淺談公網無信號區域遠程抄表問題解決方案及產品選型

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著計量自動化系統的逐步完善，電網全用戶表碼信息采集成為系統數據得以深化應用的重要基礎。利用無線公網通信是目前實現遠程抄表的主要手段之一，但仍存在公網難以覆蓋的偏遠山區、公網信號屏蔽地下室或弱信號區域，無法實現遠程抄表，無公網信號問題成為解決遠程抄表的首要難題。列舉了4種解決無信號區域遠程抄表解決方案，詳細對比說明各技術特點，供專業人員參考、借鑒，達到解決實際抄表問題的目的。

關鍵詞：計量自動化系統；遠程抄表；無線公網；無信號區域

0.引言

隨著通信技術的迅猛發展，各行業加強智能化建設也邁向新的臺階。目前，無線公網在配電自動化和計量自動化中的應用都頗為廣泛，促進了供電企業抄表方式的轉變[1]。為此，供電企業加快智能電表和低壓集抄全覆蓋工作，逐步取消人工抄表模式，實現全量客戶自動化模式抄表，以適應新一輪電力體制改革新要求，提升企業管理水平，提高工作效率[2-4]。公網無信號區域大部分為偏遠山區，人工抄表耗時費力且人身風險較大。顯然，解決公網無信號區域的遠程抄表問題是必行之舉。

1.計量自動化系統

搭建計量自動化系統以實現電能量數據的遠程采集。這套系統是數據采集、通信通道、數據庫、應用分析、前端WEB展現等多模塊的有機組合。數據采集是計量自動化系統主站*基本業務，采集終端將存儲的電能表數據通過上行通信傳送至計量主站（上行通信方式包括廠站調度數據網通道、專線通道、撥號通道、公網等多種），計量主站對上傳的數據進行處理和平臺展現，并發送相應采集任務指令至采集終端。因此，終端與電表之間的下行通道，與主站之間的上行通道，兩通道鏈路的穩定可靠傳輸是整個計量自動化系統良好運行的基礎。計量自動化系統可進行自動抄表率、終端在線率、數據完整率等多項指標統計。借助系統統計指標，基層運維人員可有針對性的加強現場運維，提升電能量數據采集完整性、可靠性。

采集終端遠程抄表實現過程

變電站電能表數據采集，廠站終端與電能表通過RS485進行下行通信，廠站終端將采集的電能量數據通過調度數據網實現與計量主站的雙向通信。廠站側電能量數據采集通信可靠[5]。

專變用戶電能量數據采集，負控終端與電能表通過RS485進行下行通信，負控終端內置GPRS通信模塊，使用SIM卡，通過無線公網（移動、聯通、電信），實現計量主站與負控終端的雙向通信。

公變臺區考核戶電能量數據采集，配變終端可直接計量，數據通信方式與負控終端通信方式相同[6]。

（4）集中器電能量數據采集，集中器與電能表可通過多種方式實現下行通信，較為常用的是電力載波、微功率無線、RS485總線等，集中器上行通信部分則與負控終端通信方式相同。無線公網因覆蓋范圍廣、無需額外投資、維護成本低而被廣泛應用，但單一通信始終牽制著電能量數據的實時采集，影響數據傳輸的可靠性。

3.公網信號盲點遠程抄表解決方案

對抄表所在區域現場環境、公網信號情況、改造投資預算等多維度考量，采取有針對性的解決技方案。

3.1物聯網技術

NB-IoT、LoRa物聯網技術是當前研究的熱點方向，是解決日漸擴展的高級采集業務時下行通道阻塞的一種通信方案，現已在水表、燃氣表、電表等多領域的數據采集應用中有初步嘗試。NB-IoT通信方式技術特點：是將通信模塊直接置于智能電能表中，免去集中器中間環節，避開下行通信帶寬受限瓶頸，實現電表與主站層的直接通信，兼容2G、3G、4G、5G通信網絡。

NB-IoT對聯通、電信、移動、廣電有專門的頻段，不存在信號干擾。NB-IoT技術用于用電信息采集系統，能夠提高采集實時性，實現停電事件主動告警等高級應用。但目前移動運營商NB-IoT的基站未完全覆蓋，且NB-IoT采集方式帶來了SIM卡通信費用，因此短時間內難以全面推廣。

LoRa是一個更靈活的自主網絡，是一種低功耗遠距離局域網，一個LoRa網關可連接上千個乃至上萬個。

LoRa節點，但使用1GHz以下的免費非授權頻段，可能會對其他使用公用頻段的設備產生信號干擾。此外，實現LoRa通信需要全新組建網絡設備，前期設備投資大。

3.2信號中繼

目前，新建小區配電房多建于無信號或弱信號地下室，導致計量終端無法上線。針對這種弱信號區域，多臺終端處于同一信號盲區無法上線情況，可以加裝信號延長設備，解決地下箱變無法抄表問題。在信號盲區的終端側加裝電力載波GPRS近端設備，在有信號的區域加裝電力載波GPRS發送設備，采集終端與近端設備通過以太網接口連接，近端設備與發送設備通過電力載波線建立連接，從發送設備接受來自主站的發送數據，識別數據目標設備后，通過以太網口將通信數據返回給采集終端。在信號良好區域的發送設備通過GPRS獲取主站通信數據，實現與計量主站的雙向數據交互。這種方案僅借用已有的電力載波線即可實現公網信號延長，施工簡單、安裝靈活，可有效保障采集終端與主站的穩定通信[8]。

