CN106230111A - 一种利用电力线载波监测电力信息的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用电力线载波监测电力信息的方法，包括步骤：⑴将集中器信号通过串口转接模块传送至信号中转模块；⑵信号中转模块将收到的信号通过电力线载波的方式传送至信号转发模块；⑶信号转发模块将收到的信号通过无线通信端口传送至主站终端设备；⑷主站终端设备根据接收到的电力信息监测电力设备。本发明采用电力线载波代替GPRS信号传输数据信号，有效加强了集中器的信号强度，确保集中器稳定在线，使天线通过电力线延长，且不需要铺设天线线缆。

Description

一种利用电力线载波监测电力信息的方法
技术领域
本发明涉及一种电力信息监测方法，特别涉及一种利用电力线载波监测电力信息的方法，属于电力设备监控领域。
背景技术
近年来，国家电网正大力推进用电信息采集建设，提出了采集工作“全采集、全覆盖、全费控”的目标。此外，线损精细化工作也对台区总表的覆盖率、采集成功率提出了十分高的要求。但随着用电信息采集工作的深入，由于部分集中器安装在地下室或楼道中，GPRS信号不稳定，导致这部分台区抄表成功率波动，上线稳定性差或不上线，从而造成采集失败，严重影响日常的数据采集工作。而现场由于受到设备本身和环境的限制，不方便通过加长信号线、移位等施工方式解决。目前，解决集中器信号问题的方法有多种，出发点不同，效果也不尽相同。具体是：其一，加装长天线，这种方法价格便宜，但是信号随天线长度增加而衰减增大、需钻孔施工；其二，上行通道由GPRS改为光纤网络，这种方法信号稳定，但是采集建设时需同步建设光纤通道，无法后期建设；其三，集中器移位至信号良好区域，这种方法简单方便，但是遇到无法移位或移位需改直连为载波的连接方式的情况时，操作过程繁琐。目前在信号微弱地区安装的集中器普遍使用加长型天线，其到达终端的信号衰减很大，效果十分有限。
发明内容
本发明利用电力线载波监测电力信息的方法公开了新的方案，采用电力线载波代替无线信号延长电力信号的传输距离，大幅度提高了传输数据的稳定性，解决了现有电力线载波集中器信号不稳定的问题。
本发明利用电力线载波监测电力信息的方法包括步骤：⑴将集中器信号通过串口转接模块传送至信号中转模块；⑵信号中转模块将收到的信号通过电力线载波的方式传送至信号转发模块；⑶信号转发模块将收到的信号通过无线通信端口传送至主站终端设备；⑷主站终端设备根据接收到的电力信息监测电力设备。
本发明利用电力线载波监测电力信息的方法采用电力线载波代替GPRS信号传输数据信号，有效加强了集中器的信号强度，确保集中器稳定在线，使天线通过电力线延长，且不需要铺设天线线缆。
附图说明
图1是现有监测电力信息方法的原理简图。
图2是本发明利用电力线载波监测电力信息方法的原理简图。
图3是本发明方法的一种具体实现方式的原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明作进一步说明。
如图1所示，现有的监测电力信息的方法，主要是通过设置在电力集中器内部的远程无线通信模块直接获取电力集中器的信息并发送给主站终端的方案，这种方案在信号覆盖质量良好的情况下是可行的，能够实现主站登录并正常监测，但是在信号覆盖质量不好的地区和环境下就会产生信号衰弱无法正常通信的问题，例如集中器的安装位置是在地下室内、信号屏蔽区或其他偏远地区等，最终导致电力信息采集失败，影响整体监测的实现。为了解决这个问题，本方案根据集中器和智能电表485端口采用电力线载波的抄表的模式获得启发，载波信号通过电力线传输相当于485线的一种延长，同样的GPRS信号数据也可以由电力线载波来传输，达到天线通过电力线延长的效果，且不需要铺设天线线缆。
如图2所示，本方案利用电力线载波监测电力信息的方法，主要是在远程无线通信模块与电力集中器间增设了利用电力线载波原理的信号延长装置，将无线通信模块移至信号覆盖良好的位置，从而保证无线信号的质量，实现电力信息的正常采集和监测。为了实现上述技术目的，本方案公开了以下方法步骤以及实现该方法的一种具体方式，如图3所示。
