摘要：当前，集中抄表的主要抄表方式是低压电力线载波通信、RS-485通信等方式。集中抄表系统已经可以满足数据抄收的要求及部分用电监测控制的要求。通信实时性、可靠性有大幅改善，同时集中抄表系统的各组成部分具有较高的兼容性、维护性和扩展性，从而使系统的性能得以持续提高。本文简要分析电力集中抄表系统中的通信技术，希望可以为相关从业者提供理论性帮助。
关键词：电力集中抄表系统；通信技术
1电力集中抄表系统的发展现状
自上世纪90年代集中式自动抄表概念提出以来，集中抄表产品在试验摸索中前行，提出了各种抄表方案及各种通讯方式方案。通过对各类抄表方案、通讯技术的设计研究，以及开展集中抄表产品的试点使用，逐步推动了集中抄表系统的发展，以国网公司组织制定和发布《智能电表规范》、《电力用户信息采集系统规范》为基础，以国网公司统一招标为标志，促成了如DL/T698-1999《低压电力用户集中抄表系统技术条件》标准的颁布及实施，进入了规范化的集中抄表系统全面发展时代。经过试点的应用推广，国网公司建成了世界上最大规模的自动抄表应用系统，各个省级公司用电信息采集系统的主站建设已完成，累计实现数亿用户的用电信息数据采集。同时加快了系统主站、数据采集终端、智能电表等相关技术的研发应用。集中抄表系统已经可以满足数据抄收的要求及部分用电监控的要求。集中抄表系统的各组成部分，兼容好、应用范围广，从而使系统的可靠性和实时性有进一步的提升。由于低压电力线载波通信方式具体实现成本低、范围广、不需进行额外布线等优点，稳定性和实时性方面不断提高，因此在各类抄表系统中占据了主流地位，国内自主研发载波芯片的应用技术也持续提高。
2电力集中抄表系统中的通信技术分析
2.1ZigBee技术
ZigBee是定义了一套完整的短距离，低数据速率的无线网络通信协议标准。它具有成本低，功耗低，体积小，经济，可靠，易于部署的特点。它符合市场需求，在智能家居，环境监测，工业控制等领域具有广阔的应用前景。ZigBee网络已成为无线传感器网络领域研究最多的网络之一。ZigBee技术的涉及面广，在搭建ZigBee网络之前，首先必需对ZigBee协议架构有一个整体宏观上的把握。芯片厂商已经通过硬件实现了包括物理层和媒体介质访问层在内的一些基本应用。ZigBee的无线连接可工作在不同频带中，包括915MHz(仅为美国流行)、868MHz(仅为欧洲流行)和2.4GHz(全球流行)，传输速率高达40kbit/s、20kbit/s和250kbit/s，传输距离在8–80m范围内，但可以在原有的基础继续增加范围值。ZigBee作为无线通信技术，具有以下特征：（1）功耗低:：由于它工作的周期短，数据传输量低，还采用睡眠模式，非常节能。（2）低成本：ZigBee模块最初的成本大约是6美元左右，但模块的成本很快到了2美元左右，ZigBee协议没有版税。低成本也是ZigBee的关键因素。（3）延迟短：通信和睡眠状态的延迟动作非常短，典型的搜索设备延迟30毫秒，睡眠状态激活延迟15毫秒，移动设备接入信道延迟15毫秒。所以对无线网络技术进行控制，对于应用的延时时间有着严格的要求。（4）大网络容量：在相同的区域之中能够有着数量达到100个ZigBee网络，实际的网络架构相对较为灵活，而且星形网络最多可容纳一个主要设备和254个次要设备。（5）准确性：采用冲突策略避免需要固定带宽预留专用时隙通信业务的数据传输，避免冲突和竞争。（6）安全性:：采用AES-128加密算法，提供冗余控制完整性数据包的分配和对认证的支持。每个应用程序都具有其安全属性定义的灵活性。
2.2GPRS技术
