一、 當前供電部門碰到的問題

隨著國家電網(wǎng)公司的兩網(wǎng)改造工作逐漸推進,，“一戶一表,，管電到戶”政策的貫徹，用電網(wǎng)絡(luò)急劇膨脹,，抄表的工作量越來越大,，使得供電企業(yè)對用電網(wǎng)絡(luò)的管理任務(wù)日益加劇。

如何把龐大且分散用戶的用電量及其它數(shù)據(jù)及時有效而且準確無誤地收集,、統(tǒng)計及分析,，成為供電企業(yè)一個迫切需要解決的問題。如何貫徹國家新能源政策,，為下一步對居民用戶進行峰,、平、谷計價作好準備工作,，需要管理部門完善抄表過程中的自動化水平,。

目前自動抄表系統(tǒng)中，遠距離傳輸借用現(xiàn)有的各種通訊網(wǎng)絡(luò),，如PSTN,、Internet、GPRS/CDMA或電力企業(yè)自身的光纖以太網(wǎng)等,，實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸,，而技術(shù)瓶頸正在于所謂的“最后一公里”。

二,、當前解決問題的方案及存在的困難

1,、人工抄表

存在的問題：工作量大，效率低,，而且由人工抄表所帶來的漏抄,、誤抄、估抄,，甚至抄表人員同用電戶合伙作弊,，給供電企業(yè)帶來不可估量的損失,。

2、低壓載波在自動化抄表的應(yīng)用

存在的困難：低壓電力載波的自動抄表,，因國內(nèi)低壓電網(wǎng)噪音污染大,、負載多變，尤其是變頻電器和中小功率電機,，對電網(wǎng)負荷的影響,，直接影響到通信可靠性和數(shù)據(jù)傳輸速率及實時性。

3,、點對點,、點對多點的無線自動抄表（如無線掌機和無線抄表車）存在的困難：在工作效率及數(shù)據(jù)實時性方面尚不能滿足供電部門的實際需要，而數(shù)據(jù)的實時性是計算線損的重要依據(jù),。

以上存在的困難,，主要體現(xiàn)在如何解決“最后一公里”自動化抄表的問題上，隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展,，最新的WSN(無線傳感器網(wǎng)絡(luò))技術(shù)通過在北京順義區(qū)（三萬戶）的應(yīng)用很好解決上述困難,。

三、WSN(無線傳感器網(wǎng)絡(luò))技術(shù)簡介

1,、基本概念

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN,，wireless sensor networks)是當前在國際上備受關(guān)注的、涉及多學科高度交叉,、知識高度集成的前沿熱點研究領(lǐng)域。它綜合了傳感器技術(shù),、嵌入式計算技術(shù),、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等,，能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實時監(jiān)測,、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對像的信息，這些信息通過無線方式被發(fā)送,，并以自組織多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送到用戶終端,，從而實現(xiàn)物理世界、計算世界以及人類社會三元世界的連通,。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是由許許多多功能相同或不同的無線傳感器節(jié)點組成,，每一個傳感器節(jié)點由數(shù)據(jù)采集模塊(傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器),、數(shù)據(jù)處理和控制模塊(微處理器,、存儲器)、通信模塊(無線收發(fā)器)和供電模塊(電池,、DC/AC能量轉(zhuǎn)換器)等組成,。

2、WSN的優(yōu)勢

2.1、節(jié)點硬件成本低,。

WSN節(jié)點采用嵌入式處理器和存儲器,，計算能力和存儲能力十分有限，網(wǎng)絡(luò)在有限計算能力的條件下進行協(xié)作分布式信息處理,。所以就單個節(jié)點而言,，硬件成本是較低的。

2.2,、對等網(wǎng)絡(luò)多冗余高可靠性,。

WSN沒有嚴格的控制中心，所有節(jié)點地位平等,，是一個對等式網(wǎng)絡(luò),。節(jié)點可以隨時加入或離開網(wǎng)絡(luò)，任何節(jié)點的故障不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的運行,，具有很強的抗毀性,。

2.3、自組織,。

網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)和展開無需依賴于任何預設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施,，節(jié)點通過分層協(xié)議和分布式算法協(xié)調(diào)各自的行為，節(jié)點開機后就可以快速,、自動地組成一個獨立的網(wǎng)絡(luò),。

2.4、多跳（Multi-hop）路由,。

WSN節(jié)點通信能力有限,，覆蓋范圍只有幾十米到幾百米，節(jié)點只能與它的鄰居直接通信,。如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節(jié)點進行通信,，則需要通過中間節(jié)點進行路由。WSN中的多跳路由是由普通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點完成的,。

