试析全光纤用电集抄信息传输系统

孙航 欧新 赵云斌 王轶群 郝凤柱

摘要：伴随我国电力供给日益提速，“全光纤用电集抄信息传输系统”作为用电信息采集、掌握、统计手段之一，其重要性不言而喻。通过近年来大多研究发现，“全光纤用电集抄信息传输系统”研究的科学性与优化性对用电信息统计、故障发现、问题排查影响颇大。本次研究将全光纤用电集抄信息传输系统进行分析研究，为下一步工作开展提供依据参考。

Abstract： With the increasing speed of China's power supply， "all-fiber power meters collecting information transmission system" as one of the means of collecting， mastering and counting electricity information， its importance is self-evident. Through the research in recent years， the scientific and optimization research of "all-fiber power meters collecting information transmission system" has a great influence on the use of electricity information statistics， fault detection and problem investigation. This study will analyze and study the all-fiber power meters collecting information transmission system， and provide reference for the next step.

关键词：全光纤;用电;信息传输;系统

Key words： all-fiber;electricity;information transmission;system

中图分类号：TM76                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）34-0224-03

1  用电信息采集系统概述

随着我国科学技术不断发展，用电信息采集作为对用电量、综合数据搜集、掌握及统计的重要模式，其重要性不言而喻。据相关资料数据整理发现，当下我国生产、生活用电量逐渐增大[1-2]。电力产业及相关领域发展也逐渐向多元化、科技性发展。用电信息采集系统不是单一片面的简单流程，而是更为科学、合理的系统布局。需要集成多种功能模块与有效保障，通过电子装置、感应装置、控制装置、采集装置、通信装置等进行协同配合，其主要技术包括：通信技术、电量计量技术、用电异常分析警告技术、电力营销技术、电力负荷控制技术等。并将上述技术进行科学应用，形成一体化实时采集数据信息分析、处理系统。在通信载体方面主要以公用电话网、移动通信网、230MHz无线网、光纤网络等为主。在数据通讯方面多为采用多种通讯方式来得以实现。用电信息采集系统的功能包括线损分析、电能量效率及质量监测、无功电压管理、异常信息分析判断、远程控制及数据采集、负荷监控管理等。因此，用电信息采集系统在日常用电量管理中十分重要[3]。

2  全光纤用电集抄信息传输系统的优势及特点

全光纤用电集抄传输系统是当下我国较为常见的用电信息统计系统，其主要优势如下：第一、总体成本较低，全光纤用电集抄信息传输系统主要由集中器、主站系统、光分合路器、智能电表等组织。上述设备成本相对较低，且功能大、组织简单，使总体成本投入不高。第二、具有加强的稳定性，全光纤用电集抄传输系统整体稳定性较强，且可以对电磁波及相关因素进行抵抗，起到极大的抗干扰效能。第三、通信速率快，由于采用全光纤材料，该系统通信速率相对于传统设备速度较快，并在运行、维护等方面也相对简单，技术含量不高，方便对其进行快速维修与有效保障。全光纤用电集抄信息传输系统特点主要从智能化、远程化、速度化、精准化、稳定化五方面体现。

3  全光纖用电集抄信息传输系统项目及技术具体分析

3.1 系统技术关键点

第一、低成本收发器的稳定性可靠性，灵敏度，光功率特性、传输距离、寿命等是本项目研究的难点。成本控制是后期大量推广的关键，主要是塑料光纤模块（集中器和电表），塑料光纤收发器的灵敏度和传输距离是能否适应各种应用场景的关键，低成本收发器芯片的研发也是本项目的技术关键。第二、塑料光纤的工程环境适应性，由于现有市面塑料光纤外被层薄，在距离超过50米以上时，抗拉力明显不足，因此，研发工程实用化的塑料光纤光缆也是推广塑料光纤一个难点。第三、如何发挥塑料光纤芯径大，对接容易的优点，简化接线施工技术要求，颠覆欧美现有技术，进行收发器结构创新是非常有价值的。第四、研究基于塑料光纤通讯的复杂网络组网算法，以及基于算法基础上的网络功能实现是关键。第五、支持基于故障定位和采集信道主备保护，同时结合APP电子工单的运维云平台管理方案。第六、支持未来十年智能台区和电表的任何新应用扩展能力。第七、基于塑料光纤的用户互动终端的软硬件设备研发以及应用功能扩展。

3.2 全光纤用电互动支撑信息平台扩展功能分析

第一、塑料光纤抄表的光缆故障定位技术研究，当现场光缆因人为原因中断时，系统应能实时发现故障，并通知运维人员及时维修。第二、塑料光纤抄表的远程费控技术研究，塑料光纤的引入让通信通道非常稳定，使远程费控的实现成为可能，根据645协议中的远程分合闸命令，对加密的电表进行分合闸，实现远程费控。第三、基于塑料光纤的台区实时线损监测功能技术研究，基于塑料光纤的台区信息采集系统出了抄收电表冻结电量、远程费控等基本功能以外，还可以扩展多种应用功能，比如台区实时线损，可以每15分钟采集一次实时用电数据，计算一次台区线损，从而及时发现任何用电异常;也可以扩展支持分段线损计算功能，从而可以定位线损过大的区域，便于查找和整改，为降低线损带来有效的技术支撑手段，图1为全光纤用电互动支撑信息平台。

