无线抄表分析.doc

无线抄表系统效益分析随着国家电力系统两网改造工作的逐渐推进，一户一表，管电到户政策的贯彻，用电网络急剧膨胀，抄表的工作量越来越大，使得供电企业对用电网络的管理任务日益加剧。 如何把庞大且分散用户的用电量及其它数据及时有效而且准确无误地收集、统计及分析，成为供电企业一个迫切需要解决的问题。如果仅凭抄表工人挨家挨户地抄表，不但会造成工作效率低，而且由人工抄表所带来的漏抄、误抄、估抄，甚至抄表人员同用电户合伙作弊，给供电企业带来不可估量的损失。传统的手工抄表方式已难以适应现今的情况，自动集抄系统便应运而生。自动集抄系统通常由集中器、采集终端、主站数据库以及通信信道装置组成。对通信信道而言，又分为上行信道（主站与集中器之间）和下行信道（集中器与采集终端或电子电表之间）。目前市场上可获取的方案包括：有线RS485或MBUS、电力线载波（PLC）、无线点对点（手持无线PDA或无线抄表车）和ZigBee等。有线RS485或MBUS作为一种专用有线通信信道，其通信可靠。但要作为一种通用方案，类似新建一个有线网，从工程施工的角度来看，存在许多困难。无线手持PDA走抄和无线抄表车，只是解决了抄表问题，其现场监控、收费难等问题还是不能解决。而且无线走抄车抄表还存在信号死角、抄表成功率等问题，不能完全满足电力营销管理现代化和“节能降耗”的需求,因此很难成为主要的解决方案。低压电力载波通讯（PLC）利用现有的低压供电网，无需铺设新线，成为目前最为流行的抄表技术，正在全国各地大量试运行。然而由于PLC在低压电网上存在高衰减（有高达130db的记录）、低阻抗、谐波干扰和污染严重的问题，以及不可预见和控制的低压电网拓扑结构，很大程度上影响其通讯的可靠性和抄收成功率，即使采用有序扩频、 跳频、多载波调制、正交调制、链码自适应调制、纠错、跳时、拓扑自适应中继等技术措施，PLC仍然无法提供实时可靠的抄收 ，相邻台区间的载波信号串扰，是影响低压电力线载波运行的巨大障碍。必须采用不同的抄表时段来解决相邻台区间抄表时相互干扰的问题，这就决定了低压电力线载 波无法进行实时数据采集和监测。未来低压电网特性的不可预见及不可控，是PLC难以逾越的另一个障碍。目前，尚无完备的国家规范来约束低压电网的干扰源,而且干扰侦测困难。即使PLC系统在初期验收时能够正常工作，但并不能保证未来电网有新的用电设 备加入后，PLC产品仍能成功抄收。因此，低压电力载波通讯能基本满足抄表的需要，但需要实现现场的实时监控、远程控制、 远程预付费等功能实在勉强。随着无线通信技术的不断发展，近年来出现了面向低成本设备无线联网要求的技术，它是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线通信技术，主要适合于自动控制、远程控制领域及家用设备联网，采用该技术和GPRS/CDMA技术结合，可以为电表的无线抄表提供很好的解决方案。国家无线电管理委员会于2005年10月1日颁布实施的微功率（短距离）无线电设备的技术要求，规 定470-510MHz可作为民用无线电计量仪表使用频段。从法律上保证了无线自动抄表的频率资源，使得所有符合此标准的无线自动抄表产品在具备自适应能 力的基础上，安全工作于指定的无线频段。 无线集成电路的不断发展，在技术上为低成本、高集成度无线应用系统的研制提供了条件。短距无线自组织网技术的突破性进展，改变了无线抄表仅限于点对点或点对多点的局限，使得网络化、智能化、低功耗、低成本、高可靠、实时性强的集中抄表成为现实。技 术优势基于自组网的无线网状网络（Wireless Mesh Network）的短距无线通讯网络，具有高可靠性，高数据安全性、实时性强、抗干扰能力强等特点，可实现高速、非视距的数据传输，并有效降低传输功率， 提高信道利用率。快速可靠的信道支持解决了长期困扰的下行信道不可靠带来的抄收难题，它具有如下技术优势：1）网络自组：短距无线自主网络采用自主开发的基于网状网络构架的自组网网络协议，组网过程自动完成，现场无需人工设置参数，大大减少了组网的工作量和费用。冗余的数据传递路径：由于无线网状网络采用多点到多点的拓扑结构，每一节点均可作为其他邻近节点的路由，大大提高了数据传递路径。同时，还能自动修复那些 处于突发环境干扰中的网络路径。2）混合组网：考虑了未来多个短距无线自组网络系统的级联，采用混合网络结构以减少集中器上行信道GPRS的运行费用。3）双向通讯：采用分布式控制和全双工通讯模式，实现了终端与各节点间的双向通讯，系统具有节点向终端主动上报的功能，保证系统实时性，避免因轮询而产生的通 讯资源浪费，使自动监控和远动等功能成为现实。4）良好的鲁棒性（robustness）和高的一次抄读成功率：所有的硬件及软件的设计考量，都是针对工业现场环境，系统内所有电能表，经短距无线信道的一 次抄读成功率优于99.5%。5）抗干扰能力强：多至200个200kHz带宽信道可供跳频选择，采用高度频率自适应机制，减少了相邻台区的无线信号串扰和空中其他无线干扰源对数据通讯的 影响。 6）良好的数据安全性：短距无线自组网络系统空中的无线数据，采用特有的数据加密和签证技术，及高度频率自适应机制，具有高度的保密性。 7）快速的系统响应： 空中数据速率9.6Kbps，在一个典型的小区台变下采用短距无线自组网技术的集抄系统，单次单表抄读响应时间典型值为5秒左右或以内。 8）极低的数据差错率：任一单次通信过程，以及端到端全程数据通信，采用二级32位CRC校验，使得总的