⑴将集中器信号通过串口转接模块传送至信号中转模块。
本方案的串口转接模块是一个接收传送集中器信号的装置，集中器的电力信号通过串口转接模块传送到信号中转模块(从模块)，其具体连接方式可以选择信号线的方式，即采用RS232端口连接串口转接模块和信号中转模块。为了更好的实现串口转接模块的功能，保证通信信号的正常传送，便于现场操作人员掌握设备的工作状态，本方案将串口转接模块包设在全封闭屏蔽外壳内，在全封闭屏蔽外壳外表面上设置电源指示灯和信号传送/接收指示灯，实时显示串口转接模块的工作状态。以上方法可以通过以下具体设备实现，即串口转接模块装置包括全封闭屏蔽外壳和设在上述全封闭屏蔽外壳内的串口转接模块，串口转接模块包括信号传送/接收模块和电源模块，全封闭屏蔽外壳外表面上设有电源指示灯和信号传送/接收指示灯，电源指示灯指示电源模块的工作状态，信号传送/接收指示灯指示信号传送/接收模块的工作状态。其中，全封闭屏蔽外壳提供了良好的通信环境，电源指示灯和信号传送/接收指示灯则为现场操作调试人员的检测工作提供了便利。
本方案的信号中转模块(从模块)一个承接串口转接模块与信号转发模块(主模块)的装置，信号中转模块与信号转发模块间采用电力线连接。为了更好的实现信号中转模块的功能，保证通信信号的正常传送，便于现场操作人员掌握设备的工作状态，本方案将信号中转模块包设在全封闭屏蔽外壳内，在全封闭屏蔽外壳外表面上设置电源指示灯和信号传送/接收指示灯，实时显示信号中转模块的工作状态。以上方法可以通过以下具体设备实现，即信号中转模块(从模块)装置包括全封闭屏蔽外壳和设在上述全封闭屏蔽外壳内的信号中转模块，信号中转模块包括电源模块、载波信号收发模块和串口信号收发模块，全封闭屏蔽外壳外表面上设有电源指示灯、载波信号收发指示灯和串口信号收发指示灯，电源指示灯指示电源模块的工作状态，载波信号收发指示灯指示载波信号收发模块的工作状态，串口信号收发指示灯指示串口信号收发模块的工作状态。信号中转模块装置通过串口与转换模块连接，并置于集中器旁，其主要功能是与集中器的通信转接，并将数据通过载波方式传给信号转发模块(主模块)装置。
⑵信号中转模块将收到的信号通过电力线载波的方式传送至信号转发模块。
电力线载波Power Line Carrier(PLC)通信是利用电力线作为信息传输媒介进行信号传输的一种通信方式。电力线载波(PLC)是电力***特有的通信方式，电力线载波通信是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术，其最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。目前应用的电力线载波通信主要有配电线载波和低压配电线载波两种，具体到本方案即信号中转模块将收到的信号通过配电线载波的方式传送至信号转发模块，或者，信号中转模块将收到的信号通过低压配电线载波的方式传送至信号转发模块。配电线载波通信性价比高，被广泛应用于配电网监控、远程读表和负荷控制***。配电载波分为脉动控制和工频控制两种，脉动控制技术主要应用于单向通信方式，工频控制技术是双向通信方式，设备简单，建设投资成本低，通信效果更好。在保证设备运行环境的前提下(屏蔽各种电磁干扰)，低压配电线载波通信也有着广泛的应用前景。
本方案的信号转发模块(主模块)是一个接收载波信号，并传送远程通信信号的装置，电力信号通过信号中转模块(从模块)采用电力线载波的形式传送给信号转发模块，再通过信号转发模块设置的无线通信模块发送给后台主站终端设备。为了更好的实现信号中转模块的功能，保证通信信号的正常传送，便于现场操作人员掌握设备的工作状态，本方案将信号转发模块包设在全封闭屏蔽外壳内，在全封闭屏蔽外壳外表面上设置电源指示灯和信号传送/接收指示灯，实时显示信号转发模块的工作状态。以上方法可以通过以下具体设备实现，即信号转发模块(主模块)装置包括全封闭屏蔽外壳和设在上述全封闭屏蔽外壳内的信号转发模块，信号转发模块包括电源模块、载波信号收发模块、串口信号收发模块和GPRS通信模块，全封闭屏蔽外壳外表面上设有电源指示灯、载波信号收发指示灯、串口信号收发指示灯和GPRS通信指示灯，电源指示灯指示电源模块的工作状态，载波信号收发指示灯指示载波信号收发模块的工作状态，串口信号收发指示灯指示串口信号收发模块的工作状态，GPRS通信指示灯指示GPRS通信模块的工作状态。
