电力线载波技术在三表合一集抄的应用研究

陈毅敏

摘 要：文章首先分析了基于电力线载波技术的三表合一集抄系统框图及工作过程，其次对各个功能模块功能进行研究，最后对电力线载波技术在三表合一集抄系统应用提出了针对性的建议，以便能为三表合一大范围推广使用提供帮助。

关键词：电力线载波技术；三表合一；集抄

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）33-0052-02

目前国内很多小区的水表、气表及电表采用人工抄表收费的方式，这样不仅产生巨大的工作量，也容易发生较大的误差。随着宽带电力线通信技术的不断发展与成熟，由于其具有高速传输、可利用现有配网输电线路进行数据信息传输、即插即用等优势在抄表系统得到广泛应用，基于此，本文对电力线载波技术在三表合一集抄的应用进行研究。

1 电力线载波技术的三表合一集抄系统

1.1 系统框图

电力线载波技术的三表合一集抄系统组成，如图1所示，系统组成结构主要包括下述三部分：①数据采集。先通过光电传感器将各类数据信息转变为电信号，再经过数据采集器存储并等待抄表信号；②数据通信。将采集到的各种不同类型的数据信息电量通过电力线载波的方式及无线方式传输到集中器；③嵌入式网络。通过双绞线将集中器中的各类数据信息传输到相应的控制中心。

1.2 系统工作过程

基于电力线载波技术三表合一集抄系统的工作过程如下所示：数据采集模块通过对应的传感器采集不同类型的信号，然后将这些不同类型的信号经过计数与信号处理将其再转变为水、电、气信号并存储起来，等待抄表，不同类型信号经过电电力线或者无线收发模块传输到集中器，集中器内部具有较多模块，如电力线载波模块、网络模块、双音多频模块等，通过这些模块将存储的数据信息传输到营业管理中心计算机。这样在需要用到这些数据信息抄表时，就可以通过电子邮件发出抄表命令，经集中器到达各种采集器进而实现数据信息的采集。

2 电力线载波技术三表合一功能模块功能

2.1 信号采集模块

将电表、水表和气表经过电子计量后获得的数据信息通过馈线传输到集中器上，将这些数据信息经过各种处理后，如计数、信号处理等，将得到的数据信息进行动态存储，在需要的时候进行数据抄表。为了实现抄表系统最前端信道具有较小的工程量，数据信息传输质量可靠、准确，传输距离相对较近，并能在多种场合正常工作使用的要求，通常采用电力线载波信道。

2.2 电力线载波模块

在20世纪60年代，对10 kV以上中高压电力线作为信号传输通道的电力线载波电话得到大范围的应用，科学家对于高压电力线载波技术进行数据信息传输研究的相当深入，实践应用也比较成熟。然而，在低压220 V/380 V低压电力线上进行数据信息的传输研究并不深入，由于低压进行数据信息传输的特性与高压传输具有明显的区别，具体表现在下述几方面：工作环境比较复杂、数据信息传输线路阻抗小、信号衰减强、极易受到外界信号的干扰及时变性大等，再加上数据信息在低压电力线传播过程中具有极高的衰减量、极强的噪声及较高的畸变量，因此低压电力线一直没有被认为是比较理想的通讯媒介。但是，随着科技生产力和代通讯技术的深入发展，低压电力线载波通讯成为可能，对低压电力线载波通讯技术来说，最核心的是要设计出具有强大功能的电力线载波专用的芯片，在这种情况下，将扩频载波通信技术用于低压电力线数据通信中，目前通常使用具有特色的美国Intellon公司的P200扩频载波芯片。对窄带通信相比，扩频通信更具有优势，具体表现在下述几方面：扩频通讯具有极强的抗干扰能力，更具有可靠性，主要是通过牺牲宽带来实现此目的的，尤其是对于信道特性恶劣的低压电网载波通信，采用这种技术具有最佳的优势。基于电力线载波技术的三表合一集抄系统中大部分采用这种方式，其组成原理图，如图2所示。

