微功率无线和载波双信道抄表技术的相关分析

基于低压电力线载波和微功率无线通信的双模通信在低压集抄系统中的应用齐火箭摘要：本文在介绍单一的电力线载波和微功率无线抄表现状的基础上，提出了基于OFDM电力线载波和微功率无线的双模通信技术。

关键词：电力线载波微功率无线双模1单一的电力线载波或微功率无线抄表的现状1.1电力线载波在集抄中存在的问题1）通信信道的时变性通信信道的时变性对载波信号来说，低压电力线是一根非均匀分布的传输线，各种不同性质的用电器把电能转换成其他形式的负载在低压配电网的任意位置随机地投入和断开，使信道表现出很强的时变性。

2）通信信道的频率选择性由于低压配电网中存在负荷情况非常复杂、负载变化幅度大、噪声种类多且强等特点，各节点阻抗不匹配，信号很容易产生反射、驻波、谐振等现象，使信号的衰减变得极其复杂，造成电力载波通信信道具有很强的频率选择性。

3）干扰噪声多样影响电力通信噪声主要有以下三种，即背景噪声、周期性噪声和突发性噪声。

背景噪声一般分布在整个通信频带；周期性噪声包括周期性的连续干扰和周期性的脉冲干扰；突发性噪声一般是由用电设备的随机投入或断开而产生的。

正是因为具有上述特点，使得电力载波通信在实际应用过程中一直面临着很多问题等待解决。

1.2微功率无线在集抄中存在的问题由于电力线的上的干扰及衰减，微功率无线技术开始兴起，无线通信有效地避开了电力线上的干扰和衰减，但是无线通信又容易受环境干扰，穿透墙体和建筑物时信号衰减较大。

1）通信距离的影响不同的地理环境对通讯距离影响较大，信号的衰减直接影响着通讯距离。

由于多路径产生的通讯影响，通讯的距离和可靠性会减少，可视距离已能满足实用化的要求, 但是在小区里楼宇墙体对信号的衰减, 实际的通信距离受限。

2）气侯条件影响空气干燥时通信距离较远，空气潮湿（特别是雨、雾、雪天气）通信距离较近，在微功率无线模块容许的工作环境温度范围内，温度升高会导致发射功率减小及接收灵度降低，从而减小了通信距离。

微功率无线智能抄表关键技术研究本文紧紧围绕无线智能抄表应用要求的低复杂度、低功耗、低成本和高可靠性等研究目标，以及国家传感器网络标准化工作组通信与信息交互项目组所确定的技术目标和技术路线，概括低功耗的睡眠-唤醒机制、高可靠的通信链路、灵活组网方式下的MAC帧优化、跨层协议的设计等技术的研究。

标签：无线智能抄表；MAC层优化；睡眠唤醒；可靠链路1 研究现状1.1 国内外发展现状与趋势在能源日趋紧张、用电需求迅速增长、供电服务要求日益提高的形势下，世界各国正在试图寻找更加环保、节约、低能耗的新型绿色能源经济管理模式。

美国、英国、意大利、法国、西班牙、澳大利亚等发达国家，以及印度等新兴发展中国家都在积极发展自动化表计系统或智能电表，相继大规模开展了用电信息采集相关系统建设，在电力用户用电信息的专业化应用和集成化应用方面均取得良好的应用效果。

其中以德国、意大利、西班牙和葡萄牙等国家和欧盟对智能抄表方面的研究居多，用到的技术也各种各样，如zigbee、蓝牙、WIFI、无线宽带、PLC、总线和以太网方面的技术。

自20世纪90年代起，国内电力系统逐步开展了负荷管理、集中抄表等用电信息采集系统的试点建设与应用，通过智能化的用电服务手段，加强用户与电网之间的信息集成共享和实时互动，进一步改善电网运营方式和用户对电能的利用模式，有效提高终端用户用能效率。

国内的一些公司和高校也相继开展无线智能抄表的研究，国家无线电委员会已将原来模拟电视使用的470MHz-510MHz频段释放用于民用计量，这对无线抄表是一个很好的资源。

