電力載波技術解決無線二次壓降通訊障礙的分析

滕海峰

（國網遼寧電力有限公司盤錦供電分公司，遼寧 盤錦 124000）

電力載波技術解決無線二次壓降通訊障礙的分析

滕海峰

（國網遼寧電力有限公司盤錦供電分公司，遼寧 盤錦 124000）

實際工作中，通過使用電力載波技術對無線二次壓降測試儀的數據通訊方式改造，使其能更好地適用于高屏蔽場合，保障通訊質量，提高無線二次測試儀的應用范圍。本文將改造方案和改造方法進行介紹，為在工作中遇到相同問題時提供思路。

電力載波技術；無線二次壓降測試儀；通訊

1 項目背景

現在電網技術發展很快，但是電能計量綜合誤差偏大卻仍然存在。電能計量綜合誤差是由電流互感器、電壓互感器的綜合誤差、電壓互感器二次導線壓降所引起的計量誤差、電度表的誤差所組成。其中，電壓互感器二次壓降的誤差所占的比重較大，尤其是投入使用年限較長的變電站更為嚴重。為了減少由于電壓互感器所帶來的誤差，我國電能計量裝置的有關檢定規程和有關技術法規，均嚴格要求電壓互感器二次回路壓降引起的誤差必須準確、及時、可靠地測量出來。

在變電站中的電能表與電壓互感器通常距離較遠，過長的二次導線與在中間環節的多處端子，由于導線阻抗大與端子接觸不良，引起了表計端子上電壓小于PT二次端電壓幅值和相位的角度不一致，從而帶來了較大的電能計量誤差。因為電能計量回路是用來進行貿易結算和進行電量損失考核的，所以應該按相關規程要求，按時對運行中的電壓互感器二次回路電壓降定期檢測。

二次壓降測量分為直接測量法和間接測量法。

直接測量法，所使用的互感器校驗儀法是最常用、準確的測量方法，但是其缺點是需由互感器二次端子處，單獨引出長電纜線至電能表電壓端子處，這樣由于電纜過長有時這條電壓測試線還需要跨越道路，如無人看守，來往車輛有將線軋壞引起短路故障的可能，所以很不安全，同時還費時費力。目前國內電壓互感器二次壓降測試儀生產廠大都采用這種方法。

間接測量法是對電能表端與互感器二次端子間的電壓單獨測量并進行比對的測量方法。目前無線監測儀法就屬于間接測量法，采用了調制解調原理，由主機與分機兩部分組成，分別測量電能表側與電壓互感器側電壓值，并計算出兩端電壓間的比差和角差。由于通訊易受干擾，數據傳輸不可靠且誤差較大是其最大缺點。優點是不需另鋪臨時長電纜線。

2 無線二次壓降儀的概況及存在問題

無線二次壓降/負荷測試儀完全取代原有的普通二次壓降 /負荷測試儀的所有功能，并且采用無線測試的方式，可完成三相三線、三相四線不同方式互感器的二次壓降的測試，主機和分機采用無線通訊方式，準確測試PT二次壓降及比差、角差大，精度也能達到有線測試的水平。

無線方式PT二次壓降測試時，無需拉線和GPS模塊同步。可在PT側和電能側同時觀察測量數據。在電磁環境惡劣的情況下，可用光電隔離的485通訊線代替無線通訊模塊測試PT二次壓降。不過我們在實際的使用中情況并不是很理想，在220kV變電廠區，由于現場屏蔽較多，造成信號很不好，而且其較長的天線來回移動也影響安全。如果使用有線或光纜就需要重新布線，所以也很麻煩。不過該儀器還有個串行口可以進行通訊，因只限于近距離使用，由于220kV變電廠區到控制室有100多米長，所以無法直接使用。我們發現每個變電所的戶外控制箱都有工作電源，于是可以利用這個電源，使用電力載波通訊來解決主機與分機之間的通訊。

