微功率無線集抄技術在水產養殖用戶數據采集中的應用

王冬梅

(廣東電網公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

微功率無線集抄技術在水產養殖用戶數據采集中的應用

王冬梅

(廣東電網公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

首先對微功率無線數據傳輸技術的應用背景及無線通信建設的特點進行了介紹，隨后分析了微功率無線通信方式的特點，最后就其實際的應用經濟性進行了探討。

微功率無線通信；水產養殖用戶；數據采集；實時監控

0 引言

水產養殖用戶計量電能表大都安裝在空曠的魚塘旁邊，戶與戶之間距離分散，尤其是雨季大風季節，道路泥濘，給供電企業一線員工的維護與抄表工作帶來了困難，而且電能表箱安裝在露天環境，造成電能表的故障率較高。當發生故障時，在一個抄表周期內無法及時發現。由于水產養殖用戶的用電負荷是隨著養殖規模的情況隨時改變的，供電企業很難掌握負荷規律，在電能表故障后電量追補非常困難，一方面造成追補電量失準，另一方面造成客戶投訴，給電費回收帶來不利因素。

為了提升營銷精益化管理能力，加強營銷服務質量改進，推動營銷管理技術進步，實施水產養殖用戶計量自動化集中抄表成為目前迫在眉睫的工作。

1 應用背景

目前居民電表數據抄收方式有485總線抄表、低壓電力線載波抄表。近幾年，隨著無線通信技術的進步，電能表的無線抄表技術逐漸在供電企業廣泛應用。

從歷年使用情況看，雖然485總線抄表可靠性高，但需鋪設線纜，對現場施工要求高，不具備推廣性。目前低壓電力線載波技術在國內廣泛應用，在整體抄讀成功率、穩定性、實時性方面都有了較大的提升，但仍有不足之處。首先由于用電網絡缺乏嚴格的管制，電網中可能隨時產生能量干擾雜波，這種干擾雜波能量大、持續時間長、分布面廣，對低壓載波數據傳輸系統造成了很大的障礙，使通信的穩定性和一致性大為削弱；其次是低壓配電網的阻抗特性隨著用電負荷變化而變化，載波電路難以適應如此大的阻抗波動，造成傳輸效率很低；另外受區域環境條件限制，低壓電力線載波傳輸通常只能在同一臺區變壓器下，而對于多臺變密集型供電居民小區，載波方案不易實地施工，由于計量自動化系統需實時遠程監控，實時數據采集，數據傳輸長度大，造成通信速率及實效性低，對窄帶載波傳輸是無法穿越的障礙，造成遠程抄表的成功率大大降低。

微功率無線數據傳輸技術的應用解決了低壓載波出現的問題。2005年國家工業信息化產業部重新修訂了無線電管理條例，明確規定UHF頻段的470～510 MHz作為“民用無線電計量”頻段。國家電網公司2009年12月頒布的《電力用戶用電信息采集系統技術規范》中，也明確了微功率無線數據傳輸技術是實現自動抄表的技術之一。微功率無線抄表設備使用不需要額外鋪設電纜，安裝維護方便。由于傳輸速率快(數據傳輸速率可達9 600 b/s)、實時性高，提高了智能電網末端管理的通信能力，實現了遠程監控、遠程計費、時段通知等遠程管理功能，尤其在電能表安裝比較分散的養殖場，無線抄表技術的優勢更加突出。

2 微功率無線通信建設的特點

2.1 無線通信具有網絡化、智能化、高可靠性的特點

微功率無線方案與低壓電網復雜的特性無關，通過優化設計使無線方案適應現場的各種環境；無線集成電路技術的發展，為高集成度應用系統的低成本研制提供了保障；由于微功率無線通信效果受樓宇分布、建筑格局與墻磚材質、集中器和電表安裝位置等環境的影響，使數據采集效果與有線通信效果相比有很多不足之處。但在比較空曠的地方，微功率無線抄表技術發揮了它的優勢。在安裝施工和后期維護方面，微功率小無線方案降低了施工難度和后期維護工作量。

2.2 對無線通信距離有一定的要求

無線通信的距離范圍是隨著環境和地理條件而變化的，最遠的是海平面及陸地無障礙的平直開闊地，其次是郊區農村、丘陵、河床等半障礙、半開闊環境，而通信距離最近的是城市樓群中或群山中。所以說障礙物越密集，對無線通信距離的影響就越大，特別是金屬物體的影響最大。

