论文部分内容阅读
摘要：随着电力事业的飞速发展，一户一表制己基本普及，但由于终端居民用户的计量表计散布于十分宽广的地域范围内，现阶段采用的人工抄表方式已无法满足要求，各地的远程抄表系统纷纷开始组建，但远程抄表系统往往需要组建庞大的通信网络，通信线需要铺到每一块终端电能表，对于私有建房的已装电能表，投资更为巨大，且通信线在对已有表计铺设的过程中需面对破坏美观的问题，本文将讨论PLC（Power line Communication）电力线载波技术在远程抄表技术中的应用前景。
关键字：PLC;远程抄表;可行性
Abstract: With the rapid development of power industry, a table system has been basically popularized, but because the terminal residents meter wide spread in the region, the present stage adopts manual meter reading has been unable to meet the requirements, the remote meter reading system began to form around, but often need to set up remote meter reading system huge telecommunication network, communication lines need to spread to every terminal electric energy meter, for private housing has installed electric energy meter, the investment is more and more serious, and the communication line to face failure appearance in the meter of laying out the problem, this paper will discuss the PLC (Power line Communication) application prospects of power line carrier technology in remote meter reading technology.
Key words: PLC; remote meter reading; feasibility
中圖分类号：U223.5文献标识码：A
对于家庭宽带用户来说，如今每户家庭大多都不止一台电脑，如果要使这些电脑都能够上网，不但要有路由器，还需要把这些电脑都连接起来组成一个局域网。要把家里的多台电脑连接起来的方法很多，除了2.4G频率的无线载波技术、铜芯双绞线、光纤等常规的方式外，近几年又多了一种电力线传输的方式，这就是PLC（Power line Communication）电力线载波技术。电力线载波技术应用在家庭的最大好处就是可以不用破坏家里原有的装修，在现有的布线条件下组建家庭局域网。随着技术的不断成熟，如今应用于计算机传输的电力线载波适配器的传输速率已经能达到500Mb/S,传输距离达到几百米。既然电力线能够传输信号，那我们能不能将这种技术应用于远程抄表上呢，这种技术应用在远程抄表工作的时候又需要满足哪些要求呢。
首先介绍一下远程抄表。所谓远程抄表技术就是主站通过传输媒介将多个电能表电能量记录值的信息集中抄读的系统。该系统主要由采集终端（或采集模块）、集中器、信道和主站等设备组成。集中器数据可通过信道远距离传送到主站计算机。由于近年来我国电力事业的飞速发展，一户一表制己基本普及，但由于终端居民用户的计量表计散布于十分宽广的地域范围内，现阶段多采用人工抄表的方式，效率十分低下，在电能数据的准确性方面和及时性方面均存在着一定的欠缺，并且人力成本巨大。故在居民用电管理方面，为了减轻供电企业的工作负担，推广远程抄表技术已成必然。
通过实际的比对可以发现，各种远程抄表系统的架构都是近似的，核心的要求就是可以及时、准确的将各项电能数据直接从各个电能表内存集中到采集器后再传输到主站进行汇总。各种远程抄表系统的差异主要体现在传输方式上，远程抄表中常用的传输媒介主要有以下几种：
1、通过电话线路、光纤、双绞线等有线传输方式：
这种方式主要用于采集器和集中器之间的通讯。优点是信号相对可靠，不受障碍物的影响，但是投资巨大，需要安放管线，政策处理上有时会遇到困难，对于新造建筑可以在规划综合管线的时候一并考虑，但对于已有建筑，却存在无法避免破化建筑物美观的问题。
2、使用GPRS等无线信号传输的方式：
这种方式主要用于集中器和主站之间的通讯，该方式相对于有线传输的方式而言，总投资较省，但这种方式有两个缺陷，首先由于GPRS模块价格比较贵，对于分散的终端表计与集中器之间的数据传输并不适用，只有将各块表的数据集中之后才可以用无线的方式传到主站。所以终端表计与集中器之间的通讯仍需用到有线的方式。另一点就是无线信号受环境的影响较大，比如在地下室的环境里就不能单独使用，需要无线网络运营商架设室内基站，从而增加了额外的投资。
以上两种传输方式是当前远程抄表技术推广中较为常用的传输方式，那电力线载波技术相对于常规的传输方式又有哪些特点呢？
1、PLC在综合投资上是否具有更大的经济优势
电力线载波技术最大的优点就是投资较省，电能表无论装在什么地方，总是会有电线相连，这样就可以使用既有的电力线网络，既无需像有线传输方式一样铺设新的通信网，也避免了无线传输方式中的地域条件限制，从而大大节省了投资，这也正是电力线载波技术最大的价值所在。
