韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著(zhù)計量自動(dòng)化系統的逐步完善，電網(wǎng)全用戶(hù)表碼信息采集成為系統數據得以深化應用的重要基礎。利用無(wú)線(xiàn)公網(wǎng)通信是目前實(shí)現遠程抄表的主要手段之一，但仍存在公網(wǎng)難以覆蓋的偏遠山區、公網(wǎng)信號屏蔽地下室或弱信號區域，無(wú)法實(shí)現遠程抄表，無(wú)公網(wǎng)信號問(wèn)題成為解決遠程抄表的首要難題。列舉了4種解決無(wú)信號區域遠程抄表解決方案，詳細對比說(shuō)明各技術(shù)特點(diǎn)，供專(zhuān)業(yè)人員參考、借鑒，達到解決實(shí)際抄表問(wèn)題的目的。

關(guān)鍵詞：計量自動(dòng)化系統；遠程抄表；無(wú)線(xiàn)公網(wǎng)；無(wú)信號區域

0.引言

隨著(zhù)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，各行業(yè)加強智能化建設也邁向新的臺階。目前，無(wú)線(xiàn)公網(wǎng)在配電自動(dòng)化和計量自動(dòng)化中的應用都頗為廣泛，促進(jìn)了供電企業(yè)抄表方式的轉變[1]。為此，供電企業(yè)加快智能電表和低壓集抄全覆蓋工作，逐步取消人工抄表模式，實(shí)現全量客戶(hù)自動(dòng)化模式抄表，以適應新一輪電力體制改革新要求，提升企業(yè)管理水平，提高工作效率[2-4]。公網(wǎng)無(wú)信號區域大部分為偏遠山區，人工抄表耗時(shí)費力且人身風(fēng)險較大。顯然，解決公網(wǎng)無(wú)信號區域的遠程抄表問(wèn)題是必行之舉。

1.計量自動(dòng)化系統

搭建計量自動(dòng)化系統以實(shí)現電能量數據的遠程采集。這套系統是數據采集、通信通道、數據庫、應用分析、前端WEB展現等多模塊的有機組合。數據采集是計量自動(dòng)化系統主站*基本業(yè)務(wù)，采集終端將存儲的電能表數據通過(guò)上行通信傳送至計量主站（上行通信方式包括廠(chǎng)站調度數據網(wǎng)通道、專(zhuān)線(xiàn)通道、撥號通道、公網(wǎng)等多種），計量主站對上傳的數據進(jìn)行處理和平臺展現，并發(fā)送相應采集任務(wù)指令至采集終端。因此，終端與電表之間的下行通道，與主站之間的上行通道，兩通道鏈路的穩定可靠傳輸是整個(gè)計量自動(dòng)化系統良好運行的基礎。計量自動(dòng)化系統可進(jìn)行自動(dòng)抄表率、終端在線(xiàn)率、數據完整率等多項指標統計。借助系統統計指標，基層運維人員可有針對性的加強現場(chǎng)運維，提升電能量數據采集完整性、可靠性。

1. 采集終端遠程抄表實(shí)現過(guò)程

2. 變電站電能表數據采集，廠(chǎng)站終端與電能表通過(guò)RS485進(jìn)行下行通信，廠(chǎng)站終端將采集的電能量數據通過(guò)調度數據網(wǎng)實(shí)現與計量主站的雙向通信。廠(chǎng)站側電能量數據采集通信可靠[5]。

3. 專(zhuān)變用戶(hù)電能量數據采集，負控終端與電能表通過(guò)RS485進(jìn)行下行通信，負控終端內置GPRS通信模塊，使用SIM卡，通過(guò)無(wú)線(xiàn)公網(wǎng)（移動(dòng)、聯(lián)通、電信），實(shí)現計量主站與負控終端的雙向通信。

4. 公變臺區考核戶(hù)電能量數據采集，配變終端可直接計量，數據通信方式與負控終端通信方式相同[6]。

（4）集中器電能量數據采集，集中器與電能表可通過(guò)多種方式實(shí)現下行通信，較為常用的是電力載波、微功率無(wú)線(xiàn)、RS485總線(xiàn)等，集中器上行通信部分則與負控終端通信方式相同。無(wú)線(xiàn)公網(wǎng)因覆蓋范圍廣、無(wú)需額外投資、維護成本低而被廣泛應用，但單一通信始終牽制著(zhù)電能量數據的實(shí)時(shí)采集，影響數據傳輸的可靠性。

