任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著計量自動化系統(tǒng)的逐步完善，電網全用戶表碼信息采集成為系統(tǒng)數據得以深化應用的重要基礎。利用無線公網通信是目前實現遠程抄表的主要手段之一，但仍存在公網難以覆蓋的偏遠山區(qū)、公網信號屏蔽地下室或弱信號區(qū)域，無法實現遠程抄表，無公網信號問題成為解決遠程抄表的首要難題。列舉了4種解決無信號區(qū)域遠程抄表解決方案，詳細對比說明各技術特點，供專業(yè)人員參考、借鑒，達到解決實際抄表問題的目的。

關鍵詞：計量自動化系統(tǒng)；遠程抄表；無線公網；無信號區(qū)域

0.引言

隨著通信技術的迅猛發(fā)展，各行業(yè)加強智能化建設也邁向新的臺階。目前，無線公網在配電自動化和計量自動化中的應用都頗為廣泛，促進了供電企業(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，實現全量客戶自動化模式抄表，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]。公網無信號區(qū)域大部分為偏遠山區(qū)，人工抄表耗時費力且人身風險較大。顯然，解決公網無信號區(qū)域的遠程抄表問題是必行之舉。

1.計量自動化系統(tǒng)

搭建計量自動化系統(tǒng)以實現電能量數據的遠程采集。這套系統(tǒng)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化系統(tǒng)主站*基本業(yè)務，采集終端將存儲的電能表數據通過上行通信傳送至計量主站（上行通信方式包括廠站調度數據網通道、專線通道、撥號通道、公網等多種），計量主站對上傳的數據進行處理和平臺展現，并發(fā)送相應采集任務指令至采集終端。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(wěn)定可靠傳輸是整個計量自動化系統(tǒng)良好運行的基礎。計量自動化系統(tǒng)可進行自動抄表率、終端在線率、數據完整率等多項指標統(tǒng)計。借助系統(tǒng)統(tǒng)計指標，基層運維人員可有針對性的加強現場運維，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現過程

2. 變電站電能表數據采集，廠站終端與電能表通過RS485進行下行通信，廠站終端將采集的電能量數據通過調度數據網實現與計量主站的雙向通信。廠站側電能量數據采集通信可靠[5]。

3. 專變用戶電能量數據采集，負控終端與電能表通過RS485進行下行通信，負控終端內置GPRS通信模塊，使用SIM卡，通過無線公網（移動、聯通、電信），實現計量主站與負控終端的雙向通信。

4. 公變臺區(qū)考核戶電能量數據采集，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多種方式實現下行通信，較為常用的是電力載波、微功率無線、RS485總線等，集中器上行通信部分則與負控終端通信方式相同。無線公網因覆蓋范圍廣、無需額外投資、維護成本低而被廣泛應用，但單一通信始終牽制著電能量數據的實時采集，影響數據傳輸的可靠性。

3.公網信號盲點遠程抄表解決方案

對抄表所在區(qū)域現場環(huán)境、公網信號情況、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物聯網技術

NB-IoT、LoRa物聯網技術是當前研究的熱點方向，是解決日漸擴展的高級采集業(yè)務時下行通道阻塞的一種通信方案，現已在水表、燃氣表、電表等多領域的數據采集應用中有初步嘗試。NB-IoT通信方式技術特點：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(jié)，避開下行通信帶寬受限瓶頸，實現電表與主站層的直接通信，兼容2G、3G、4G、5G通信網絡。

NB-IoT對聯通、電信、移動、廣電有專門的頻段，不存在信號干擾。NB-IoT技術用于用電信息采集系統(tǒng)，能夠提高采集實時性，實現停電事件主動告警等高級應用。但目前移動運營商NB-IoT的基站未wan全覆蓋，且NB-IoT采集方式帶來了SIM卡通信費用，因此短時間內難以全面推廣。

LoRa是一個更靈活的自主網絡，是一種低功耗遠距離局域網，一個LoRa網關可連接上千個乃至上萬個。

LoRa節(jié)點，但使用1GHz以下的免費非授權頻段，可能會對其他使用公用頻段的設備產生信號干擾。此外，實現LoRa通信需要全新組建網絡設備，前期設備投資大。