GPRS技术又被称为通用分组无限业务，它是移动通讯发展历史上的一个重要的里程碑。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在GSM向3G的过度过程中起到了不可替代的至关重要的作用。GPRS是GSMphase2引入的重要组成部分，处于非常重要的位置。相较于传统技术而言，其在持续的发展以及优化，基本的特征与优势重点为下述几点：（1）网络有着更大的接入范围，因为GPRS是建立在GSM的基础之上，因此可以更方便，更全面，更充分地利用全国电信网络。同时，在为用户服务的过程中，它也更快，更方便，而且成本更低。（2）数据传输速率更高，现有传输速率已经可以达到原有传输速率的几倍，并且传输速率仍在增快，以求更好的满足需求发展。（3）能够快速访问网络，通常情况下建立网络连接的速度是两秒钟。（4）流量计费方式，流量成为计费标准，降低了客户使用成本，带来了更好的客户体验。（5）用户在线时间得到了延长，在使用流量计费方式的情况下，用户使用成本降低，从而在线时间延长，两者之间联系更加密切，应用前景更加广阔。（6）更方便的使用网络。就像是先前描述的一般，GPRS技术以对应的GSM实体为基础，进而在其中出现了对应的无线通用分组方案。因此其可以和GSM网络实现了高效的整合，同时可以实现更为快速的数据传输。GSN节点的角色类似于移动路由器的角色。因此，其存在形式也有两个类别，也就是：独立充当路由器和配套的GSN集成。所以其中有着相对较高的传输速率，可以较为高效的解决数据传导以及格式变化。一般情况下，GSN存在对应的两个类别，即SGSN与GGSN类。而GGSN在其中较为接近网关，可以解决有关GPRS分组的有效解释以及转换，同时也可以快速的传送至IP/TCP网络，藉此来解决和相关数据网之间的有效连接；SGSN的主要功能为记录相关移动台的具体位置数据，同时也可以解决相互间的数据接收以及对应的分配需求。而在PCU方面存在着很多任务需要处理，例如其中的分组分段以及检测问题等，同时其中也涵盖了相关的信道编码。
3集中抄表系统通信技术具体方案
为了更好的保障GPRS网络的电力集中抄表系统数据通信的可靠性，下面提出几点可用的设计方案：（1）由供电企业租用相关的DDN专线，同时安装鉴权的服务器，确保同一个GPRS终端在任何一个时间段都能够连接到网络中，同时服务器可以及时分配一个恒定的IP地质，这一种方案能够实现高效率的数据传输，促使GPRS网络内部实现点对点的双向数据传输；（2）由供电企业直接设置网络服务器，并申请相应的IP或域名，并对所有的GPRS终端和主站之间构建TCP、IP或者是UDP层，借助这样的方式可以充分应用终端设备的域名解析功能，并实现信息的及时性转发，从而实现高稳定性通信的目标。上述两种方式中，第一种方式的优势在于简单并且技术相对成熟，可靠性较高同时稳定性、实时性较好，可以使用在各种大型的应用场合，但是在运营与维护方面的费用相对较高。第二种方案的运营费用相对较低，组网的模式也比较灵活，可以根据实际需求不断的调整和优化。但是因为需要解析更多的TCP/IP协议，所以对于终端的性能要求相对较高，在工作压力高或设备性能较差时很难保障整个系统的通信稳定性。虽然第二种方案存在一定的稳定性问题，但是因为成本较低再加上前期投入比较低，对于实用性比较高的电力集中抄表系统来说仍然能够提供比较可靠的服务，所以具体应用价值也比较高。
4结束语
总而言之，电力集中抄表系统属于强化电力供需侧管理的一项重要技术手段，设计并使用一种可靠、先进、安全的通信模式对于整个系统的影响非常突出。GPRS网络通信属于目前比较理想的一种通信技术，其能够推动电力集中抄表系统持续性发展，尤其是向着大规模、科学化管理、自动化记录、低成本管理等方向进步，从而实现对电力行业的持续推动。
参考文献
[1]王双,李卫,胡源奇,魏勇,李俊刚.智能远程抄表系统集中控制器及通信协议设计[J].电气技术,2012,11:53-56.
[2]张暹,韦长玉,吴国平,冯小明,王文成,胡源源.微功率无线自组网技术在农村低压电力集中抄表中的应用[J].电测与仪表,2012,4912:55-59+68.
[3]赵飞.基于GPRS网络与宽带电力线通信技术的远程集中抄表系统应用与研究[D].华北电力大学,2012.
论文作者:冯喻章
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
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