3.3增益天線

針對偏遠鄉村較為分散的弱信號區域，在考慮投資成本情況下，可將終端天線從配變箱中引出加長終端天線或加裝信號放大器等方法解決弱信號。加長終端天線，將天線引到信號較強的區域，涉及現場重新布線，且受制于現場環境和用戶協調等多重問題，可結合實際條件選擇此改善方案。加裝信號放大器的方法，在信號弱區域可起到信號放大作用，完全的信號盲區則不適用。

4.安科瑞建筑能耗分析系統

4.1概述

Acrel-5000web建筑能耗分析系統是用戶端能源管理分析系統，在電能管理系統的基礎上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對用戶端所有能耗進行細分和統計，以直觀的數據和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習慣，有效節約能源，為用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶可按照國家有關規定實施能源計算，分析現狀，查找問題，挖掘節能潛力，提出切實可行的節能措施，并向縣級以上管理節能工作的部門報送能源計算報告。

4.2應用場所

適用于公共建筑、集團公司、工業園區、大型物業、學校、醫院、企業等不同行業的能耗監測與管理的系統設計、施工和運行維護。

4.3系統功能

4.3.1系統概況

平臺運行狀態，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時、逐月曲線，當日，當月能耗同比分析滾動顯示。

4.3.2用能概況

對建筑、部門、區域、支路、分類分項等用能進行對比，支持當日逐時趨勢、當月逐日趨勢曲線、分時段能耗統計對比、總能耗同環比對比。

4.3.3用能統計

對建筑、區域、分項、支路等結構按日、月、年報表的形式統計對分類能源用能進行統計，支持報表數據導出EXCEL，支持選擇建筑數據進行生成柱狀圖。

4.3.4復費率統計

復費率報表按日、月、年統計對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統計分析。支持數據導出到EXCEL。

4.3.5同比分析

對建筑、分項、區域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結合的方式進行用能數據同比分析。

4.3.6能源流向圖

能源流向圖展示單棟建筑時段內各類能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標值查看。

4.3.7夜間能耗分析

夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對選擇支路分類能源在時段工作時間與非工作時間用能統計對比，支持導出報表。

4.3.8設備管理

設備管理包括，設備類型、設備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設備，確保設備的運行。

4.3.9用戶報告

用戶報告針對選定的建筑自動統計各能源的月使用的同環比趨勢，并提供簡單的能耗分析結果，針對用電提供單獨的復費率用能分析，報告可編輯。

5.系統硬件配置

	采用泛在物聯、云計算、大數據、移動通訊、智能傳感等技術手段可為用戶提供能源數據采集、統計分析、能效分析、用能預警、設備管理等服務，平臺可以廣泛應用于多種領域。
智能網關	ANet-1E2S1		采用嵌入式硬件計算機平臺，具有多個下行通信接口及一個或者多個上行網絡接口，作為信息采集系統中采集終端與平臺系統間的橋梁，能夠根據不同的采集規約進行水表、氣表、電表、微機保護等設備終端的數據采集匯總，并使用相應的規約轉發現場設備的數據給平臺系統。
高壓重要回路或低壓進線柜	APM810

	具有全電量測量，電能統計，電能質量分析及網絡通訊等功能，主要用于對電網供電質量的綜合監控診斷及電能管理。該系列儀表采用了模塊化設計，當客戶需要增加開關量輸入輸出，模擬量輸入輸出，SD卡記錄，以太網通訊時，只需在背部插入對應模塊即可。
APM520		三相全電量測量，2-63次諧波，不平衡度，支持付費率，越限告警，SOE,4-20mA輸出。
低壓聯絡柜、出線柜	AEM96

	三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。
給水管道	水表		計量流經給水管道用水的體積總量，適用于單向水流，采用電子直讀技術，通過RS485總線直接輸出表盤數據。

結論

基于計量自動化系統的遠程抄表技術，是推動供電企業計量、營銷工作向自動化、智能化發展的動力。解決信號盲區終端數據采集問題，實現全量用戶遠程抄表，將企業更多的基層人員從簡單重復的現場抄表工作中解放出來，優化了企業人員配置，有效盤活了一線人力資源，促進企業良性運作，提高員工積極性。全量用戶數據的遠程抄表，從根源上解決了人工抄表差錯頑疾，及時、準確的基礎采集數據，減少電費差錯的同時，還可有利支撐電力大數據分析。引入多種通信技術解決公網無信號區域抄表問題，方能凸顯全量用戶遠程抄表帶來的經濟效益和社會效益。

7.參考文獻

[1]趙永良.用電信息采集系統本地通信方式對比研究[J].電力系統通信，2010，31（216）：50-54.

[2]賈玲.淺談自動抄表技術在電能計量領域中的應用[J].裝備制造技術，2010，（6）：188-189

[3]孫國學，鄭帆.遠程自動抄表技術在供電企業中的應用分析[J].內蒙古電力技術，2008，（3）：5-8.

[4]張捷，付瑤，孫漢威，陳蓉燕，徐揚[J].公網無信號區域遠程抄表問題解決方案

[5]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版.

審核編輯 黃宇