3.2信號中繼

目前，新建小區(qū)配電房多建于無信號或弱信號地下室，導致計量終端無法上線。針對這種弱信號區(qū)域，多臺終端處于同一信號盲區(qū)無法上線情況，可以加裝信號延長設備，解決地下箱變無法抄表問題。在信號盲區(qū)的終端側加裝電力載波GPRS近端設備，在有信號的區(qū)域加裝電力載波GPRS發(fā)送設備，采集終端與近端設備通過以太網接口連接，近端設備與發(fā)送設備通過電力載波線建立連接，從發(fā)送設備接受來自主站的發(fā)送數據，識別數據目標設備后，通過以太網口將通信數據返回給采集終端。在信號良好區(qū)域的發(fā)送設備通過GPRS獲取主站通信數據，實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即可實現公網信號延長，施工簡單、安裝靈活，可有效保障采集終端與主站的穩(wěn)定通信[8]。

3.3增益天線

針對偏遠鄉(xiāng)村較為分散的弱信號區(qū)域，在考慮投資成本情況下，可將終端天線從配變箱中引出加長終端天線或加裝信號放大器等方法解決弱信號。加長終端天線，將天線引到信號較強的區(qū)域，涉及現場重新布線，且受制于現場環(huán)境和用戶協調等多重問題，可結合實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(qū)域可起到信號放大作用，wan全的信號盲區(qū)則不適用。

4.安科瑞建筑能耗分析系統(tǒng)

4.1概述

Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng)是用戶端能源管理分析系統(tǒng)，在電能管理系統(tǒng)的基礎上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對用戶端所有能耗進行細分和統(tǒng)計，以直觀的數據和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習慣，有效節(jié)約能源，為用戶進一步節(jié)能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶可按照國家有關規(guī)定實施能源計算，分析現狀，查找問題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實可行的節(jié)能措施，并向縣級以上管理節(jié)能工作的部門報送能源計算報告。

4.2應用場所

適用于公共建筑、集團公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學校、醫(yī)院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測與管理的系統(tǒng)設計、施工和運行維護。

4.3系統(tǒng)功能

4.3.1系統(tǒng)概況

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

4.3.2用能概況

對建筑、部門、區(qū)域、支路、分類分項等用能進行對比，支持當日逐時趨勢、當月逐日趨勢曲線、分時段能耗統(tǒng)計對比、總能耗同環(huán)比對比。

4.3.3用能統(tǒng)計

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

4.3.4復費率統(tǒng)計

復費率報表按日、月、年統(tǒng)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行統(tǒng)計分析。支持數據導出到EXCEL。

4.3.5同比分析

對建筑、分項、區(qū)域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結合的方式進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段內各類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、餅圖等形式對選擇支路分類能源在時段工作時間與非工作時間用能統(tǒng)計對比，支持導出報表。

4.3.8設備管理

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

4.3.9用戶報告

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

5.系統(tǒng)硬件配置

1. 結論

基于計量自動化系統(tǒng)的遠程抄表技術，是推動供電企業(yè)計量、營銷工作向自動化、智能化發(fā)展的動力。解決信號盲區(qū)終端數據采集問題，實現全量用戶遠程抄表，將企業(yè)更多的基層人員從簡單重復的現場抄表工作中解放出來，優(yōu)化了企業(yè)人員配置，有效盤活了一線人力資源，促進企業(yè)良性運作，提高員工積極性。全量用戶數據的遠程抄表，從根源上解決了人工抄表差錯頑疾，及時、準確的基礎采集數據，減少電費差錯的同時，還可有利支撐電力大數據分析。引入多種通信技術解決公網無信號區(qū)域抄表問題，方能凸顯全量用戶遠程抄表帶來的經濟效益和社會效益。

7.參考文獻

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

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

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

[4]張捷，付瑤，孫漢威，陳蓉燕，徐揚[J].公網無信號區(qū)域遠程抄表問題解決方案

[5]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2022.05版.

作者介紹：

任運業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為建筑能耗系統(tǒng)的設計與應用。