3.3 全光纤通信中的软、硬件系统

塑料光纤集抄系统由主站后台、集中器、集中器POF模块、POF采集器、POF表模块、电表以及塑料光纤组成。

主站后台沿用传统的集抄后台，通过GPRS或以太网将命令下发到集中器（传输规约为GDW1376.1协议）;集中器处理该命令，并将实时命令（如读取实时电量、停送电等）下发给集中器POF模块（传输规约为GDW1376.2协议），集中器POF模块将命令转换为DLT645协议，通过塑料光纤向主回路双芯闭环上的POF采集器发送，POF采集器将命令转发给次回路单环上的电表，即表箱内的所有电表，电表反馈的结果则经过POF采集器、集中器POF模块、集中器上传给集抄后台。

3.4 具体布线方案

塑料光纤（POF）能够很容易地通过狭小的穿线管，任意弯曲不影响通信，同时自带屏蔽和保护层;无需考虑串扰和噪声的抑制，很容易安装。同时，POF不用抛光也能达到很好的连接效果，简单的切割工具即可实现维护，不用为了连接而采用专门的类似石英光纤的熔接设备，可以很容易地剪断和连接。相较于石英光缆，POF光缆更加柔韧耐用，弯曲半径也小，POF能够经受更大的震动。POF光缆的直径要比TP双绞线至少小50%，因此布线所占的空间要小;同时重量轻，POF要比五类线至少轻4倍，因此可以节省装运成本。

考虑到现场的各种情况，在POF成缆时，需要考虑抗拉性，在POF外增加一层抗拉的材料;同時如果POF光缆暴露在室外环境，还需要考虑长期的日晒雨淋下的寿命。切割工具要求能适应各种直径的光纤，简单易用，易于携带。

3.5 新功能分析

双纤闭环的塑料光纤抄表系统，在任何一段光纤中断的情况下，不会影响抄表功能;但如果有两个故障点，则故障点之间的电表将形成孤岛，抄表会失败。为了保证集抄系统的稳定性，达到100%的抄表成功率，当第一个故障点出现时，系统需要立即定位故障，并及时通知运维人员进行维修。

4  全光纤用电集抄信息传输系统特色功能

首先，全光纤用电集抄信息传输系统可以实现故障实时定位，传统系统中无法对其故障位置进行精准定位，导致运维工作一度陷入困境。而该系统可以对一级环路、二级环路进行逐一检测。一旦出现问题集中器通信模块会快速发出信号，将其心跳帧传输到光分合器。此时，光分合器会迅速对该帧进行检测，如发现心跳帧出现丢弃情况，会将其故障地址信息上报到集中器，在经过集中器向主站上报，进而实现了对各级环路故障定位重要作用。其次，优化运维，全光纤用电集抄传输系统在运维方面也十分具有自身特殊性，它简化了运维流程与实时步骤，提升了运维效率与质量。主要以运维APP为代表。运维APP可以通过蓝牙同集中器通信模块进行关联，这样就可以对现场采集情况与设备运行状况进行全面掌握、实时监控。一旦出现故障，该APP会以动画、图形等立体形式展示到界面中去，让检测、维修人员更为直观立体的了解故障节点、问题所在，为下一步的故障排查打下重要基础。最后，停电上报。停电上报功能是该系统主要特殊之一。用户在用电过程中一但发生停电情况，系统主站会第一时间发出报警，工作人员就会在第一时间赶赴现场，对故障问题、风险情况等进行处理、排查。从某种程度上提升了电力公司服务质量及优化发展，为企业的规模壮大提供更为广阔的延续空间。

5  结论

综上所述，通过对试析全光纤用电集抄信息传输系统进行分析研究，主要包括：用电信息采集系统概述、全光纤用电集抄信息传输系统的优势及特点、全光纤用电集抄信息传输系统项目及技术具体分析，其包括系统技术关键点、全光纤用电互动支撑信息平台扩展功能分析、全光纤通信中的软、硬件系统、具体布线方案、新功能分析、全光纤用电集抄信息传输系统特色功能等，通过本次研究分析，提出了全光纤用电集抄传输系统的重要性、技术性与功能性，为下一步工作开展奠定坚实基础。

参考文献：

[1]王毅，马金涛，陈迪峰，等.全光纤用电集抄信息传输系统[J].电力系统装备，2017.

[2]杨爱冰，周阳，周克，等.全光纤网络在智能用电信息采集系统中的应用[J].实验室研究与探索，2017（3）.

[3]张成文，门志勇，单毅，等.一种基于光纤网络的用电信息采集系统[J].电力需求侧管理，2014（5）：59-61.