3.公網(wǎng)信號盲點(diǎn)遠程抄表解決方案

對抄表所在區域現場(chǎng)環(huán)境、公網(wǎng)信號情況、改造投資預算等多維度考量，采取有針對性的解決技方案。

3.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

NB-IoT、LoRa物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是當前研究的熱點(diǎn)方向，是解決日漸擴展的高級采集業(yè)務(wù)時(shí)下行通道阻塞的一種通信方案，現已在水表、燃氣表、電表等多領(lǐng)域的數據采集應用中有初步嘗試。NB-IoT通信方式技術(shù)特點(diǎn)：是將通信模塊直接置于智能電能表中，免去集中器中間環(huán)節，避開(kāi)下行通信帶寬受限瓶頸，實(shí)現電表與主站層的直接通信，兼容2G、3G、4G、5G通信網(wǎng)絡(luò )。

NB-IoT對聯(lián)通、電信、移動(dòng)、廣電有專(zhuān)門(mén)的頻段，不存在信號干擾。NB-IoT技術(shù)用于用電信息采集系統，能夠提高采集實(shí)時(shí)性，實(shí)現停電事件主動(dòng)告警等高級應用。但目前移動(dòng)運營(yíng)商NB-IoT的基站未覆蓋，且NB-IoT采集方式帶來(lái)了SIM卡通信費用，因此短時(shí)間內難以全面推廣。

LoRa是一個(gè)更靈活的自主網(wǎng)絡(luò )，是一種低功耗遠距離局域網(wǎng)，一個(gè)LoRa網(wǎng)關(guān)可連接上千個(gè)乃至上萬(wàn)個(gè)。

LoRa節點(diǎn)，但使用1GHz以下的免費非授權頻段，可能會(huì )對其他使用公用頻段的設備產(chǎn)生信號干擾。此外，實(shí)現LoRa通信需要全新組建網(wǎng)絡(luò )設備，前期設備投資大。

3.2信號中繼

目前，新建小區配電房多建于無(wú)信號或弱信號地下室，導致計量終端無(wú)法上線(xiàn)。針對這種弱信號區域，多臺終端處于同一信號盲區無(wú)法上線(xiàn)情況，可以加裝信號延長(cháng)設備，解決地下箱變無(wú)法抄表問(wèn)題。在信號盲區的終端側加裝電力載波GPRS近端設備，在有信號的區域加裝電力載波GPRS發(fā)送設備，采集終端與近端設備通過(guò)以太網(wǎng)接口連接，近端設備與發(fā)送設備通過(guò)電力載波線(xiàn)建立連接，從發(fā)送設備接受來(lái)自主站的發(fā)送數據，識別數據目標設備后，通過(guò)以太網(wǎng)口將通信數據返回給采集終端。在信號良好區域的發(fā)送設備通過(guò)GPRS獲取主站通信數據，實(shí)現與計量主站的雙向數據交互。這種方案僅借用已有的電力載波線(xiàn)即可實(shí)現公網(wǎng)信號延長(cháng)，施工簡(jiǎn)單、安裝靈活，可有效保障采集終端與主站的穩定通信[8]。

3.3增益天線(xiàn)

針對偏遠鄉村較為分散的弱信號區域，在考慮投資成本情況下，可將終端天線(xiàn)從配變箱中引出加長(cháng)終端天線(xiàn)或加裝信號放大器等方法解決弱信號。加長(cháng)終端天線(xiàn)，將天線(xiàn)引到信號較強的區域，涉及現場(chǎng)重新布線(xiàn)，且受制于現場(chǎng)環(huán)境和用戶(hù)協(xié)調等多重問(wèn)題，可結合實(shí)際條件選擇此改善方案。加裝信號放大器的方法，在信號弱區域可起到信號放大作用，的信號盲區則不適用。

