动态组网技术在载波自动抄表领域的应用

1、动态组网技术动态组网技术 在载波自动抄表领域的应用在载波自动抄表领域的应用 xxx公司公司 XXXco.,Ltd. 一、载波抄表应用现状一、载波抄表应用现状 l共识 低压电力网线覆盖面广，利用这个信道进行通信不需 要重新布线，施工成本最低，只要通讯可靠，优势巨大。 l载波方案 因此，国内外早在90年代就开始着手电力载波通讯技 术的研究，到目前为止开发出了很多可行的方案，如美 国的ADI、意大利的ST、日本的日立，国内的东软、晓 程、鼎信、力合微、纳思、亚同等 1.1、载波通信可靠性众说纷纭? l分歧 可行：目前的电力载波通讯技术，已经能够 满足低压抄表的要求 不可行：电力线是个不可靠的通讯信道

2、，目 前的载波通术不能满足低压集抄要求 可行的观点： l满足抄表需要，抄收电量没必要要求实时量， 每月抄到一次月底冻结电量，就能够满足电量 发行的需要并且比较准确的进行线损分析。 l技术上的完善和改进大大提高了抄表的成功率。 国内外电力线载波抄表技术十分活跃，各种技 术方案，解决办法的探讨和交流十分频繁，推 动电力线载波抄表技术迅速向前发展。 l关键的技术已经突破，需要充分的现场验证并 达成共识。 不可行的观点： l多年的研究证明电力线是个不可靠的通信 信道，在如此恶劣的环境下要做到100% 抄表是不可能的。 l载波通讯技术无法适应动态范围很宽的衰 减和噪声的变化，到目前为止没有一款合 适的芯

3、片能解决全部问题。 l现场的跨台区串扰、跨相串扰、动态的衰 减和噪声是组网技术难以跨越的障碍。 1.2、造成分歧的原因分析 l没有一个统一的判别标准 l方案提供厂商的技术研究还不够深入、充 分和全面，每个方案在宣传上都说自己的 好，但是在应用上都存在死角。 l没有一个有效的、简洁的测试手段。 1.3、我们的观点 载波通讯性能 可以做到日抄表成功率100%，且能具备 24小时不同时段、各种天气下实时的抄表 功能，一次抄表成功率能大于97%以上。 能满足绝大部分低压集抄需求。 关键问题 比较优秀的物理层芯片是基础 先进的组网机制是整体性能的保障 二、目前的载波技术分析 2.1、影响电力载波通信的三

4、个因素： 高衰减 高噪声 波形畸变 2.2、各种载波方案的解决思路 l扩频技术 l过零发送技术 l阻抗变换技术 l加大发射功率 l提高接收灵敏度 通过这些技术的运用，在这么复杂干扰的 电力线网络中，能使日抄表成功率在90% 以上已经是相当不容易！ 2.3、各载波方案的解决思路共同点 l基于提高点对点的通讯距离设计 l牺牲通信速率换取成功率 l采用以集中器为中心的主从式静态组 网、静态中继的方式 三、静态组网及其特点 1、静态组网的特点是上电后，根据台区下表的数 量的多少，用几个甚至几十个小时的时间通过 穷举遍历或近似穷举遍历的算法，使集中器与 各个载波表建立联系，确定抄表路径。随后根 据抄表的

5、成功概率，将抄表路径优化。这种方 法在电网环境较好的台区，得到了很好的应用。 2、但是，在电网环境恶劣的台区，抄表时间大大 延长，有时有些表甚至1周都抄不到一次数据， 造成这个现象的原因如下： 三、静态组网及其特点 “学习”的过程是历史的时间、地点、电 网环境得到的结论，与当前的外部条件， 一定有差异，这样的差异，就可能造成路 径错误而抄表不成功。 恶劣的电网环境使得电网的最优抄表路径 在不断变化，集中器的算法很难准确的涵 盖各种复杂的组合。 当中继超过3级，集中器的计算量，呈几 何级数上升。 静态组网及其特点 这种模糊算法以及最后的穷举遍历的计算 过程会占用大量的时间资源，这就限制了 这种学