2、PLC的传输速度是否满足实用要求
应用在民用方面的远程抄表技术除了能够准确、实时抄表外，还提供了设备管理功能，如告警：开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过载告警等；控制：对欠费用户进行拉闸等。远程抄表的功能虽然很多，但数据量却很少，目前家庭用的电力线载波适配器的速率已经达到了500Mb/S，而我们的远程抄表工作既不需要传输数据量大的视频、图片，也无需每时每刻持续传输，所以对电力线载波的速度要求非常低，经过计算，除去错误数据的校验，每秒传输的有效字节只要100字节就够了，相当于800b/S,只是家庭宽带上网用电力线载波适配器的几十万分之一，技术上是很容易实现的，在这一点上，电力线载波技术可以说是不存在障碍的。
3、PLC的有效传输距离是否适用于远程抄表
如果说投资经济是PLC的最大优势，那PLC的有效传输距离就是该技术能否得到推广的关键。由于电力线存在有断续的尖峰噪声干扰、负载阻抗随机变化且信号衰减强烈，因此电力线的通信条件是比较恶劣的。但另一方面，低压电力线一般由铜或其它的良导体加工而成，其本身的阻抗很小(视导线的电导率和截面积不同而不同)。对不同频率的信号，其阻抗略有变化且相对稳定，因此，电力线本身的阻抗并不是产生衰减的主要原因。由于电力线上并联着的许多负载，
它们导致了信号在电力线路中的衰减。如果是阻抗负荷，衰减主要受用户负荷的影响，如果是容性负载，那么衰减受载波频率的影响很大，大功率的低阻负荷、电容值较大的旁路电容以及无功补偿电容都可能衰减掉大部分载波信号。其阻抗负载随着载波频率的增长而增长。但由于信号在传输的时候，往往会进行错误码校验，所以，信号在电力线上的传输距离归根到底是和信号的传输速率成反比的，如果传输距离长，信号受干扰大、衰减厉害，误码率也会随之增高，数据包重发增多，传输速度就会下降。但反过来讲，如果我们对传输的速度要求不高，如上文分析过的只要800b/S的速度，那就可以获得比较长的传输距离，通常情况下可以达到500米，这已经大于低压配电的供电半径，如果导线负载较小，信号传输距离可以更长。但上文已经分析过，电力线载波中，信号的衰减和电力线的实际用电环境有着很大的关系，虽然在通常情况下，线路要求都能满足要求，但在极端恶劣的用电环境下，电力线载波是否还能满足远程抄表对数据传输的要求，将是电力线载波技术惟一一个需要解决的技术问题。当然，这不能算是一个很大的推广障碍，信号无法很好传输的情况毕竟是少数，在这种情况下，我们也可以通过辅助增设双绞线来进行信号传输，以此弥补PLC载波技术中尚存在的一点不足，即便如此，总投资也将比其他方式低得多。
4、PLC最适合用在远程抄表的哪些环节
PLC远程抄表系统可以考虑由主站、集中器、载波式电能表组成。系统的主站与集中器之間的数据传输由于路途遥远，鉴于当前的PLC载波技术在超长距离的信号传输上尚不完善，故不适用，那集中器与表计之间的数据传输是采用电力线载波通信方式的最佳环节，尤其是在乡镇和小城市，私人建房较多，每户一表，电表分散的情况下。可以无需架设额外的通信线路，载波电能表只需要接上电源，通信的时候直接读取电表的内存电能量数据即可。
5、PLC的数据如何进行加密，能否保证信息的安全
这一点上，可以采用和双绞线传输方式一样的数据加密程序，因为PLC只体现在数据传输介质的差异上，至于信号的编码方式并不受影响。
综上所述，PLC电力线载波技术应用在远程抄表系统是有着很好的推广前景的。在居民用户这一级，由于远程抄表也刚开始起步，如果PLC电力线载波技术在传输距离上能够进一步的完善，就可以进行大面积的推广，更好的服务于远程抄表系统的建设
关键字：PLC;远程抄表;可行性
Abstract: With the rapid development of power industry, a table system has been basically popularized, but because the terminal residents meter wide spread in the region, the present stage adopts manual meter reading has been unable to meet the requirements, the remote meter reading system began to form around, but often need to set up remote meter reading system huge telecommunication network, communication lines need to spread to every terminal electric energy meter, for private housing has installed electric energy meter, the investment is more and more serious, and the communication line to face failure appearance in the meter of laying out the problem, this paper will discuss the PLC (Power line Communication) application prospects of power line carrier technology in remote meter reading technology.