1.2 国内现有技术基础北京新鸿基瑞程科技有限公司在基于国网标准下推出的DCJL22-RC2010采集器具有低功率发射、高抗干扰能力、低误码率、传输距离远、多信道、高可靠性、体积小、重量轻等优点，主要服务于城市居民小区和村镇的无线抄表应用。

成都千嘉科技有限公司推出的无线抄表系统，针对小区应用场景，设计出小区管理机、集中器、终端表具之间采用无线通讯方式的管理中心远程集抄方案，从路由路径生成与管理、数据交互的主从双方流程、资源需求分析、协议等各方面进行优化，一定程度上缓解了信号差、对环境要求高、电池电量容易耗尽、易受干扰、安装配置复杂等问题。

双模通信之“高速载波”和“高速无线”双剑合璧目前低压集抄通信方案仍以窄带载波为主，然而载波通信存在受电力线路条件影响大、存在电力线噪声大、线路高频信号衰减严重等问题，电力线载波技术存在的问题是自动抄表技术发展的一个瓶颈。

而微功率无线通信方案以空间电磁波传输，无需以电力线为传输媒介，不受电力线环境噪声的影响。

但是通信性能容易受到天线、金属屏蔽、气候、地理环境等影响。

载波无线的双模低压集抄通信方式颠覆了智能电表传统的信息采集方式，能有效解决单一通信方式带来的问题。

窄带载波微功率无线的双模通信方式在前两年已经开始研究并进行了一些试点，但是可能由于各方面原因，一直还得到到大规模应用。

随着高速载波和高速无线通信技术的推广，双模通信迎来了新的拐点。

高速双模通信的优势“高速载波高速无线双模通信”的应用有以下优势：一是提高通讯稳定性，无线与载波两种通讯方式信道特性完全不同，两者取长补短、相互融合，应用时不区分主次，可以根据具体环境择优选择，高速载波高速无线本地通信的双模通信技术，将为电能表深化应用提供一个更为高效、稳定的通信网络。

二是无需更换智能电表，由于通信模块空间有限,将载波和无线两种通信电路集成在一个模块上，只需对通信单元模块更换。

三是有效实现高频次采集，实现分钟级的电力信息采集冻结，秒级数据采集，助力实现大数据分析，为实现更多电力业务和数据分析提供技术保障。

高速双模通信的应用国内业务应用拓展高速双模通信的方式兼具高速通信和灵活运用两种通信方式的优势，以其技术优势可满足目前智能电表深化应用。

支持低压配电网运维：传统电力线载波在停电后，通信线路中断，无法将停电事件信息进行可靠传递。

而高速无线本地通信技术与供电线无关，可以实现停电事件实时主动上报，化被动抢修为主动抢修；另外高频次、稳定的传输网络可以实现低压配网运行监测、电表台区关系和相位梳理、台区线损异常分析等，进一步提升配网管理的智能化水平。

多表合一：支持多种客户端通过无线接入与控制，避免公用事业采集系统通讯网络重复建设，节省建设资金。

基于电力载波与微功率无线通信双网融合智能采集通讯方案的研究与应用【摘要】通信技术是电能表远抄采集系统的关键，现场安装情况十分复杂，单靠一种通信方式无法满足各种环境下的抄表应用，实地因地制宜，采用将微功率无线通信方式和电力载波通信双网融合的设计思路及实施方案，实现“全采集，全覆盖”的效果。

以河北邯郸本地集抄现状为例，阐述方案的应用效果及应用领域。

【关键词】微功率无线；载波通信；双网融合；电能表采集系统1.前言国家电网公司坚强智能电网建设的总体要求，保证智能电网建设规范有序推进，实现电力用户用电信息采集系统建设“全覆盖、全采集、全预付费”。