3 原理及解決方案

縱觀整個開發過程，我們經歷了可行性研究、開發實施、試運行、正式運行等階段。

3.1 數據通訊的結構及原理

現在通訊的媒介主要是有線和無線兩種，有線傳輸包括：電力載波、光纖通信；無線傳輸包括微波、特高頻等。

3.2 220kV以上電力系統變電所具有的通訊條件和選擇

因為現場對無線設備干擾大，在技術方面解決很困難。同時現場也沒有專用的通訊電纜和光纜，想用這兩種通訊方式就得重新鋪設。不過我們發現在每個接線端子箱都有三相工作電源，所以就可以利用電力載波通訊解決通訊障礙的問題。

3.3 解決方案

（1）電力載波解決二次壓降儀通訊的問題。我們要在主機和分機間使用相同的數據通訊設備。并要選用通訊質量優秀的硬件設備，來降低誤碼率，保證通訊的質量。因為低壓動力電路上存在噪聲大、時變性影響大、信號衰明顯等干擾因素，這些問題導致誤碼率高，通信質量下降。為更好解決誤碼率高還要采用一些糾錯能力強的編譯碼方案，這樣才能更有效地將通訊傳輸中發生干擾的數據進行有效糾錯，以保證數據完整可靠。但是糾錯能力太強的編譯碼方案有可能使得數據冗余度增加，從而導致運算時間長，進而使通信效率降低，所以對處理器的運算能力要求很嚴格，控制性能也較苛刻。為提升運算能力與控制性能，我們選用了技術較為成熟的LP2132單片機作為數據處理器，電力線載波通信專用調制芯片也比較多，通過比較，我們同樣選擇了與數據處理器芯片配合較好的，電力載波通訊模塊SGSTHOMSON公司的ST7538，作為通信芯片，并采用RS232來完成電平轉換。

（2）二次壓降測試儀與載波通訊的流程。當電壓互感器二次壓降測試儀的數據由主機的通信設備發出。經RS232來完成電平轉換，將數據存入單片機處理中的內存中，經LP2132編碼后，再經過ST7538進行通信調制，最后耦合器將信號輸送到低壓動力線上。在低壓動力線的另一端，分機接的耦合器收到信號后，經LP2132單片機解碼糾錯，RS232進行電平轉換后到通信接口，最后到通信設備中。這樣就完成了主機與分機的一次單項通訊。當分機接到主機的數據后按照主機的要求，返回相應的數據。這樣就完成了電壓互感器校驗儀的一次信號傳輸。要得到一次有效的誤差數據結果要按電壓二次壓降校驗儀所設計的程序來進行多次調用相關的數據完成。

（3）系統硬件的連接。LP2132通過RS232與通信設備之間進行電平轉換,而ST7538與LP2132之間是通過SPI口來完成的。ST7538通過耦合器與低壓動力線鏈接。

4 創新點及難易復雜程度

由于使用電力載波技術作為測試設備的主要通訊信道，首先要對電力載波的通訊技術有多方面的了解。其次要了解設備的通訊情況和原理。只有了解多方面的知識后才可以制定通訊設備的形式和頻段的選擇。

5 運行情況

目前，該設備經過改造后在現場應用很方便，通訊效果很穩定。比起以前無線的方式通訊速度很快，而且數據準確度有很大提高。

6 經濟效益和推廣應用前景

（1）省工省時。該設備在通訊效果不好時可以使用有線信道進行通訊。但是，鋪設光纜需要很大的工作量和很多資金。而且其光纜在日后的使用并不多，會造成資源浪費。

（2）安全使用電力載波后，WXYJ-H型無線二次壓降/負荷測試儀得到了更廣泛的應用，無需直接測差。電壓互感器二次壓降的直接測差法有互感器校驗儀法、小量限高內阻電壓表法和相位伏安表法等，這樣由于線路過長有可能引起不必要的短路故障。

TP802

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1671-0711（2017）06（下）-0103-02