Key words: PLC; remote meter reading; feasibility
中圖分类号：U223.5文献标识码：A
对于家庭宽带用户来说，如今每户家庭大多都不止一台电脑，如果要使这些电脑都能够上网，不但要有路由器，还需要把这些电脑都连接起来组成一个局域网。要把家里的多台电脑连接起来的方法很多，除了2.4G频率的无线载波技术、铜芯双绞线、光纤等常规的方式外，近几年又多了一种电力线传输的方式，这就是PLC（Power line Communication）电力线载波技术。电力线载波技术应用在家庭的最大好处就是可以不用破坏家里原有的装修，在现有的布线条件下组建家庭局域网。随着技术的不断成熟，如今应用于计算机传输的电力线载波适配器的传输速率已经能达到500Mb/S,传输距离达到几百米。既然电力线能够传输信号，那我们能不能将这种技术应用于远程抄表上呢，这种技术应用在远程抄表工作的时候又需要满足哪些要求呢。
首先介绍一下远程抄表。所谓远程抄表技术就是主站通过传输媒介将多个电能表电能量记录值的信息集中抄读的系统。该系统主要由采集终端（或采集模块）、集中器、信道和主站等设备组成。集中器数据可通过信道远距离传送到主站计算机。由于近年来我国电力事业的飞速发展，一户一表制己基本普及，但由于终端居民用户的计量表计散布于十分宽广的地域范围内，现阶段多采用人工抄表的方式，效率十分低下，在电能数据的准确性方面和及时性方面均存在着一定的欠缺，并且人力成本巨大。故在居民用电管理方面，为了减轻供电企业的工作负担，推广远程抄表技术已成必然。
通过实际的比对可以发现，各种远程抄表系统的架构都是近似的，核心的要求就是可以及时、准确的将各项电能数据直接从各个电能表内存集中到采集器后再传输到主站进行汇总。各种远程抄表系统的差异主要体现在传输方式上，远程抄表中常用的传输媒介主要有以下几种：
1、通过电话线路、光纤、双绞线等有线传输方式：
这种方式主要用于采集器和集中器之间的通讯。优点是信号相对可靠，不受障碍物的影响，但是投资巨大，需要安放管线，政策处理上有时会遇到困难，对于新造建筑可以在规划综合管线的时候一并考虑，但对于已有建筑，却存在无法避免破化建筑物美观的问题。
2、使用GPRS等无线信号传输的方式：
这种方式主要用于集中器和主站之间的通讯，该方式相对于有线传输的方式而言，总投资较省，但这种方式有两个缺陷，首先由于GPRS模块价格比较贵，对于分散的终端表计与集中器之间的数据传输并不适用，只有将各块表的数据集中之后才可以用无线的方式传到主站。所以终端表计与集中器之间的通讯仍需用到有线的方式。另一点就是无线信号受环境的影响较大，比如在地下室的环境里就不能单独使用，需要无线网络运营商架设室内基站，从而增加了额外的投资。
以上两种传输方式是当前远程抄表技术推广中较为常用的传输方式，那电力线载波技术相对于常规的传输方式又有哪些特点呢？
1、PLC在综合投资上是否具有更大的经济优势
电力线载波技术最大的优点就是投资较省，电能表无论装在什么地方，总是会有电线相连，这样就可以使用既有的电力线网络，既无需像有线传输方式一样铺设新的通信网，也避免了无线传输方式中的地域条件限制，从而大大节省了投资，这也正是电力线载波技术最大的价值所在。
2、PLC的传输速度是否满足实用要求