低压居民户表抄读覆盖范围最广，用户量最大，是目标实现的重点。

低压抄表系统按照抄表通信方式分有两类：有线和无线，主要方案有：RS485抄表系统，低压电力线载波抄表系统，无线抄表系统，混合抄表系统，塑料光纤抄表系统。

这两大类抄表系统有其各自的优势和适用领域。

目前，河北南网大力推广智能采集系统，集抄多采用电力线载波方式。

电力线载波集抄在运行过程中有许多不足：低压配网环境复杂，如带有变频设备的台区，对电力线载波运行环境带来较大的干扰，难以保证抄表的稳定性；对于多台变供电的用电环境，由于载波串扰，不宜实施载波抄收方案；载波传输距离有限，需要通过中继方式保证抄表覆盖范围，对于农村、城乡结合部等高密度住宅不能做到全覆盖；低压电力线窄带载波速度低，实时性差，无法满足远程预付费、远程拉合闸的需求。

微功率无线抄表方式，由于无线信号受到障碍物阻挡，通信距离的影响，信号具有不稳定性，且其通信频率使用的是免费公用频段，突发的干扰信号不能避免，抗干扰设计也是这种工作方式的难点之一。

为解决这些问题，提出基于电力载波与微功率无线通信双网融合智能采集通讯方案，就是将二者紧密结合起来，微功率无线通信为主，载波通信为辅，两者相互协调，互为备用，优势互补，构成双通道，可以有效解决本地通信遇到的问题，提高抄表成功率。

低压电力用户集中抄表系统运行及维护手册基于窄带载波和微功率无线双模通信技术低压电力用户集中抄表系统运行及维护手册北京博维亚讯技术有限公司版本：1.02016年5月20日北京博维亚讯技术有限公司地址：北京市昌平区回龙观镇北京国际信息产业基地发展路1号集智达大厦3层邮编：102206电话：传真：第 2 页 共29 页目录1文档说明 (4)1.1文档范围 (4)1.2文档目的 (5)1.3参考文献 (5)1.4术语和定义 (5)1.5缩写词 (6)2关于博维亚讯 (7)3低压电力用户集中抄表系统简介 (7)4博维亚讯双模方案介绍 (9)4.1双模方案简介 (9)4.2博维亚讯双模模块技术特点 (10)4.2.1窄带OFDM载波技术特点 (10)4.2.2微功率无线技术特点 (11)5博维亚讯双模产品介绍 (11)6产品安装及注意事项 (13)6.1注意事项 (13)6.2集中器安装 (13)6.2.1安装位置要求 (13)6.2.2集中器设备安装 (14)6.2.3天线安装 (15)6.3采集器安装说明 (17)6.4双模智能电表模块安装 (22)7产品运行 (22)8产品维护 (23)8.1故障现象 (24)8.2故障原因 (25)第 3 页共29 页8.3排查方法 (26)8.4解决方案 (29)1文档说明1.1文档范围本文档适用于电力企业基于力合窄带OFDM载波和微功率无线双模通信技术低压电力用户集中抄表系统安装、运行和维护人员。

第 4 页共29 页1.2文档目的本文档目的为电力企业基于力合窄带OFDM载波和微功率无线通信技术低压电力用户集中抄表系统安装、运行和维护人员在日常工作过程中提供帮助和指导。

1.3参考文献介于本文档参考文件过多，在这里不详细列出，具体请按照下列描述内容查阅相关标准文献。

①电力行业标准 DL/T645-2007多功能电能表通信协议②Q/CSG 11109003-2013《中国南方电网有限责任公司低压电力用户集中抄表系统集中器技术规范》③Q/CSG 11109005-2013《中国南网电网有限责任公司低压电力用户集中抄表系统采集器技术规范》④北京博维亚讯技术有限公司2014年低压电力线窄带OFDM载波和微功率无线双模通信产品企业标准1.4术语和定义计量自动化主站：计量自动化主站是指具有选择终端并与终端进行信息交换功能的计算机设备，包括前置采集、数据维护存储、业务处理和综合应用四个部分，其中前置采集部分完成和终端进行通讯的功能。