2.3 影響無線通信效果的因素

對無線通信設備的通信距離有影響的設備有電磁環境直流電機、高壓電網、開關電源、電焊機、高頻電子設備、電腦、單片機等。由于在產品容許的環境工作溫度范圍內，溫度升高會導致發射功率減小及接收靈敏度降低，從而減小通信距離，所以空氣干燥時通信距離較遠，空氣潮濕(特別是雨、雪天氣)時通信距離較近。天線距離地平面的高度高對無線通信效果也有明顯的影響。在各種條件相同的前提下，天線距離地平面的高度越高，通信距離越遠。目前很多城市的通信設備安裝在地下室，在這種條件下，通信效果最差，必須將天線引接到樓上或進行信號覆蓋。從實際經驗來看，提高天線的高度比增大發射功率對通信距離的影響要大得多。

3 微功率無線通信方式特點

實現水產養殖用戶低壓集中抄表，首先要解決數據采集中的通訊問題，微功率無線技術方案為實現水產養殖用戶低壓集中抄表提供了技術保證。微功率無線通信方式對比其他通信方式具有以下特點：(1) 實時性強：微功率無線集抄設備(集中器、采集器)在我國有著廣泛的應用。使用的無線通信頻率是民用無線計量頻率(470～510 MHz)，功率不超過50 mW。單個微功率模塊的傳輸半徑在開闊地可達到500～1 000 m，集中器的覆蓋半徑最大可達1.5 km。水產養殖用戶基本都在方圓1 km之內，完全能滿足集中采集的需求。(2) 微功率無線電表模塊與目前載波智能電表完全兼容，后臺主站配置上跟載波模式完全一樣，電能表軟件設置也無需改動，安裝在現場后，將數據直接發送到目前已使用的計量自動化系統，數據將進行統一管理。(3) 適應性強：由于水產養殖用戶基本集中在一個臺區，可采用一個臺變安裝一只集中器，每個用戶安裝一個采集器的模式，但是用戶電表的臺區歸屬關系復雜，也可在一個臺區內使用多臺集中器，可跨臺區抄表。微功率無線集中器上行通信采用移動公司的GPRS公網，下行通訊采用微功率無線。

4 實施應用

我們選取一個臺區，均由養殖用戶組成，經過現場勘察發現，用戶電能表安裝比較分散，離變壓器最遠距離約為600 m。臺區安裝的是三相多功能電能表，共計26戶。

設備配置方案如表1所示。

表1 設備配置方案

采用方案是微功率無線集中器+微功率無線采集器+多功能電能表，使用微功率無線采集器通過電能表的485端口采集數據，數據采集后通過微功率無線傳輸給集中器，再由集中器通過GPS通訊發送至計量自動化系統主站，進行數據的應用與監控。

5 應用經濟性分析

微功率無線通訊技術在水產養殖用戶抄表工作中的應用，大大提高了電能計量的準確率和抄表效率及正確率。經過小范圍試點初步計算，抄表人員可減少60%～80%，計量準確率可提升40%～60%。

(1) 通過實現遠程抄表，解決了偏遠農村地區抄表難題，降低了工作人員的戶外工作難度，提高了抄表工作效率。(2) 由于可以實時監控電能表的運行狀態，提供用于故障換表的電費追補依據，減少和避免了計量差錯。(3) 提高了電能計量的準確率，做到了數據準確，實時可查，杜絕了人工抄讀電表出現錯誤的情況，現場檢查電表，可以及時發現電表故障或者用電異常的情況。(4) 減少了用戶糾紛，更加準確地實行階段收費，集中器每天保存零點凍結，收費依據更精確。實時補抄，用戶提出異議時可以實現實時抄讀電表，避免了上門核實等繁瑣工作。(5) 可以實現遠程拉合閘，對于欠費用戶可以遠程停電、復電。

6 結語

針對水產養殖用戶的用電特點，采用微功率無線集抄技術，實現對客戶用電信息的高效、快速和可靠采集，對供電企業提升營銷管理技術水平起到重要作用。

[1] 韓東波.電能量遠程計量系統在電力計量中的應用[J].科技與企業，2012(14)

[2] 陳博，徐建政，劉霄.新型微功率無線抄表技術[J].電力自動化設備，2011(5)

[3] 莊克玉，胡繼珍，張超.低壓電力無線集中抄表系統數據采集終端設計[J].微型機與應用，2009(9)

2014-09-05

王冬梅(1964—)，女，山東人，工程師，從事供電企業市場營銷電能計量管理工作。