0 引言

2014—2015年，包头地区80%的新建小区将变压器及计量设备安装在地下室或地下车库，由于地下室内GPRS信号较弱，造成电能量采控终端无法上线，以致无法及时有效地抄收这些小区的台区表数据和台区表所带居民表、动力表(即低压表)数据。

2016年，包头供电局投运电能量采控终端8900台，在无信号或弱信号区域的电能量采控终端为300台，占投运总数的4.3%。因配电室和开闭站的GPRS信号无基站覆盖或信号不稳定，使得电能量采控终端长期处于掉线或上线不稳定状态，导致数据上传失败，直接影响电能量信息采控系统数据有效、实时采集及远程监控、抄核收、线损分析等计量营销业务的开展^[1-2]。同时，由于配电室的电能量采控终端分布不均匀，造成无信号或弱信号区域内电能量采控终端上线率和其实际投运数量不符，无法实现全覆盖、全采控、全集抄。

为了解决以上问题，本文对不同解决方案进行比对分析，并结合测试结果，选用合适有效的改进方案。

1 方案分析及确定 1.1 可采取的方案 1.1.1 非公网上行方式

非公网上行方式可有效避免通信信号不稳定或信号屏蔽问题，保证实时在线，但布线成本高且维护困难。

1.1.2 公网上行，中继接入 1.1.2.1 有线中继接入

(1) 网口有线中继接入，采用电能量采控终端模块与外置模块，通过以太网双绞线RJ45接口连接，线长不能超过300 m。

(2) 串口有线中继接入，采用电能量采控终端模块与外置模块，通过串口连接，该方案不受线长影响，布线容易且成本低。

1.1.2.2 无线中继通信

无线中继通信通过微功率无线通信方式传输数据，通信距离较远时可通过增加中继器延长通信距离。

1.1.3 公网上行，增强信号 1.1.3.1 加强信号放大器

信号放大器属于同频放大信号。该方案施工较复杂，但无需对电能量采控终端设备进行改动，适用于各种型号的电能量采控终端，且无需后续运行费用，但信号易衰减。信号放大器可由运营商提供，也可由非运营商提供，运营商提供的信号放大器设备功率低，成本低，信号衰减严重；非运营商提供的信号放大器设备功率大，但成本相对较高。

1.1.3.2 运营商投建新基站

通过运营商建设新基站来增加信号的覆盖范围。该方案属于最直接的解决方式，但投入大，短时间内无法实现。

1.2 测试试验

选择3个小区的4个地下配电室中10块公用变压器电能量采控终端进行信号放大器安装效果验证试验。具体安装情况及测试结果见表 1。不同类型信号放大器特点及所需费用情况见表 2。由表 1可以看出，采用聚龙信号放大器的三江尊园1号变压器终端上线、下发参数成功，数据抄收稳定，但成本高；采用载波转GPRS装置信号放大器的凡尔赛1—5号变压器终端上线、下发参数成功，数据抄收稳定，且成本低；采用移动信号放大器的电能量采控终端，由于信号弱或信号不稳定，且难以寻找最佳信号点，造成数据抄收不成功或不稳定。

1.3 方案确定

根据上述3种放大器的安装难易度、与终端匹配度、安装费用的比对分析结果，并综合考虑包头供电局电能量信息采控系统运行现状、运行成本、通信可靠性等因素，决定选用载波转GPRS装置信号放大器，采用串口有线中继接入方式来增强GPRS传输信号，确保电能量采控终端上线，以提高采控系统数据抄收率^[3-7]。

2 改造方案 2.1 匹配度试验

在试验室进行实景模拟，就宁波三星股份有限公司等厂家生产的5种载波转GPRS装置信号放大器与当前电能量采控终端进行匹配度试验，结果为这些信号放大器均可与之相匹配。

2.2 设备安装

载波转GPRS装置信号放大器由主机、从机以及转接模块3部分组成，其结构如图 1，工作原理图如图 2。转接模块替换电能量采控终端上原有远程通信模块(GPRS模块)，将电能量采控终端需要上报至主站的数据传输至从机。从机从电能量采控终端侧取电并与转接模块连接。主机安装在与从机同一台区、同一相位、信号较好的位置，主机、从机之间通过电力线载波进行数据传输。原电能量采控终端的远程通信模块安装在主机对应插座上。

整套设备接通后，主机、从机之间进行载波数据交互。当电能量采控终端与主机进行连线和数据交互时，串口转接模块和远程通信模块的收、发指示灯及NET灯闪烁，电能量采控终端连接上线，之后在电能量信息采控系统中核查该终端的上线情况。设备连接正常，信息传输无误后固定安装设备。

3 改造效果

依据上述分析和试验结果，对凡尔赛小区5块地下室电能量采控终端加装了载波转GPRS装置信号放大器，采用串口有线中继接入方式，解决了电能量采控终端长期掉线或数据传输不稳定的问题。

(1) 安装载波转GPRS装置信号放大器后，凡尔赛小区1—5号采控终端迄今为止上线率一直为100%。同时为了验证天气情况对信号放大器的影响，连续统计1个月的监测结果，结果为5块电能量采控终端全部在线，在线率并未受天气变化影响。

(2) 对各采控终端及台区电能表冻结数据召测结果进行分析，结果为台区电能表冻结数据召测成功，解决了人工抄表无法解决的问题，提高了工作效率和数据准确性，也为线损分析提供了数据支撑。

(3) 对低压集抄情况进行统计，2016-07-21凡尔赛1—5号变压器抄表成功率统计信息如表 3所示。表中显示低压集抄成功率达98%以上，符合内蒙古电力(集团)有限责任公司对低压集抄成功率的要求。对集抄结果进行1个月的连续监测，低压数据抄收稳定。

(4) 对电能量信息采控系统数据的有效性进行查验，结果为集抄数据及台区表冻结数据均为非0，且冻结数据随时间变化而更新，与现场检查数据一致，说明电能量信息采控系统内采集、抄收的数据真实有效。

4 结语

2016—2017年包头供电局在以上试验的基础上，对所辖各分局440台电能量采控终端因信号弱而导致无法上线的问题，进行载波转GPRS装置信号放大器串口有线中继接入改进，电能量采控终端月平均上线率比改进前提高了4%，数据抄收成功率提高了4.5%，解决了电能量采控终端长期掉线及数据传输不稳定的问题，保证了电能量采控终端上线的稳定性、数据采集的完整性和及时性，减少了人员的工作量，提高了线损数据的真实性及电力营销智能化管理水平。