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低壓集抄采集方案優劣對比

作者:未知

  摘  要:低壓電力用戶集中抄表系統(簡稱低壓集抄系統)主要利用通信技術和數字信號處理技術,通過通信介質自動實現電能量數據采集、存儲、傳輸和處理。對比原本的人工抄表,不僅效率大大提高,也可以有效避免人為失誤,保證了抄表的質量。該文就低壓集抄采集方案中低壓電力線載波通信、微功率無線通信和485通信3種方案的優劣進行了對比,希望能夠為低壓集抄系統的設置提供一些參考。
  關鍵詞:低壓集抄;采集方案;優劣對比
  中圖分類號:TM764            文獻標志碼:A
  0 前言
  科學技術飛速發展背景下,越來越多的電力系統中加入了低壓集抄系統,不過因為龐大的用戶群體,加上相對雜亂的用戶分布,即便低壓集抄系統能夠實現全面覆蓋,如何保證數據采集工作的質量和效率也是電力企業需要重點研究的問題。一般情況下,計量主站通過遠程通信信道抄讀集中器內的數據,集中器再通過本地通信信道抄讀電能表,本地通信信道根據采用通信載體的不同,可將低壓集抄采集方案分為3種,分別是低壓電力線載波通信方案、微功率無線通信方案和485通信方案,如何正確選擇低壓集抄方案來保證抄表效果,是電力技術人員面臨的一個關鍵問題。
  1 低壓電力線載波采集方案
  低壓電力線載波采集方案根據結構組成的不同可以細分為2種,全載波方案和半載波方案,這里對其優點和缺陷進行分別分析。
  1.1 全載波方案
  全載波方案主要由集中器和載波表組成,方案中不需要采集器,而是利用低壓電力線作為集中器和載波表之間的傳輸介質,實現集中器和電能表的有效連接,由于能夠省略掉終端的數據采集工作,理論上載波集中器甚至可以對1 024個電能表的數據進行采集,覆蓋范圍在半徑2 000 m左右,在實際應用中,集中器對電能表數據的采集方式是動態組網。相比較而言,全載波方案的適用范圍更廣,無論是城市還是農村都可以使用,而且可以通過直接將電能表更換為載波表的方式來完成安裝。
  全載波方案的優點在于可以實現對電能表數據的穩定采集,而且安裝簡單,成本低廉,可以省略掉布線工作,更進一步縮短工作時間。全載波方案的缺點在于低壓電力線組網結構復雜,線路干擾噪聲強、阻抗變化大、信號衰減大,不同的載波方案廠家選取的載波頻段不同、調制方式不同,效果也不同。市面上的載波集中器價格在1 500元左右,與普通電能表相比,載波表還增加了載波模塊,如果單純將其看作電能表,在連接30個用戶的情況下,每戶的成本在35元左右。
  1.2 半載波方案
  半載波方案主要由集中器、采集器和485表組成,集中器與采集器之間,和全載波方案一樣,利用低壓電力線作為傳輸介質進行通信,采集器與電能表之間經過RS-485總線進行通信。半載波方案根據采集器類型分為I型半載波方案、II型半載波方案。其特點是適用于電表集中的低壓臺區,節省成本,缺點是需要判斷電表485極性并安裝485線,較煩瑣,施工質量要求高。
  半載波方案較全載波方案結構組成上多了采集器,所以在運維難度上就比全載波方案大很多。主要是因為采集器與485表要通過485線進行通信,且電表的485通信口和采集器的下行485通信口是有極性的,必須保持一致。對其成本進行分析,Ⅰ型載波采集器的市場價為240元,可以對32個用戶進行采集,Ⅱ型采集器的價格為110元,同樣可以采集32個用戶,安裝環節設置一臺485電能表,每一臺集中器價格為1 500元,能夠采集500個用戶的數據,這樣Ⅰ型和Ⅱ型采集器的成本分別為每戶20元和每戶115元。
  2 微功率無線采集方案