2.5,、動態(tài)拓撲。

WSN是一個動態(tài)的網(wǎng)絡(luò),，節(jié)點可以隨處移動,；一個節(jié)點可能會因為電池能量耗盡或其他故障，退出網(wǎng)絡(luò)運行,；也可能由于工作的需要而被添加到網(wǎng)絡(luò)中,。這些都會使網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)隨時發(fā)生變化，因此網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有動態(tài)拓撲組織功能,。

四,、基于WSN技術(shù)的電力系統(tǒng)自動抄表解決方案

通過對自動抄表系統(tǒng)的實際需求分析,，結(jié)合WSN技術(shù)特點和優(yōu)勢，認為采用WSN技術(shù)來實現(xiàn)“最后一公里”自動抄表是一個非常理想的解決方案,?；赪SN技術(shù)的自動抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：



WSN技術(shù)網(wǎng)絡(luò)自動抄表售電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1、方案具體介紹

1.1,、將分布較為集中的電力用戶（自然村,、居民小區(qū)、街道小商業(yè)用戶,、配網(wǎng)線路等）按地理區(qū)域分區(qū),，并且在用戶電子式電能表上安裝內(nèi)置式或外置式WSN無線模塊（有條件可幾塊表共用一個無線模塊），使每個分區(qū)的電能表組成一個WSN網(wǎng)絡(luò),。

1.2,、通過電能量采集器與分區(qū)WSN網(wǎng)絡(luò)所有電能表進行無線通訊，讀取電能表的電量信息及電費,、費率,、費率時段等信息；每個分區(qū)可以使用不同的信道,，以避免同頻干擾,。

1.3、電能量采集器再通過成熟的GPRS/CDMA等方式上傳到主站電量管理系統(tǒng),。

1.4,、手持式售電終端、供電所臺式售電終端和銀行的售電系統(tǒng),，經(jīng)通訊網(wǎng)絡(luò)連接到主站電量管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,，進行遠程售電；售電后的用戶電量信息,，通過電能量采集器和WSN網(wǎng)絡(luò)下發(fā)到各自的用戶電能表中,。

2,、解決方案的優(yōu)勢：

2.1,、低成本。

WSN無線網(wǎng)絡(luò)可以將數(shù)百塊電能表連接在一起,，只使用一臺采集器就可以完成與主站的通訊,，大大節(jié)省了價格較高的采集器的使用數(shù)量，也節(jié)省了GPRS/CDMA的運行費用,。

2.2,、高可靠性。

WSN無線網(wǎng)絡(luò)具備自組織自愈能力,，增加和刪除節(jié)點,、節(jié)點位置變化,、節(jié)點發(fā)生故障等，都對網(wǎng)絡(luò)沒有影響,，無需人工干預,，網(wǎng)絡(luò)仍可正常運行。

2.3,、安全性,。

從WSN無線網(wǎng)絡(luò)、電能量采集器,、到GPRS等公網(wǎng),，提供了從電表到計費工作站的一個透明通道，電量數(shù)據(jù)及電費信息,，在電能表,、售電終端和計費軟件之間加密傳輸，密鑰組由供電局管理,，保證了電量及電費數(shù)據(jù)的安全性,。

2.4、先進性,。

WSN技術(shù)被譽為新世紀的四大高新技術(shù)之一,，而在居民自動抄表系統(tǒng)中，多跳自動路由技術(shù)的采用已經(jīng)成為發(fā)展趨勢和行業(yè)共識,。

2.5,、實用性

WSN無線網(wǎng)絡(luò)自動抄表方案，既實現(xiàn)了用電預付費,，又使供電企業(yè)能夠獲得電能量使用的實時數(shù)據(jù),，為實施峰谷計價做好技術(shù)準備，并為供電企業(yè)完善需求側(cè)管理系統(tǒng)打下堅實基礎(chǔ),。

五,、基于WSN的無線抄表方案的實用案例

在北京市順義區(qū)，上述方案從2006年開始實施,，至今已達到十多萬戶的應(yīng)用規(guī)模,，并且仍在快速增加。在經(jīng)過換表改造的村鎮(zhèn),，居民可以在銀行,、供電所及村里的臨時售電點購電，而購電數(shù)據(jù)并不是寫入IC卡,，需要插入電表才能讀出,，而是經(jīng)過通訊網(wǎng)絡(luò)實時寫入用戶電表，既實現(xiàn)預付費,，又方便了居民使用,。而局里可以及時準確的獲得電能表數(shù)據(jù),，便于線損統(tǒng)計分析，完善了需求側(cè)管理系統(tǒng),。
發(fā)布者：呂勇