寬帶載波通信模塊現(xiàn)場檢測方法

1、寬帶載波通信模塊現(xiàn)場檢測方法徐揚(yáng)付瑤張捷圖1用電信息采集通信方式架構(gòu)遠(yuǎn)程通道本地通道數(shù)據(jù)采集摘要計(jì)量自動化系統(tǒng)是采集電網(wǎng)主網(wǎng)、配網(wǎng)用電數(shù)據(jù)系統(tǒng), 的現(xiàn)場通信環(huán)境復(fù)雜多變，現(xiàn)場運(yùn)維出現(xiàn)的問題頗多，對通信過程的檢測顯得 尤為重要。將計(jì)量自動化和現(xiàn)場通信檢測結(jié)合起來，有助于提升電力業(yè)務(wù)效 率。本文針對現(xiàn)場寬帶載波通信模塊檢查方法進(jìn)行研究，為及時發(fā)現(xiàn)故障原 因，減少人工逐項(xiàng)排查帶來的時間浪費(fèi)和根據(jù)客觀經(jīng)驗(yàn)判斷通信模塊造成資源 浪費(fèi)提供解決思路。Key寬帶載波；通信模塊；HPLC；現(xiàn)場檢測 TN913.6；TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼A 口2095 - 6487 (2021) 11 - 0 - 02On-

2、site Detection Method of Broadband Carrier Communication ModuleXu Yang, Fu Yao, Zhang JieAbstractThe metering automation system is a data collection system for the main grid and distribution network. The on-site communication environment for data collection is complex and changeable. There are many

3、problems in on-site operation and maintenance. The detection of the communication process is particularly important. Combining metering automation with on-site communication detection will help improve the efficiency of power business. This article researches on the inspection method of the on-site

4、broadband carrier communication module, and provides solutions for finding the cause of the failure in time, reducing the time waste caused by manual item-by-item investigation, and judging the waste of resources caused by the communication module based on objective experience.Keywordsbroadband carr

5、ier； communication module； HPLC； on-site detection隨著電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大，電力用戶幾何式增多、計(jì)量設(shè)備更新迭代加速、模塊故障 和運(yùn)行環(huán)境惡劣等因素均導(dǎo)致終端故障增多，造成終端離線、采集失敗，采集 成功率下降等，對供電企業(yè)的考核指標(biāo)和采集數(shù)據(jù)的深化應(yīng)用有直接影響。因 此，現(xiàn)場高效精準(zhǔn)的運(yùn)維工作對供電企業(yè)尤為重要。研究現(xiàn)場通信模塊檢測方 法，能有效解決計(jì)量終端運(yùn)維過程中工作效率低下、人工參與量大、資源浪費(fèi) 嚴(yán)重等實(shí)際問題，以此緩解整個供電局系統(tǒng)的運(yùn)維壓力，減少系統(tǒng)維護(hù)的費(fèi)用 與經(jīng)營成本問題，為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)保障與社會效益，具有區(qū)域推廣使用的價 值。本文通過

6、研究寬帶載波通信方式，針對寬帶載波通信模塊現(xiàn)場檢測方法進(jìn) 行探討。1計(jì)量自動化現(xiàn)場通信技術(shù)概述1.1計(jì)量自動化系統(tǒng)采集結(jié)構(gòu)計(jì)量自動化系統(tǒng)由主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（簡稱“主站”）、遠(yuǎn)程通信的傳輸通信信 道、現(xiàn)場各類計(jì)量終端和電能表計(jì)三部分組成?，F(xiàn)場計(jì)量終端采集電力用戶用 電數(shù)據(jù)后通過多種通信方式傳輸?shù)接?jì)量系統(tǒng)主站，主站對電能表數(shù)據(jù)進(jìn)行集中 管理并監(jiān)測。主站主要由業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊、運(yùn)維監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)管理模塊和采集 處理平臺組成，對數(shù)據(jù)進(jìn)行集中儲存、處理與應(yīng)用，通過網(wǎng)省綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)與南 網(wǎng)電能量數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。各地市供電局側(cè)由廠站終端、負(fù)控終端、配 變終端和集中器與電表構(gòu)成前置采集子模塊，通過MSTP傳輸網(wǎng)

7、與備用通道與主 站進(jìn)行通信；由關(guān)口遙測系統(tǒng)廠站終端構(gòu)成的關(guān)口采集前置字模塊通過調(diào)度數(shù)據(jù) 網(wǎng)與主站進(jìn)行通信。 數(shù)據(jù)采集通信通道分為遠(yuǎn)程和本地兩部分（也稱為上行通信通道和下行通信通 道），遠(yuǎn)程通信是指計(jì)量設(shè)備和主站之間的通信，主要有230 MHz無線專網(wǎng)、 GPRS無線公網(wǎng)、CDMA無線公網(wǎng)、光纖專網(wǎng)、PSTN和中壓電力載波等，其中采 用較多的是GPRS和230 MHz無線專網(wǎng)兩種方式。本地通信有低壓窄帶載波、低 壓寬帶載波、RS-485總線和微功率無線等方式，其中負(fù)控與配變的本地通信一 般采用RS-485方式；低壓集抄主要采用電力線載波或電力線載波與RS-485混合 組網(wǎng)的形式。計(jì)量自動化系統(tǒng)中