  微功率無線采集方案根據結構組成不同可以細分為兩種,全微功率無線方案和半微功率無線方案,這里對其優點和缺陷進行分別分析。
  2.1 全微功率無線方案
  全微功率無線方案主要由集中器和無線電能表組成,利用頻段470 MHz~510 MHz無線電波進行通信。此方案通信不需要布線,實用性強,無線技術發展較成熟,可靠性高;適用性較差,僅適用于較為平坦的農村、城鄉接合部低壓臺區,容易受鋼筋混凝土建筑、森林樹木、山丘地勢的影響,且無線對雨水的穿透能力較差,下雨天通信能力會變差;設備需要安裝天線,后期的維護量較大。
  相比于全載波方案來講,全無線方案安裝會煩瑣一點,主要是電表和集中器上要配置天線,如果天線外置,容易受到外界的破壞,天線內置,通信效果會下降。在運維方面,故障點主要集中在集中器、無線電表和天線問題上,常見故障有集中器故障、天線損壞、電表無線通信模塊故障、電表本身損壞等。
  2.2 半微功率無線方案
  半微功率無線方案主要由集中器、無線采集器和485表組成,與全無線方案不同的一點是裝置了帶微功率無線模塊的采集器。集中器與采集器之間通過無線進行通信,采集器與電能表之間經過RS-485總線進行通信。半無線方案根據采集器類型分為I型半無線方案、II型半無線方案。其特點是適用于電表集中且地勢平坦開闊的的低壓臺區,節省成本,缺點是適用范圍小,天線容易損壞,需要判斷電表485極性并安裝485線,較煩瑣,施工質量要求高。
  與全無線方案相比,半無線方案結構組成上多了采集器,所以在運維難度上就比全無線方案大很多。主要是因為采集器與485表要通過485線進行通信,且電表的485通信口和采集器的下行485通信口是有極性的,必須保持一致。常見的故障主要有:集中器故障、天線損壞、采集器故障、485線接反、電表故障等
  3 RS-485總線采集方案
  485集中器簡單來講,就是在所有集中器中都設置3個485通信接口,每一個接口能夠連接的電能表數量最大為64,換言之,僅一個485集中器就可以連接192個電能表。當然,上述數據僅源自理論分析,在實踐中,考慮電磁干擾、接線成本等因素,一臺485集中器可以連接的電能表一般在30個左右。485通信線路在城市住宅小區中有著較好的適用性,能夠將所有樓棟的電能表連接為一個整體,單元之間電能表的連接則可以通過內敷鋼絲的485通信來實現。在保證接線正確同時電能表不存在異常的情況下,485集中器在數據采集環節的準確率能夠達到100 %。
  485集中器的優點在于能夠保證數據采集工作的相對穩定性,而且采集到的數據精準度高。不過其本身也存在較為明顯的缺點,一是線路連接工作過于煩瑣,而且工作量巨大,如果遇到沒有體現設置連接接口的情況,連線工作將會變得更加復雜,需要消耗大量的人力物理資源;二是485集中器本身針對大量數據進行采集的特點,使其僅適用于城市住宅小區,農村地區因為連排房屋數量少,如果盲目采用這種方案,會導致不必要的資源浪費;三是線路采用的是架空敷設,對于雷電的抵抗能力較差,在實際接線中很多時候都會選擇短距離線路架設來規避雷擊,而這樣會導致電信號強度的下降。對485集中器的設置成本進行預算分析,二型集中器的價格在500元左右,能夠同時完成30個用戶的用電數據采集,每一個用戶需要鋪設的通信線路長度在10 m左右,成本42元,平均每戶的成本為60元。
  4 結語
  總而言之,在電力低壓集抄系統中,采集方案的選擇非常關鍵,需要電力技術人員根據電力系統以及所處臺區的實際情況,選擇恰當的采集方案,在保證數據采集準確率的基礎上,盡可能降低成本費用。
  參考文獻
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