电力系统远程监控之远程抄表系统(三)

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电力系统远程监控之远程抄表系统(三) 电力系统远程监控之远程抄表系统

在计算机科学与技术不断发展过程中，我国国内智能化系统也开始变得日益完善，现如今在小区以及住宅之中也都随处可见远程抄表系统的存在，远程抄表系统可谓是现代管理系统之中的重要构成，也有着较为显著的价值。而之所以能够实现远程抄表这一功能，主要还是因为在实际应用过程中应用了远程抄表技术，在住宅区内每个用户家中都有安装电表、水表、煤气等计量表计，应用远程抄表技术能够有效地进行集中式抄表管理，这样不仅不需要人工进行逐家逐户的抄表，还能在计算机科学与技术的基础上实现自动抄表、状态查询、自动计费、自动打印历史数据等功能。除此之外，在实际管理过程中，还应借助于 Modem 亦或者是路由器，来真正实现外部远程访问，从而真正有效的发挥出远程抄表技术的价值，真正有效的完成电度计量、信息采集、后台软件处理以及信息远传等功能与任务，有效的减轻抄表工作的任务量，促使远程抄表系统价值得以最大程度发挥。

三、电力系统远程抄表的几种类型介绍

（一）电力线载波远程抄表

基于该种远程抄表的研究相对一向比较多，然而其还不具有较好的实用性，一般而言，其传输方式是通过低压线路进行的，利用载波技术远程抄表用户的用电数据，不需要通过其他线路，直接将数据输送至通信控制器。该种远程抄表在改造现有线路时较为方便，且维护成本低。

（二）电话线远程抄表

电话线远程抄表其优势在于抄读数据的成功率高，有效性强，较为稳定可靠。其缺点在于传输数据时需依赖于电话线进行，且传输速度不快，当数据传输量较小时较为使用。

（三）CATV远程抄表

有线电视网远程抄表方式以前研究较多，但多数都不具有实用性。该种远程抄表通过特殊电视信号，实现用电数据的转化，使其能够通过有线网络进行传输。该种通信方式的传输速度快，错误率低，然而，其硬件方面的技术难度较大，操作性不强，而有线电视信号逐渐被卫星电视和数字电视信呈所取代，故不作考虑。

（四）无线远程抄表

通过CDMA及GPRS网络，进行远程抄表，其使用范围较为广泛，成功率较高，无需再申请其他频段。其缺点在于受网络布局的影响较大。

（五）宽带远程抄表

通过TCP/IP协议以太网传输用电数据，其特点在于不需要再单独布线，具有较大的传输容量，外界对其的干扰作用较小。

（六）电缆线远程抄表

有线通讯（485）技术的发展已经较为成熟。在正常的通信信道下，能够进行稳定可靠的通信传输，也即能够进行实时通信。但该种实时通信还需有另外一条专用的电缆线支持，进而给施工带来了诸多的不便。且布线的工作量一般较大，通信信道也容易受到损害，一旦出现故障，故障排除较为困难也不易于恢复，其维护成本也较高。

四、新的电力系统远程抄表研究方向

电力系统远程抄表的发展，应与社会的发展相适应，同时还应解决远程抄表软件和硬件方面的技术问题，也即对传统抄表方式进行变革。对抄表所在区域现场环境、公网信号情况、改造投资预算等多维度考量，采取有针对性的解决技方案。近年来，经过不断地摸索和发展，远程抄表技术取得了较大的进展。形成新的的远程抄表技术，一是采用模块式通讯接口电能表或多协议兼容接口智能型电表，适应于各类不同通讯方式的远程集抄系统；二是采用更为先进的卫星通讯技术，覆盖面更为广泛，解决乡村通讯信号弱的不足。三是区域内采用无线局域网通讯技术，抗干扰能力更强，提高数据可靠性、保密性及灵活性。四是区域内采用蓝牙通讯技术，不仅成本低、抗干扰能力强，数据安全可靠，且可以通过手持式便携设备实现近距离通讯解决日渐扩展的高级采集业务时下行通道阻塞的一种通信方案。