2.3 无线收发模块

由于电力线载波不方便，在进行水表、气表安装时可以不使用电力载波线，可采用无线收发模块nRF401，其具有下述几个特点：

第一，发射功率大。在条件完全相同的情况下，为了确保数据信息传递的有效性和可靠性，可选择使用发射拱了较高的产品，而nRF401的发射功率是同种类型产品中最高的；

第二，功耗低。很多收发芯片都应用在便携式产品上，因此对功耗的选择相当重要，应该根据具体的应用状况选择功耗低的产品，而nRF401是同类产品中发射功率最小的；

第三，收发芯片所需的外围元件数量少。元件数量的多少直接决定系统的投入成本，因此选在芯片时应该选择外围元件少的芯片。

3 三表合一集抄系统实际应用中可能存在的问题及 解决措施

3.1 三表合一集抄系统实际应用中存在的问题

3.1.1 技术方面

三表合一集抄系统在具体实际应用过程中，技术方面可能存在问题的因素主要包括下述两方面：

第一，许多系统在应用时没有真正把握自动抄表的核心技术，最终导致系统在计量时准确性低、可靠性差；

第二，对三表合一系统的维护和保养做不到位，导致在后续使用过程中维护、维修工作量巨大。

3.1.2 管理方面

在应用中若三表合一系统过了保质期后，由于领导不重视，导致后续大量的维护资金难以真正落实到位，由于对系统缺乏及时维护，对系统的正常运行造成一定的影响。同时由于相关运行的各方，如开发商、物业公司、系统集成商等，没有很好的协调各自的责、权、利关系，对三表合一集抄系统的正常运行造成一定的不利影响。

3.2 三表合一集抄系统应用存在问题的解决措施

3.2.1 管理方面

三表合一集抄系统能否得到广泛应用关键取决于管理，这种技术通常以台区作为划分单位，即每个变压器台区中都需要安装一个集中器及采器终端，水表、电表、气表数据信息的上传、统计、发行等都是按照台区进行划分的，因此只有规范的管理才能更好的推广和使用集抄系统。因此台区各级领导要重视管理，在人员、部门设置等方面做出相应的安排，以确保三表合一集抄工作的长期稳定运行。除此之外，为了确保三表合一集抄系统的顺利推行，还必须要具有良好的用电秩序。

3.2.2 技术方面

第一，电力线载波技术三表合一集抄系统的顺利实施要以良好健康的电力设备为基础。由于受到各种因素的影响，国内10 kV配电网建设严重落后，尤其是国内低压台区的电力设备存在诸多问题，具体表现在下述几方面：缺乏正规的变压器配电室，导致很多设备无法进行良好的安装；变压器台并非处在配电网区域的负荷中心，台区半径过大，导致数据传输半径太大，数据信息传输过程中衰减严重；导线配置缺乏科学性、合理性，线路混乱，线路中的阻抗过大，信号衰减严重。经过近几年的实践证明，新建小区的配电设备状况良好，各种技术参数合理，在这些新小区运行低压载波抄表效果超过旧的低压台区。

第二，安装过程至关重要。根据前述可知，要安装三表合一的集抄系统，必修要对大量的设备进行更换和安装，如采集器、终端设备等。在采集终端设备安装时，一定要做好下述几方面：

其一，建议使用5种不同颜色的脉冲线为一组，并且将这些脉冲线交替排列，不同颜色的线对应不同的表，这样一旦发生任何故障就能及时进行处理和维护；

其二，在进行安装时要尤其重视采集器和电表的接线是否按照相对应的顺序进行，若没有按照顺序进行，就可能会发生数据信息统计错误的状况；

其三，采集终端电源不能随意安装，通常要将这些电源安装在开关或者端子的电源侧，以避免出现在发生采集器断电故障时数据漏采集相关信息；

其四，对安装的装置进行初始化设置时要进行详细仔细的检查，防止出现表底漏入的状况，确保其完全正确，最大限度的减少工作量，确保系统的稳定、可靠运行。

第三，集抄数据正式进入MIS发行电费前要进行认真、仔细的核对，确保数据信息的完全准确性和可靠性。在整个台区内的所有问题都解决完成后，才可以将集抄系统投入正式运行。为了确保集抄系统止与发行表起数据信息的连续性，在上传发行MIS发行之前，要进行集抄、手抄的仔细对比，确保数据信息的准确性，一旦发现错误要及时进行更正，确保集抄系统的正式投入运行。

4 结 语

综上所述，电力线载波系统在三表合一中具有重要的作用，不仅能实现各种类型数据信息的远程自动采集、集中、交费管理、用电统计等，对配电网推进自动化，提供经济效益方面具有重要作用。然而由于各种因素的影响，国内目前三表合一集抄系统的发展水平较低，要实现大面积的推广使用，系统可靠性、数据传输质量还要亟待提高。

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