（国网山西省电力公司计量中心 山西省太原市 030032）
摘要：本文提出将电力线载波和微功率无线通信技术相融合，并应用于现场环境较复杂的用电信息采集系统中，使电力载波与无线通信技术的优势得以互补，以协作通信方式在用电信息采集系统中实现业务数据的传输，发挥有线通信和无线通信各自的技术优势，以保障用电信息采集系统中业务数据的可靠传输。
一、概述
国网公司建设智能坚强电网，要求实现电力用户用电信息采集系统建设“全覆盖、全采集、全预付费”，随着电力用户“一户一表、抄表到户”政策的实施，电力用户数量急剧膨胀，低压用电用户数量大、分布广、抄表强度大的情况越来越突出。
目前用电信息采集系统集中器和采集终端（智能电表）之间的数据通信方式主要有电力线载波、RS-485、微功率无线等。电力线载波通信容易受到复杂的电网噪声干扰，目前的载波抗干扰技术无法满足通信需求，采集成功率低；RS-485技术较成熟，但用电信息采集系统终端数量巨大，若采用RS-485需大量额外布线，建设维护成本极高；微功率无线具有低功耗、低成本、穿透力强等优点，不受配变线路的影响。
本文提出将电力线载波和微功率无线通信技术相融合，并应用于现场环境较复杂的用电信息采集系统中，使电力载波与无线通信技术的优势得以互补：即以有线通信方式解决无线通信过程中穿透障碍物能力较弱导致通信距离下降，以及设备安装位置需要反复确定的缺点，同时以无线通信方式解决电力线载波通信过程中易受电力线信道噪声干扰影响，以及在电力线布线复杂的环境中电力线载波衰减严重等情况。
二、双模通信系统设计方案
2.1系统设计
用于集中抄表的双模通信两层系统由系统主站、集中器和智能电表组成。三层集抄系统中间多了一层采集器层，最下端为单相485表。其中两层集抄系统，中集中器的本地通信单元和智能电表的通信单元构成双模通信系统的核心，三层集抄系统中集中器的本地通信模块和采集器的通信单元为双模通信系统的核心。
集中器的本地通信单元上要由控制模块、载波收发模块、无线收发模块和天线等组成；而智能电表的通信单元主要由控制模块、载波收发模块、无线收发模块、存储器和天线组成。
系统架构图
双模通信集抄系统以低压台变为中心，集中器安装在台变下端。居民楼如果是智能电表直接更换为双模通信模块即可直接和集中器通信；如果为RS485电表，则在每一个表箱安装一个采集器，通过采集器抄RS485表数据，集中器通过GPRS、CDMA、以太网等方式将数据上传到电力系统主站。
2.2通信方式
电力载波技术和微功率无线通信融合通信的通信介质包括电力线和无线信号。集中器发出的数据采集信号可以是电力线载波信号也可以是无线信号，集中器能够自动识别采集器能够稳定通信的通信方式，通过心跳形成集中器和采集器的信号握手保证通信的畅通。所以在集中器和采集器、智能电表的通信中就会存在四种通信模式：电力载波发送、电力载波接收；电力载波发送、无线信号接收、无线信号发送、电力载波接收；无线信号发送、无线信号接收。四种通信模式通过集中器和采集器的任务调度机制，完成自动识别、自动互联，大大提高了通信的可靠性和稳定性。
2.3 通信调度
电力载波技术和微功率无线通信融合通信模块由控制模块、无线通信模块、载波通信模块组成，控制模块是核心。集中器接收到用电信息采集系统主机的采集命令，然后将命令下发到控制器，控制器开始根据通道选择流程，自动筛选通信正常的通道。双模通信系统工作流程图如下：
控制器收到集中器主机发出的抄表命令后，首先尝试通过载波通道通信，将通信指令下发到载波通信模块，载波通信模块将信号进行调制解调到载波相应的频段后，发送到载波信道上，基于动态的路由表进行抄表识别，如果信道通信畅通，则采集器能够准确收到信号，采集器通过解析，向集中器回复正确帧。集中器通过帧校验确认正确，将保持通信，直到抄读成功。反之，如果集中器接收不到回复信号，或者收到的报文总是错误，则认为通道异常，为通道打上“信道阻塞”标签。然后集中器的控制模块将切换到微功率无线通信通道，再次下发命令，通信成功，则更新无线通信通道为畅通状态；通信失败则更新无线信道为阻塞状态，并更新路由中的节点信息和全局路由表。
三、双模系统抄表方案
3.1 RS485电表通信方案
主要针对目前使用非常广泛的RS485数字式智能电表的情况。这种电表一般安装比较早，而且数量比较庞大，更换电表困难。改造方案需在用户电表箱中增加采集器，采集器与电表之间采用RS485连接；采集器与集中器之间采用双模通信互联。
3.2 双模通信方案
这种方案主要针对硬件支持双模通讯的电表或在智能电表上安装双模通信模块的台区。双模模块将电力线载波和微功率无线两种常用的通信方式结合起来，采用单芯片双模技术，增加了通信可能成功的途径，进而提高了通信的稳定性。
3.3 混合通信方案
这种方案主要针对既有双模智能电表，又有普通RS-485电能表的台区，可以采用将以上两种抄表方案结合起来的实施方案：即对于安装的智能电表，加装双模通信模块；对于RS-485电能表，加装采集器。系统可以自动区分智能电表和采集器，利用各自设备的优点，动态调整数据对应采集方案。
四、总结
随着国网公司对全采集、全覆盖、全费控目标的提出和实施，用电台区集中抄表系统的抄表成功率、自动抄表覆盖率成了当前用电用户抄表工作的重点任务。本文研究了用于集中抄表系统的双模通信方案，建立载波通信和微功率无线通信技术的融合机制、通信调度机制；探讨了在使用RS485通信电表、带双模通信模块电表以及两者都有情况下的通信方案，为切实提高抄表自动化水平和自动抄表覆盖率做出了有益的贡献。
参考文献
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论文作者:张建民,程昱舒
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/15
标签：通信论文; 载波论文; 集中器论文; 电表论文; 电力线论文; 模块论文; 双模论文; 《电力设备》2017年第34期论文;