⑶信号转发模块将收到的信号通过无线通信端口传送至主站终端设备。
本方案的无线通信端口可以采用GPRS端口或CDMA端口。GPRS(General PacketRadio Service)即通用无线分组业务，是一种基于GSM***的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗地讲，GPRS是一项高速数据处理的技术，方法是以分组的形式传送资料到用户手上。GPRS通过利用GSM网络中未使用的TDMA信道，提供中速的数据传递。GPRS突破了GSM网只能提供电路交换的思维方式，只通过增加相应的功能实体和对现有的基站***进行部分改造来实现分组交换，用户数据速率提升相当可观。而且连接及传输都会更方便容易。CDMA(Code Division Multiple Access)即码分多址，它是在扩频通信技术上发展起来的一种无线通信技术。CDMA技术基于扩频技术，将需传送的具有一定信号带宽信息数据用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。CDMA是一种多路方式，多路信号只占用一条信道，极大提高带宽使用率，具有频谱利用率高、保密性强、掉话率低、电磁辐射小、容量大、覆盖广等特点，可以大量减少投资和降低运营成本。
本方案的信号转发模块(主模块)通过串口与原集中器GPRS模块相连，通过电力线载波通信方式与信号中转模块(从模块)进行数据传输，为了提高无线信号的质量，信号转发模块可以选择安装在室外同一台区信号覆盖良好的位置，即将信号转发模块设置在距离集中器500m以外的室外同一台区信号覆盖良好位置。
本方案信号转发模块(主模块)的主要通信接口见下表。
⑷主站终端设备根据接收到的电力信息监测电力设备。
图3示出了实现本方案方法的一种具体方式。其中，整体方案包括信号转发模块(主模块)装置、信号中转模块(从模块)装置和串口转接模块装置，串口转接模块装置与集中器通信连接，串口转接模块装置与信号中转模块装置通信连接，信号中转模块装置与信号转发模块装置通过电力线载波形成分离式远程通信连接，信号转发模块装置设有GPRS通信模块，GPRS通信模块与主站终端设备通信连接。串口转接模块安装在集中器右侧替换原来的GPRS通信模块，信号中转模块(从模块)安装在集中器侧，通过串口连接线与串口转接模块连接，把集中器数据和接口状态转给信号转发模块(主模块)。信号转发模块安装在同一台区信号较好处，把原来从集中器上拔下的GPRS通信模块安装在信号转发模块对应插座上，信号转发模块、信号中转模块之间通过低压电力线载波进行数据远程传输，从而降低了施工安装工作量。远程信道可采用GPRS、CDMA、PSTN等通信模块，并支持更换EPON、中压电力线载波等通信模块。基于上述改进的通信方案，本方案带来了以下技术效果：⑴以高性价比方式，有效解决目前采用GPRS无线公网传输方式用电信息中信号盲区、无GPRS信号覆盖、信号不稳定等情况。同时兼容包括CDMA等其他通信模式；⑵解决地下室应用，使用增益天线中延伸距离不大于15m的情况，使覆盖部分空间直线距离不小于500m；⑶解决小无线方式的传输延时问题；⑷同时与GPRS信号线延长方式相比，其使用通用零部件与连接部件，其性价比优势明显，可靠性更高；⑸实际应用结果表明，该装置能保证集中器与主站的用电信息采集成功率达到99％；⑹集中器GPRS信号延长器解决了地下室应用中出现的问题，实现了不小于500米的信号延长，适用于边远无信号地区，以及信号不稳定地域的用电信息采集，使供电公司减少抄收成本以及在远程监测中出现的问题，提高了作业效率。