广西电网有限责任公司技术规范基于微功率无线通信低压集中抄表系统技术规范广西电网有限责任公司发布目录1 范围 (3)2 规范性引用文件 (3)3 术语和定义 (3)3.1集中抄表终端 (3)3.2低压微功率无线抄表 (3)3.3主站 (3)3.4无线采集器 (3)3.5无线电能表 (3)3.6手持设备 (3)3.7兼容性 (3)3.8共存性 (4)3.9互连性 (4)3.10协作性 (4)3.11互操作性 (4)3.12数据完整性 (4)4 系统的体系结构 (4)5 系统的开放性要求 (6)6 功能要求 (7)6.1系统功能 (7)6.2采集方式 (7)6.3增值服务 (8)6.4系统对时 (8)6.5费控管理 (8)7、系统的性能要求 (9)7.1微功率无线通信单元 (9)8系统技术指标 (10)8.1 系统可靠性 (10)8.2 系统可用性 (10)8.3 数据完整性 (10)8.4 响应时间 (11)8.5 数据采集成功率 (11)附件1 (12)附件2 (14)1前言本标准对计量自动化基于微功率无线通信低压集中抄表系统的技术要求做出了规定，规范了低压集中抄表系统组网结构，抄表终端、电能表微功率无线通信模块及通信协议，是广西电网有限责任公司基于微功率无线通信低压集中抄表系统的终端、电能表招标采购、检验验收及质量监督等工作的技术依据。

本标准由广西电网有限责任公司市场营销部归口。

本标准由广西电网有限责任公司市场营销部提出并负责解释。

本标准起草单位：广西电网有限责任公司电力科学研究院。

本标准主要起草人：蒋雯倩、李刚、龙东、何艺、曾博、黄宗启、潘俊涛、陈俊、唐利涛2广西电网有限责任公司基于微功率无线通信低压电力用户集中抄表系统技术规范1 范围本部分描述了计量自动化基于微功率无线通信低压集中抄表系统的系统总体结构，规定了微功率无线抄表系统的术语和定义、基本概念、系统的结构体系、基本功能和性能指标，以及系统的开放性和数据操作流程本规范适用于广西电网有限责任公司计量自动化微功率无线通信低压集中抄表系统2 规范性引用文件下列文件中，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。

基于电力载波-微功率无线双模通信网络技术的研究摘要：为解决电力线通信因受阻抗随机、信号衰弱和噪声干扰而通信距离和可靠性受到一定影响的弊端，文章提出了一种集低压电力线通信与无线传输相结合的通信系统，将无线通信技术融入距离受限的电力通信系统，发挥各自的通信优势，使信号在通信过程中更好地传输。

本文基于电力载波-微功率无线双模通信网络技术的研究，主要是对用电信息采集系统网络通信方式的研究,对低压电力载波通信技术，微功率无线通信技术进行了整合，将两种技术融合到一个通信模块中，从而为一个台变下两种通信方式并存，互为补充提供了技术可行性。

关键词：电力线载波; 微功率无线; 双模通信; 干扰;随着电力供网的发展，电力线覆盖面积越来越宽广，如何充分利用现有供电网络资源，在电力线上实现可靠的信息传输，正逐步引起人们广泛关注和研究。

电力线载波通信是以电力线网络作为传输信道的一种通信方式，而低压电力线通信以其网络覆盖范围广、接入便利等特点，成为新技术，具有广阔的应用前景。

但与其他通信技术相比，电力线通信也具有噪声干扰大、频率选择性衰弱等缺点。

为了解决这些问题，该系统利用现有的电力传输网络与无线通信技术对用电设备中电量参数进行采集、监测、配套的上位机软件将实时对系统采集到的数据进行实时分析、存储，使通信信号覆盖面更广、传输成本更低，对相关信号、数据的监测性、可靠性更高。

1 总体设计方案由于单一的电力线载波信号具有不可避免的衰减大、干扰强的缺点，因此我们采用电力线载波与无线通信组合网络的设计。

整体上看，我们主要设计电力线载波模块与无线模块的通信接口以及无线模块与上位机的通信接口，对远程在线监控系统及其通信的组成原理和结构进行研究，以及研究和设计适用于线型链路结构下数据传输的通信协议，并对该通信协议的结构和设计进行优化，使其能够满足系统通信的设计要求。

