也需要根据用户不同的分布地理环境，而选择合适的通讯方式。有线网络+微功率无线通信方式作为有线网络的补充方案，解决了分散用户的抄表难题，保持了通信方式的高速率和稳定性强的特点，适于推广使用。