6、习机制只能支持最多3级中继。这 在复杂台区是远远不够的（比较好的台区 一般在3-4级中继，复杂的台区要达到6-7 级中继），这时就会用增加集中器的方法 来解决现场问题。 静态组网及其特点 静态组网是一种串联失效模式，随着台区 抄表中继的增加，其可靠性降低。 存在“短板效应”，最差的节点决定整个 系统的通讯性能 四、动态组网原理及特点 由于现场抄表时间的不确定性，促使我们 寻求新的抄表方式。经过反复的设计、实 现、验证、改进，最终率先在国内推出动 态组网的载波抄表技术。 动态组网思想动态组网思想 动态组网算法是，各智能节点自动寻 找最佳的通讯路径群（不是一条路径）， 进行数据包的转发，用动态的路

7、由去适应 动态的电网。在动态组网技术当中，集中 器组网算法得到了简化，在抄收机制上相 当于数据库的检索查询，主要的组网功能 由各个智能化的节点来完成。这是与静态 组网的根本区别，静态组网全部由集中器 来实现，各节点只是被动的转发数据包。 动态组网技术有这样几个特点：动态组网技术有这样几个特点： 1、集中器发出抄表命令，多表接收、多 表转发，目标表发回抄表数据也是多表接 收多表转发，回到集中器。 2、不依靠历史数据，不追求网络拓扑结 构。实时组网，实时动态选择最佳路径。 3、集中器不进行复杂的中继路由计算， 由各个智能终端自适应、自控制。 动态组网技术有这样几个特点：动态组网技术有这样几个特点：

8、 4、严谨的时序控制和防冲突检测机制， 使各个载波表有序工作，不发生数据碰撞 失效，不发生网络失控崩溃。 5、智能节点之间负责有效的转发控制， 不考虑是几级中级，所以中继级数不受限 制，多级中继可以很容易实现，且只占用 很少时间资源。并且，无论是多少级中继， 数据包的长度是固定的。 五、为何动态组网技术有如此优势？ 1、静态组网是集中器根据历史数据计算出 来的一条或几条最佳路径。而动态组网是 根据实时的电网环境由集中器发出抄表命 令，多表接收、多表转发，优化选择出多 条路径。这种实时选择，决定哪块表做中 继。 五、为何动态组网技术有如此优势？ 2、并联失效模式替代串联失效的模式。 动态组网由串

9、行失效模式转变为并联 失效模式，大大提高抄表的成功率。这种 并联模式实际上是提升了系统的抗抗噪声 能力。 并联失效模式替代串联失效的模式 五、为何动态组网技术有如此优势？ 3、避免了短板效应。 静态组网时抄收是否成功取决于最差 的电表。动态组网时，工况最好的表决定 系统的性能。这种工作方式有效避免了木 桶的“短板效应”，极大提高了系统抗衰 减能力。 五、为何动态组网技术有如此优势？ 4、高的通讯波特率降低被干扰概率 目前国内静态组网的波特率为100600之 间，我们采用5400波特率。这样在传送 相同数据所占时间只有原有的1/9，受到 电网干扰破坏数据的概率也只有1/9。 五、为何动态组网技术

10、有如此优势？ 5、无论多少级中级，数据包长度不变，也 是降低被干扰的主要原因。 五、为何动态组网技术有如此优势？ 结论： 综上所述，动态组网的技术优势是很明显 的，并且在实际运行中也取得了满意的效 果。随着动态组网技术逐步在抄表领域的 大批量使用，它的优势会被越来越多的人 所认识。 六、动态组网运行情况与测试数据 到目前为止，在XXX电业局我们共挂网运 行XX个台区XXXX只电表。环境比较典型， 有环境恶劣的城乡结合部，有点对点在 300米左右的孤岛表，有架空线路，有小 区的地缆走线，有980多只表的大台区等 等。 线路 台区数 量 已装表 数 日成功 率 一次抄表全 部抄收时间 12线 122728 100% 13线 62189 100% 14线 61479100% 15线 1126100% 12分钟 16 1326100% 43分钟 16左6 1291100% 32分钟 17 1201100% 21分钟 23# 1352100% 25分钟 32# 1345100% 20分钟 合计 308037 使用动态组网技术的台区运行情况 1、不需要组网时间，电表安装完成后就可 以正常抄表。 2、不受中继级数的限制。 3、一次抄收成功率100%，抄表稳定，在 一天