应用在民用方面的远程抄表技术除了能够准确、实时抄表外，还提供了设备管理功能，如告警：开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过载告警等；控制：对欠费用户进行拉闸等。远程抄表的功能虽然很多，但数据量却很少，目前家庭用的电力线载波适配器的速率已经达到了500Mb/S，而我们的远程抄表工作既不需要传输数据量大的视频、图片，也无需每时每刻持续传输，所以对电力线载波的速度要求非常低，经过计算，除去错误数据的校验，每秒传输的有效字节只要100字节就够了，相当于800b/S,只是家庭宽带上网用电力线载波适配器的几十万分之一，技术上是很容易实现的，在这一点上，电力线载波技术可以说是不存在障碍的。
3、PLC的有效传输距离是否适用于远程抄表
如果说投资经济是PLC的最大优势，那PLC的有效传输距离就是该技术能否得到推广的关键。由于电力线存在有断续的尖峰噪声干扰、负载阻抗随机变化且信号衰减强烈，因此电力线的通信条件是比较恶劣的。但另一方面，低压电力线一般由铜或其它的良导体加工而成，其本身的阻抗很小(视导线的电导率和截面积不同而不同)。对不同频率的信号，其阻抗略有变化且相对稳定，因此，电力线本身的阻抗并不是产生衰减的主要原因。由于电力线上并联着的许多负载，
它们导致了信号在电力线路中的衰减。如果是阻抗负荷，衰减主要受用户负荷的影响，如果是容性负载，那么衰减受载波频率的影响很大，大功率的低阻负荷、电容值较大的旁路电容以及无功补偿电容都可能衰减掉大部分载波信号。其阻抗负载随着载波频率的增长而增长。但由于信号在传输的时候，往往会进行错误码校验，所以，信号在电力线上的传输距离归根到底是和信号的传输速率成反比的，如果传输距离长，信号受干扰大、衰减厉害，误码率也会随之增高，数据包重发增多，传输速度就会下降。但反过来讲，如果我们对传输的速度要求不高，如上文分析过的只要800b/S的速度，那就可以获得比较长的传输距离，通常情况下可以达到500米，这已经大于低压配电的供电半径，如果导线负载较小，信号传输距离可以更长。但上文已经分析过，电力线载波中，信号的衰减和电力线的实际用电环境有着很大的关系，虽然在通常情况下，线路要求都能满足要求，但在极端恶劣的用电环境下，电力线载波是否还能满足远程抄表对数据传输的要求，将是电力线载波技术惟一一个需要解决的技术问题。当然，这不能算是一个很大的推广障碍，信号无法很好传输的情况毕竟是少数，在这种情况下，我们也可以通过辅助增设双绞线来进行信号传输，以此弥补PLC载波技术中尚存在的一点不足，即便如此，总投资也将比其他方式低得多。
4、PLC最适合用在远程抄表的哪些环节
PLC远程抄表系统可以考虑由主站、集中器、载波式电能表组成。系统的主站与集中器之間的数据传输由于路途遥远，鉴于当前的PLC载波技术在超长距离的信号传输上尚不完善，故不适用，那集中器与表计之间的数据传输是采用电力线载波通信方式的最佳环节，尤其是在乡镇和小城市，私人建房较多，每户一表，电表分散的情况下。可以无需架设额外的通信线路，载波电能表只需要接上电源，通信的时候直接读取电表的内存电能量数据即可。
5、PLC的数据如何进行加密，能否保证信息的安全
这一点上，可以采用和双绞线传输方式一样的数据加密程序，因为PLC只体现在数据传输介质的差异上，至于信号的编码方式并不受影响。
综上所述，PLC电力线载波技术应用在远程抄表系统是有着很好的推广前景的。在居民用户这一级，由于远程抄表也刚开始起步，如果PLC电力线载波技术在传输距离上能够进一步的完善，就可以进行大面积的推广，更好的服务于远程抄表系统的建设