（一）物联网技术

NB-IoT、LoRa 物联网技术是当前研究的热点方向，是解决日渐扩展的高级采集业务时下行通道阻塞的一种通信方案，现已在水表、燃气表、电表等多领域的数据采集应用中有所应用。NB-IoT通信方式技术是将通信模块直接置于智能电能表中，免去集中器中间环节，避开下行通信带宽受限瓶颈，实现电表与主站层的直接通信，兼容2G、3G、4G、5G 通信网络。 NB-IoT 对联通、电信、移动、广电有专门的频段，不存在信号干扰。NB-IoT 技术用于用电信息采集系统，能够提高采集实时性，实现停电事件主动告警等高级应用。但目前移动运营商 NB-IoT 的基站未完全覆盖，且 NB-IoT 采集方式带来了 SIM 卡通信费用，因此短时间内难以全面推广。 LoRa是一个更灵活的自主网络，是一种低功耗远距离局域网，一个 LoRa 网关可连接上千个乃至上万个 LoRa 节点，但使用 1GHz 以下的免费非授权频段，可能会对其他使用公用频段的设备产生信号干扰。此外，实现 LoRa 通信需要全新组建网络设备，前期设备投资大。

NB-IoT 通信技术 NB-IoT 属于 LPWAN 的授权频段的技术应用，根据规定工作在 500 MHz ～ 1 GHz。在实际工程应用中采用了超级电容以及 PSM 等节电技术，NB-IoT 的使用寿命超过了 10 年，能够满足远程抄表对长距离数据传输以及低功耗等方面的实际需求

NB-IoT 技术采用的调制方式可以保证数据的重传与比对，有效提升了数据通信的可靠性。NB-IoT 远程抄表与目前其它的数据通信方式对比具有显著的优势。

（1）系统架构

远程抄表的对象就是在空间分布较为分散的各种水表、电表等仪表（多为智能仪表，传统的机械表可以采用转换仪器实现智能化数据输出）。因为仪表一般都处于较为隐蔽的场所，所以在传输过程中信号会产生额外的损耗。同时，由于仪表位置与接收终端位置的水平高度不同，信号传播也会产生一定的损耗。根据测算，数据传输过程中产生的总体损耗一般会达到 20 dB 左右，因此在远程抄表中要充分考虑到现实的问题，

（2）NB-IoT 远程抄表关键技术

①核心网

远程抄表所涉及到的水表、燃气表、电表以及热能表的能量传输都属于小规模数据传输，因此项目设计阶段采用了SCEF，通过 SCEF 在网络中提供了一个抽象的网络接口。核心网的基本功能是在数据传输过程中，NB-IoT 将数据通过上行信道传输到 MME，通过 SCEF 与窄带物联网服务器连接，以实现窄带物联数据的传输。

②工作模式

NB-IoT 占用了 180 kHz 的频谱带宽，在实际使用过程中可以采用独立部署、带内部署以及保护带部署的方案。不同的部署方式，信号的抗衰减能力也有不同。 NB-IoT的工作模式是采用半双工模式进行信号的核验，判断基站与终端之间的数据传输是否准确。系统采用半双工的工作模式就是为了适应远程抄表必须具备的低功耗特征。系统在 Type A 以及 Type B 两个不同的模式工作，通过在两个模式进行转换可以使得系统具有较长的时隙，以保证信号传递的可靠性进一步加强。同时，不同模式之间可以通过跳频技术进行载波起始位的有效重新存储以及随机存取的前导。

③信号接入

采用 NB-IoT技术实现对居民小区的仪表信号接入方式上可以采用基于竞争的信号随机接入，也可以采用非竞争的窄带信号随机接入方式。在信号连接过程中需要将NB-IoT设置为容许信号延迟，以满足仪表数据读入的时延问题，实现数据的同步传输。NB-IoT终端接收到基站的指令时，终端自动完成时延，基站连接释放，NB-IoT终端进行数据的保存。通过这样的延迟方式，避免了终端在每一次数据接收时的重复唤醒，有效降低了NB-IoT终端的模式

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