基于LoRa通信技术的电能表计量数据采集方法

电力技术应用
通信技术的电能表计量数据采集方法
雍慧
（国网中卫供电公司，宁夏中卫
针对当前电能表计量数据采集精度低，且无法实现同步的问题，引入远距离无线电（Long Range Radio，LoRa）通信技术，开展电能表计量数据采集方法的设计研究。

基于LoRa
行离散化和滤波处理，去除电能表信号中的噪声；通过同步控制设计，确保电能表计量数据的同步采集。

通过对比
实验证实，应用文章提出的采集方法可以实现对电能表计量数据的同步高精度采集。

远距离无线电（LoRa）通信技术；计量；数据采集；电能表
Data Acquisition Method of Electric Energy Meter Based on
LoRa Communication Technology
YONG Hui
(State Grid Zhongwei Power Supply Company, Zhongwei
the current metering data
the design and research
可以对数据内容进行分析，并采取相应处理措施[6]。

在对数据进行响应的时候，需要先对收到数据中的
与本地地址不同，
步骤六：当计量节点收到数据信号中的CA为进制时，需检查该计量节点的局部地址是否在详细地址表中。

如果存在，说明该数据已经由当前计量节点转发，可能没有响应；如果没有，则说明该数据可能是一个广播的数据帧，需要分析数据内容并进行
电能表所处的环境较为复杂，采集计量数据时，
导致采集精度无法满足实际需求。

在采集过程中，需要处理电能表中的噪声信号，并对时域范围内的高斯白噪声信号进行离散化处理，离散1所示。

y'(
在电能表的开关接通或断开时，可能会产生抖动信号，对电能表的计量产生影响。

因此，需要采取防抖动措施来消除这种影响。

例如，可以在电能表的输入端添加一个
在电能表的计量过程中，采样信号可能会受到电磁干扰、电源波动等因素的影响，产生计量误差。

可以采用采样抗干扰处理来消除这种影响，如在采样信号中添加一个光耦隔离器或电磁隔离器来隔离外部干扰。

 2024年1月10日第41卷第1期
67 Telecom Power Technology
Jan. 10, 2024, Vol.41 No.1
雍 慧：基于LoRa 通信技术的 电能表计量数据采集方法
设为实验组，分别采集电能表计量数据。

随机选取90个家庭作为实验对象，30个家庭为一组，分为3组，分别采用对照A 组、对照B 组和实验组采集方法进行数据采集。

同时，对每个家庭的用电量进行实时监测和记录，实验时间为30 d 。

对于采用有线通信方式进行通信的家庭，智能电表通过RS-485总线将采集到的电能使用信息传输到集中器，集中器通过有线方式将数据传输到电网管理平台。

对于采用无线通信方式的家庭，智能电表通过LoRa 模块将采集到的数据传输到网关，网关通过无线方式将数据传输到电网管理平台。

在实验过程中，电压通道的基本采集精度测试分别在80%、100%和120%额定电压输入条件下进行。

计算3种采集方法得到的电流幅值和触发相位的均值及标准差，以比较数据采集精度。

其中，均值的计算公式为
x =(x 1+x 2+…+x n )/n （4）
式中：x 表示均值；x n 均表示数据采集误差；n 表示家庭数，取值为30。

标准差的计算公式为
()()()()
222
12/n sqrt x x x x x x n σ =−+−++−
（5）
式中：σ表示标准差；sqrt(·)表示平方根计算函数。

根据式（4）与式（5）的计算结果，对比3种采集方法的采集精度，结果如表2所示。

表2 3种采集方法采集结果的精度对比
单位：%额定电压输入条件实验组对照A 组对照B 组
均值标准差均值标准差均值标准差80%0.0110.0130.0860.0840.1650.124100%0.0150.0180.0840.0850.1240.152120%
0.012
0.016
0.086
0.082
0.130
0.132
由表2可以看出，实验组的均值和标准差明显低于对照A 组和对照B 组，因此可以初步证实，文章所提采集方法的采集精度更高。

在此基础上，比较3种采集方法的数据采集同步性。

在应用3种采集方法的过程中，记录每一个数据包的采集时间戳，时间戳曲线如图2所示。

由图2可以看出，利用文章所提方法采集数据时，数据产生时间与数据采集时间基本相同，形成的时间戳曲线为一条直线，而对照A 组和对照B 组采集方法在采集过程中存在一定的延迟问题，形成的时间戳曲线不平直。

因此，可以证实利用文章所提采集方法可以实现对电能表计量数据的同步采集。

LoRa 通信协议本身具有同步性能，可以确保数据在传输过程中的时序性和可靠性。

因此，在数据采集过程中，基于LoRa 通信技术的电能表计量数据采集方法可以有效
保障数据的同步性，确保数据的采集精度。

实验组
对照A组对照B组
6
543
21
1
23
45
6
数据产生时间/min
数据采集时间戳/μs
图2 三种采集方法的采集时间戳曲线
5 结 论
基于LoRa 通信技术的电能表计量数据采集方法是一种新型智能电网解决方案。

该方法利用LoRa 技术的低功耗和远距离通信特点，实现对电力系统的远程数据采集和控制。

通过服务器端的数据处理和分析，用户可以直观了解电力系统的运行情况，从而更好地管理电力资源。

该方法也为电力系统的维护和管理提供了便利，能够有效提高电力系统的运行效率和质量。

随着物联网技术的不断发展，基于LoRa 通信技术的电能表计量数据采集方法将在更多领域得到应用和推广。

参考文献：
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