隨著計算機及通信技術的不斷發展,農村配變臺區的精細化管理要求越來越高。然而,目前農村配電臺區的計量電能表計數據卻由于種種原因未能完全實現遠方傳送。這種情況不僅增加了供電所工作人員的工作量,同時手工抄收數據的準確性和實時性都不能滿足要求。而要推動農村智能電網的建設以及滿足臺區的精細化管理要求,就必須采取切實可行的方法解決上述問題。
那么,可不可以設計一套獨立的遠程抄收系統,應用日趨成熟的新通信技術來實現臺區計量電能表的遠程抄收呢?答案是肯定的。即通過采用CDMA無線通信技術,結合RS 485數據接口,建立獨立的計量電能表遠程抄收系統來實現這個目的。
1 CDMA技術原理簡介
CDMA(Code Division Multiple Access碼分多址)是近年來被應用于商業的一種無線數字接口技術。CDMA網絡具有話音清晰,不易掉線,保密性強,輻射功率小,頻率使用率高等技術優勢。除了能夠提供CDMA無線手機的通話功能和信息服務外,還具有高速無線數據傳輸和多媒體功能,并能夠提供無線智能網(如虛擬網絡、個人號碼識別等)以及無線互聯網服務(如網絡瀏覽、電子商務、電子郵箱、網絡游戲等)。在遠程抄表應用中,CDMA技術具有如下優點。
(1)實時性強。由于CDMA具有實時在線特性,系統無時延,無需輪巡就可以同步接收、處理多個數據采集點的數據。可很好的滿足系統對數據采集和傳輸實時性的要求。
(2)CDMA發射功率小,不易掉線。CDMA手機采用先進的切換技術——軟切換技術(即切換是先接續好后再中斷),使得CDMA手機的通話可與固定電話媲美,而且不會有GSM手機的掉線現象。
(3)建設成本少低。由于采用CDMA的無線公網平臺,只需安裝好設備就可以,不需要為遠程抄表進行專門布線,前期投資少、見效快,后期升級、維護成本低。
(4)集抄范圍廣。CDMA覆蓋范圍廣,在無線CDMA網絡的覆蓋范圍之內,都可以完成對集抄的控制和管理。而且,擴容無限制,接入地點無限制,能滿足山區、鄉鎮和跨地區的接入需求。
(5)系統的傳輸容量大。數據中心要和每一個電能表數據采集點保持實時連接。由于電能表數據采集點數量眾多,系統要求能滿足突發性數據傳輸的需要,而CDMA技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要。
(6)數據傳送速率高。每個電能表數據采集點每次數據傳輸量在10Kbps之內。CDMA網絡傳送速率理論上可達171.2kbit/s,目前CDMA實際數據傳輸速率在40Kbps左右,完全能滿足本系統數據傳輸速率(≥10Kbps)的需求。
(7)通信費用低。采用包月計費方式,運營成本低。
(8)安全性高。通過CDMA專網認證服務器的應用,提供無線終端鎖定功能,提供更高的安全性。
2 RS485數據接口路由器
RS 485數據接口路由器是將各電能表485數據口數據采集匯總,再通過無線信道將數據傳輸出去的重要通信設備。通過RS 485數據接口路由器,可以有效避免多路抄收單一電度表時的數據沖突,為今后多個系統采集電度表數據提供平臺。
3 遠程抄表系統構建
要實現臺區的計量電能表數據遠程抄收并可靠運行,就須建立一個獨立的抄收系統。該系統通過485數據接口路由器定時接收電能表數據,并將匯總的數據發送至CDMA通信數據卡,再通過CDMA無線網絡傳送到控制中心計算機。并經過計算機的處理,實現各種擴展功能。
3.1 系統組成
(1) 電能表數據采集點。 電能表數據采集點位于各配變臺區,電能表的用電數據經由RS485接口通過屏蔽雙絞線連接到帶有RS 485數據接口路由器的電能表集中器中,電能表集中器再通過RS232接口與CDMA透明數據傳輸終端數據卡相連。通過CDMA數據卡對數據進行處理、協議封裝后發送到CDMA網絡,通過 CDMA網絡傳送至主站數據中心電力遠程抄表系統,實現電能表數據和數據中心系統的實時在線連接。
RS 485數據接口路由器通過RS485接口直接連接到電能表上,既可支持單個電能表,也可以同時支持多個電能表,實現對電能表參數的采集、存儲、預處理或并將采集到的電能表數據實時傳送到電能表集中器。
(2)主站數據中心。由于CDMA通信是基于IP地址的數據分組通信網絡,控制中心計算機主機配置固定的IP地址,各個電能表數據采集點采用CDMA模塊和該主機進行通信。
主站數據中心服務器申請配置固定IP地址,采用聯通公司提供的光纖專線,與CDMA網絡相連。由于光纖專線可提供較高的帶寬,當電能表數據采集點數量增加,中心不用擴容即可滿足需求。
主站中心服務器接受到CDMA網絡傳來的數據后先進行AAA認證,后傳送到主機,通過系統軟件對數據進行還原顯示,并進行數據處理。沒有通過認證的錯誤入侵均被隔離在外,從而確保數據的安全性,主站主機可進行業務管理和計費管理,對電力數據進行校驗、計算、存儲、分析、管理等,可對異常情況進行告警。
(3)CDMA移動數據傳輸網絡。電能表集中器采集的數據經CDMA網絡空中接口功能模塊同時對數據進行解碼處理,轉換成在公網數據傳送的格式,通過CDMA無線數據網絡進行傳輸,最終傳送到配電中心IP地址。
3.2 系統實施方案
各電能表使用CDMA透明數據傳輸終端,通過移動的CDMA網絡與配電中心相連。
電能表集中器使用統一的CDMA數據卡,同時信息中心對各電能表數據采集點進行登記,保存相關資料以便識別和維護處理。各電能表數據采集點運行系統軟件,支持24小時實時在線,實現信息采集點24小時傳送采集的電能表數據。
由于CDMA通信是基于IP地址的數據分組通信網絡,主站中心主機配置固定的IP地址,各個電能表數據采集點采用CDMA模塊和該主機進行通信。
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