8、采用多種通信技術(shù)，不僅能實(shí)時采集用戶用電 量信息，而且可滿足不同的應(yīng)用環(huán)境，采集信息非常全面，精確度也非常高， 使電能數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確快速的傳送給主站。根據(jù)目前實(shí)際工作中的現(xiàn)場使用情況，將這些通信方式與計(jì)量系統(tǒng)中各業(yè)務(wù)終 端之間的關(guān)系進(jìn)行對應(yīng)，通信方式架構(gòu)如圖1所示。1.2現(xiàn)狀與問題計(jì)量運(yùn)維人員在現(xiàn)場運(yùn)維中，靠經(jīng)驗(yàn)對終端通信采集異常進(jìn)行基本判斷，選擇 直接更換通信模塊或SIM卡等簡單輪換測試的方法處理終端離線、在線無數(shù) 據(jù)、在線缺數(shù)等問題，工作效率不高；對拆回的通信模塊上電復(fù)檢比較麻煩，需 與表計(jì)、終端同時上電做檢測，并錄入相應(yīng)的檔案資料，且還受到組網(wǎng)、兼容 性等問題影響，不僅增加工作量也會影響對

9、通信模塊故障的判斷。部分基層計(jì) 量運(yùn)維人員不對拆回通信模塊上電復(fù)檢，僅憑現(xiàn)場判斷和工作經(jīng)驗(yàn)，會造成部 分通信模塊的資源浪費(fèi)，如現(xiàn)場接觸不好、線路阻抗、電磁干擾、表計(jì)的通信 模塊與集中器HPLC通信模塊的不兼容等，對通信模塊故障判斷的準(zhǔn)確率不高。2低壓寬帶載波通信 2. 1寬帶電力線載波技術(shù) 隨著國家能源戰(zhàn)略發(fā)展，電力線載波通信技術(shù)(PLC)作為電力系統(tǒng)特有的高效 可靠的通信傳輸方式，在智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)方保護(hù)信號傳輸?shù)确矫嬷衅鹬?來越重要作用。電力載波通信技術(shù)利用配電網(wǎng)線路作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇?，調(diào) 頻、頻率可達(dá)到幾百千比特率至幾兆比特每秒，傳輸帶寬為2k4 kHz,采用 正交頻分復(fù)用技術(shù)(Or

10、thogonal Fre-quency Division Multiplexing, OFDM) 信號調(diào)制方式。相較于窄帶載波方案而言，寬帶載波具有帶寬較大、抗擾能力 強(qiáng)、通信速率高的特點(diǎn)，在相同時間能可采集更多的電能表數(shù)據(jù)。技術(shù)原理是 發(fā)送器首先將數(shù)據(jù)信息調(diào)制到一個高頻載波上，然后利用功率放大后，通過耦 合電路耦合到電力線上，經(jīng)過不同等級的電力線傳輸，接收信息的調(diào)制解調(diào)器 再通過濾波后將高頻信號從電流中分離出來還原成數(shù)字信號。2.2寬帶電力線載波通信模塊與窄帶載波通信技術(shù)相比，寬帶電力線載波通信模塊有“分鐘組網(wǎng)，秒級抄 表”的運(yùn)行效果，寬帶載波遠(yuǎn)程集抄方案能有效地提高用電信息采集系統(tǒng)的采 集

11、成功率，還能降低采集耗時。同時，寬帶載波在用電信息采集系統(tǒng)中還支持 互聯(lián)互通，可實(shí)現(xiàn)安全、高效和可靠的抄表功能，每個數(shù)據(jù)項(xiàng)平均抄讀時間小 于Is。相較于窄帶載波方案而言，寬帶載波具有帶寬較大、抗擾能力強(qiáng)、通信 速率高的特點(diǎn)，在相同時間能可采集更多的電能表數(shù)據(jù)。在采集系統(tǒng)里，載波通信模塊分為本地通信模塊和智能表模塊，本地通信模塊 節(jié)點(diǎn)位于路由的最源頭，其地址被稱為源地址，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)組建、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)；智能 表模塊節(jié)點(diǎn)位于路由的最末端，其地址成為目的地址，負(fù)責(zé)信息中轉(zhuǎn)應(yīng)答。寬 帶載波通信模塊可通過電力線進(jìn)行組網(wǎng)通信，一個主模塊可以管理多個從模塊 進(jìn)行采集與控制等指令下達(dá)的操作，從模塊有能發(fā)起信息主動上送