4.安科瑞建筑能耗分析系統

4.1概述

Acrel-5000web建筑能耗分析系統是用戶(hù)端能源管理分析系統，在電能管理系統的基礎上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過(guò)對用戶(hù)端所有能耗進(jìn)行細分和統計，以直觀(guān)的數據和圖表向管理人員或決策層展示各類(lèi)能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習慣，有效節約能源，為用戶(hù)進(jìn)一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶(hù)可按照國家有關(guān)規定實(shí)施能源計算，分析現狀，查找問(wèn)題，挖掘節能潛力，提出切實(shí)可行的節能措施，并向縣級以上管理節能工作的部門(mén)報送能源計算報告。

4.2應用場(chǎng)所

適用于公共建筑、集團公司、工業(yè)園區、大型物業(yè)、學(xué)校、醫院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監測與管理的系統設計、施工和運行維護。

4.3系統功能

4.3.1系統概況

平臺運行狀態(tài)，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時(shí)、逐月曲線(xiàn)，當日，當月能耗同比分析滾動(dòng)顯示。

4.3.2用能概況

對建筑、部門(mén)、區域、支路、分類(lèi)分項等用能進(jìn)行對比，支持當日逐時(shí)趨勢、當月逐日趨勢曲線(xiàn)、分時(shí)段能耗統計對比、總能耗同環(huán)比對比。

4.3.3用能統計

對建筑、區域、分項、支路等結構按日、月、年報表的形式統計對分類(lèi)能源用能進(jìn)行統計，支持報表數據導出EXCEL，支持選擇建筑數據進(jìn)行生成柱狀圖。

4.3.4復費率統計

復費率報表按日、月、年統計對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費用進(jìn)行統計分析。支持數據導出到EXCEL。

4.3.5同比分析

對建筑、分項、區域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結合的方式進(jìn)行用能數據同比分析。

4.3.6能源流向圖

能源流向圖展示單棟建筑時(shí)段內各類(lèi)能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標值查看。

4.3.7夜間能耗分析

夜間能耗以表格、曲線(xiàn)、餅圖等形式對選擇支路分類(lèi)能源在時(shí)段工作時(shí)間與非工作時(shí)間用能統計對比，支持導出報表。

4.3.8設備管理

設備管理包括，設備類(lèi)型、設備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶(hù)合理管理設備，確保設備的運行。

4.3.9用戶(hù)報告

用戶(hù)報告針對選定的建筑自動(dòng)統計各能源的月使用的同環(huán)比趨勢，并提供簡(jiǎn)單的能耗分析結果，針對用電提供單獨的復費率用能分析，報告可編輯。

5.系統硬件配置

1. 結論

基于計量自動(dòng)化系統的遠程抄表技術(shù)，是推動(dòng)供電企業(yè)計量、營(yíng)銷(xiāo)工作向自動(dòng)化、智能化發(fā)展的動(dòng)力。解決信號盲區終端數據采集問(wèn)題，實(shí)現全量用戶(hù)遠程抄表，將企業(yè)更多的基層人員從簡(jiǎn)單重復的現場(chǎng)抄表工作中解放出來(lái)，優(yōu)化了企業(yè)人員配置，有效盤(pán)活了一線(xiàn)人力資源，促進(jìn)企業(yè)良性運作，提高員工積極性。全量用戶(hù)數據的遠程抄表，從根源上解決了人工抄表差錯頑疾，及時(shí)、準確的基礎采集數據，減少電費差錯的同時(shí)，還可有利支撐電力大數據分析。引入多種通信技術(shù)解決公網(wǎng)無(wú)信號區域抄表問(wèn)題，方能凸顯全量用戶(hù)遠程抄表帶來(lái)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。

7.參考文獻

[1]趙永良.用電信息采集系統本地通信方式對比研究[J].電力系統通信，2010，31（216）：50-54.

[2]賈玲.淺談自動(dòng)抄表技術(shù)在電能計量領(lǐng)域中的應用[J].裝備制造技術(shù)，2010，（6）：188-189

[3]孫國學(xué)，鄭帆.遠程自動(dòng)抄表技術(shù)在供電企業(yè)中的應用分析[J].內蒙古電力技術(shù)，2008，（3）：5-8.

[4]張捷，付瑤，孫漢威，陳蓉燕，徐揚[J].公網(wǎng)無(wú)信號區域遠程抄表問(wèn)題解決方案

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版.

作者介紹：

韓歡慶，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為建筑能耗系統的設計與應用，