上述方案中涉及的电器、电路、模块以及电子元器件除特别说明之外，根据其实现的具体功能可以选择本领域通用的设计和方案，也可以根据实际需要选择其他设计和方案。
基于上述设计和方案，本方案的集中器GPRS信号延长器达到了下列性能指标。
⑴工作电压、频率
主模块：AC130V～AC380V 50Hz
从模块：AC130V～AC380V 50Hz
⑵工作环境
工作温度 -40℃～85℃
存储和运输温度 -40℃～70℃
存储和工作湿度 ≤95％
⑶技术参数
经过本方案方法进行改装后的测试效果见下表。
目前在已经测试安装的多个地区采用本方案方法进行改装后，正常运行数周，采集主站监控稳定在线，采集成功率维持99％以上。根据现场的使用效果，经该方法改装后，设备能将室外较好的信号延伸到通用的集中器端，使集中器稳定上线，将采集数据上传至主站，完成电能量信息采集。本方案利用电力线载波监测电力信息的方法与其他以提升GPRS方式采集信号强度的方案相比，可靠性高且成本低，解决了各种无信号覆盖区域下的主站与集中器通信、下发执行命令过程中发生故障的问题，具有突出的实质性特点和显著的进步。
本方案利用电力线载波监测电力信息的方法并不限于具体实施方式公开的内容，其包含的操作步骤在不违反技术规范和原理的前提下，为优化操作程序可以进行适当的顺序调换，本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。

Claims (9)

1.一种利用电力线载波监测电力信息的方法，其特征是包括步骤：
⑴将集中器信号通过串口转接模块传送至信号中转模块；
⑵信号中转模块将收到的信号通过电力线载波的方式传送至信号转发模块；
⑶信号转发模块将收到的信号通过无线通信端口传送至主站终端设备；
⑷主站终端设备根据接收到的电力信息监测电力设备。
2.根据权利要求1所述的利用电力线载波监测电力信息的方法，其特征在于，步骤⑵中，信号中转模块将收到的信号通过配电线载波的方式传送至信号转发模块。
3.根据权利要求1所述的利用电力线载波监测电力信息的方法，其特征在于，在步骤⑵中，信号中转模块将收到的信号通过低压配电线载波的方式传送至信号转发模块。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的利用电力线载波监测电力信息的方法，其特征在于，采用RS232端口连接串口转接模块和信号中转模块。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的利用电力线载波监测电力信息的方法，其特征在于，无线通信端口采用GPRS端口或CDMA端口。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的利用电力线载波监测电力信息的方法，其特征在于，将信号转发模块设置在距离集中器500m以外的室外同一台区信号覆盖良好位置。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的利用电力线载波监测电力信息的方法，其特征在于，将串口转接模块包设在全封闭屏蔽外壳内，在全封闭屏蔽外壳外表面上设置电源指示灯和信号传送/接收指示灯，实时显示串口转接模块的工作状态。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的利用电力线载波监测电力信息的方法，其特征在于，将信号中转模块包设在全封闭屏蔽外壳内，在全封闭屏蔽外壳外表面上设置电源指示灯和信号传送/接收指示灯，实时显示信号中转模块的工作状态。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的利用电力线载波监测电力信息的方法，其特征在于，将信号转发模块包设在全封闭屏蔽外壳内，在全封闭屏蔽外壳外表面上设置电源指示灯和信号传送/接收指示灯，实时显示信号转发模块的工作状态。
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