12、等操作，實(shí) 現(xiàn)雙向通信；主節(jié)點(diǎn)可根據(jù)實(shí)時的通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對通信鏈路做出動態(tài)調(diào)整和最優(yōu) 選擇，提高通信成功率；在距離比較遠(yuǎn)或受到嚴(yán)重干擾的通信線路中，可從模塊 間通過路由代理協(xié)調(diào)器(Proxy Co-ordinator, PCO)為中繼代理完成接力通 信，無須人工干預(yù)。2.3通信模塊檢測實(shí)現(xiàn)方式通過把終端寬帶載波本地模塊的弱電接口管腳和強(qiáng)電接口管腳，分別匯總連接 至弱電的功能管腳轉(zhuǎn)接接口和載波通信接口，再連接至終端本地模塊的串口信 號(5VTTL電平)。將載波信號耦合模塊通過低壓射頻信號連通本地模塊與電 表模塊的載波通信回路，實(shí)現(xiàn)了組網(wǎng)抄表功能的測試。以模擬本地模塊與遠(yuǎn)程模塊的組網(wǎng)通信方式，通過把

13、寬帶載波本地模塊的弱電 接口管腳和強(qiáng)電接口管腳，分別匯總連接至弱電的功能管腳轉(zhuǎn)接接口和載波通 信接口，再連接至終端本地模塊的串口信號。將載波信號耦合模塊通過低壓射 頻信號連通本地模塊與電表模塊的載波通信回路，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)抄表功能的測試。 簡單來說，就是通過模擬發(fā)送一段報文的方式，檢測模塊的收、發(fā)報文情況。2.4通信模塊檢測工作過程對CCO模塊上電調(diào)試，判斷CCO是否能正常工作。對STA模塊進(jìn)行上電調(diào)試，判斷STA能否正常工作。對CCO和STA之間通信進(jìn)行診斷，通過射頻信號線連接，模擬集中器和電 表命令，下發(fā)數(shù)據(jù)及參數(shù)初始化、設(shè)置主節(jié)點(diǎn)地址、添加表檔案、抄讀電表數(shù) 據(jù)，調(diào)試通信質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)載波模塊調(diào)試

14、，確定不同版本規(guī)約抄讀軟硬件版本信 息等，能更好地幫助現(xiàn)場運(yùn)維作業(yè)人員驗(yàn)明調(diào)試區(qū)域的功能是否完好，通信規(guī) 約以及軟硬件版本等參數(shù)也能清晰可詢。使用載波信號耦合模塊，以低壓射頻信號連通本地模塊與電表模塊的載波 通信回路，實(shí)現(xiàn)本地模塊和電表模塊的組網(wǎng)抄表能力。3結(jié)束語研究寬帶載波測試方法，可為設(shè)計(jì)現(xiàn)場對本地模塊、電表模塊，以及遠(yuǎn)程模塊 的測試的便攜式設(shè)備提供思路，利用技術(shù)手段輔助基層運(yùn)維，實(shí)現(xiàn)對表計(jì)寬帶 載波模塊、計(jì)量終端寬帶載波模塊、上行GPRS模塊進(jìn)行初步檢測，排查常見故 障，及時發(fā)現(xiàn)故障原因，有效解決計(jì)量終端運(yùn)維過程中工作效率低下、人工參 與量大、資源浪費(fèi)嚴(yán)重等實(shí)際問題，以此緩解整個供電局系

15、統(tǒng)的運(yùn)維壓力，減 少系統(tǒng)維護(hù)的費(fèi)用與經(jīng)營成本問題，為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)保障與社會效益，具有區(qū) 域推廣使用的價值。Reference劉智慧.電力線載波遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)的應(yīng)用J.湖南電力，2004, 24(3) : 36-38.于欣.電力線通信協(xié)議機(jī)制設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證D.西安：西安電子科技大學(xué)， 2018.李建岐，陸陽，高鴻堅(jiān).基于信道認(rèn)知在線可定義的電力線載波通信方法J中國電機(jī)工程學(xué)報,2015, 35 (20) : 5235-5243.孫海翠，張金波.低壓電力線載波通信技術(shù)研究與應(yīng)用J.電測與儀表，2006, 43 (8) : 54-57.樊昌信.通信原理M.北京：國防工業(yè)出版社，2010.羅玄，補(bǔ)黔江，蔣友權(quán)，等.計(jì)量自動化現(xiàn)場通信檢測技術(shù)J.電氣自動 化，2019, 41 (1) : 5-8曹敏，李波，畢志周，等.低壓電力線載波通信性能測試方法研究J.電測 與儀表，2012, 49 (10) : 46-51.孫增友，李依潼，吉海強(qiáng).基于寬帶電力線載波的電能質(zhì)