目前建立无线及电力线混合通信网络更多的是在现有的通信产品中选取适用的设备，搭建混合通信网络主要考虑及解决的问题如下。

抄表外包方案
远程抄表系统是一种通过移动通讯网络将水电表数据传输
到管理中心计算机的一种抄表方式，可以解决人工抄表难的问题，节省大量的人力物力成本，提高水电表管理效率，本文主要是带大家看下：2022年常见水电表远程抄表方案汇总。

远程抄表系统根据移动通讯方式不同，可以分为4种：RS-485
远程抄表、4G无线远程抄表、NB-IOT无线物联网远程抄表以及电力载波无线远程抄表。

一、RS-485远程抄表方案
RS-485远程抄表方案是一种有线传输方式，通过架设电力线传输数据，通讯稳定受环境因素干扰小，适合小区物业、出租房等电表小范围集中安装场景中使用，直接加入一个集中器，就能抄读32台水电表数据，能有效节省材料和施工成本。

二、4G无线远程抄表方案
4G无线远程抄表方案是通过4G信号传输数据，不需要架设电力线，信号覆盖更广，安装时不受距离限制，适合别墅区、工业园区等电表分散安装场景中使用，直接通电联网就能传输数据。

三、NB-IOT无线物联网远程抄表方案
NB-IOT无线物联网远程抄表方案无需布线和额外配置采集设备，电表直接与电信基站自动连接传输数据，安装简单维护方便，适合电表安装在不同区域中使用，能有效避开信号盲点，保证数据传输的实时性。

四、电力载波无线远程抄表方案
电力载波无线远程抄表方案具有电力线载波和微功率无线双通道通信，通讯距离可达1公里，可以抵抗来自电力线上面的干扰，抄表效率更高，实时性更强，价格相对其他通讯模块也更低，不需要安装流量卡，一台载波集中器就能抄读1014台电表。

微功率无线通信技术在低压抄表中的应用作者：谭新陆俊来源：《数字技术与应用》2012年第03期摘要：通信技术是低压抄表系统的关键，电力系统现场情况十分复杂，单靠一种通信方式无法满足各种环境下的抄表应用，只有实地因地制宜，找到最合适的通信方式满足低压抄表要求。

本文通过和电力线载波通信方式的比较，总结出微功率无线通信技术在低压抄表中的应用的特点，提出了将微功率无线通信技术应用于城乡结合部、农村地区等用稀疏住宅地区的低压抄表系统，并且提出了微功率无线低压抄表的几种应用方式。

关键词：低压抄表微功率无线自组网电压电力线载波中图分类号：TN92文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）03-0000-001、应用背景国家电网公司坚强智能电网建设的总体要求，是保证智能电网建设规范有序推进，实现电力用户用电信息采集系统建设“全覆盖、全采集、全预付费”。

低压居民户表抄读覆盖范围最广，用户量最大，是目标实现的重点。

低压抄表系统按照抄表通信方式分有两类：有线和无线，主要方案有：RS485抄表系统，低压电力线载波抄表系统，无线抄表系统，混合抄表系统，塑料光纤抄表系统。

这两大类抄表系统有其各自的优势和适用领域。

近年来，低压电力线载波抄表占据了主流地位，在大规模现场应用和抄通性，稳定性和实时性方面取得了一些成绩，但是存在不足：低压配电网环境复杂，干扰大，低压电力线载波难以保证其抄表的稳定性；对于多台变供电的用电环境，由于载波串扰，不宜实施载波抄表方案；由于载波传输距离有限，需要通过中继方式保证抄表覆盖范围，对于农村、城乡结合部等低密度住宅不能做到全覆盖，实施难度很大；低压电力线窄带载波速率低，实时性差，无法满足远程预付费，远程拉合闸的需求。

微功率无线通信技术可以克服其他通信方式在某些抄表应用场合的不足，施工方便，不需要额外铺设电缆，一般工人都可以方便的进行安装；通信不受限于电网特性，可方便的对跨台区、复杂用电环境快速实施抄表方案；通信速率快，实时性高，方便实施远程预付费，远程拉合闸等应用。