中壓電力線載波通信技術在用電信息采集系統的推廣與發展應用

謝海麗 顧海寶 李 根 李萬元 陳 明

?

中壓電力線載波通信技術在用電信息采集系統的推廣與發展應用

謝海麗 顧海寶 李 根 李萬元 陳 明

（國網新疆電力有限公司巴州供電公司，新疆 庫爾勒 841000）

巴州地區區域廣，地理環境差異性強，造成巴州地區用電信息采集不能全覆蓋、全采集。為提高采集覆蓋率及成功率指標,促進抄、核、收業務、臺區線損的準確統計，本文主要介紹中壓電力載波通信技術應用于運營商GPRS/CDMA信號無法覆蓋地區，提升用電信息采集成功率,有效解決人工抄收存在的不安全和低工作效率及大工作量等問題。

中壓電力線載波通信技術；用電信息采集系統；采集成功率

電力線載波通信是通過采取電力線作為其傳輸通道，從而達到實現數據傳輸的一種快速高效的通信方式。電力線載波通信可按傳輸線路的電壓等級進行分類，通常可分為高壓載波通信、中壓載波通信和低壓載波通信。中壓電力線載波通信技術是通過10kV或35kV中壓電力線路并加載經過調制的高頻載波信號進行通信[1]。中壓電力線載波通信技術是電力系統中一種特有的通信技術，其網絡結構和電網結構拓撲保持一致。在低壓用電信息采集系統中，采集終端或集中器到變電站的遠程通信可采用中壓電力線載波作為其通信信道，依托現有的且已逐漸完善的配電線路作為數據傳輸通道，是目前惟一一種不需要實施線路投資的有線專網通信方 式[2-3]。中壓載波通信技術以其投資資金少、設備施工及后期維護簡單且方便等優點可廣泛應用到提升用電信息采集成功率當中，特別是應用到信號比較薄弱不穩定的山區用戶數據采集。

用電信息采集系統主要是通過載波實現采集后由集中器通過GPRS或CDMA信道傳輸到主站[4]。在巴州城區地下配電室尤其是山區，大量存在運營商信號無法覆蓋情況，造成用戶用電信息采集不到位或采集信號不穩定，嚴重影響到采集成功率指標及抄表算費進度[5]。因此，實現用電信息采集全覆蓋已成為采集重大難題。針對采集信號不能覆蓋或信號不穩定的用戶，本文采用中壓電力線載波通信技術應用到用戶采集工作中，替代傳統GPRS/CDMA通信，提升采集成功率。

1 中壓電力線載波通信技術設備在用電信息采集系統中工作原理

中壓載波技術就是通過中壓載波通信設備，以10kV線路為媒介，通過載波傳輸技術解決現場無GPRS/CDMA信號集中器（專變）的數據采集問題。提出耦合信號，將集中器的上行信號耦合到10kV線路，通過10kV線路傳輸[6-7]。

中壓電力線載波通信采用一主多從方案。通過用電信息采集系統確定其系統方案如圖1所示。

主節點為中壓配電線路上一個有信號的配電臺區，從節點為線路上其他沒有信號的配電臺區[8-9]。耦合器、主載波機和載波通信管理機為主節點處需要的設備。在從節點處需要的設備包括耦合器、從載波機和從終端。在從節點處，使用一體化電容耦合器或卡接式電感耦合器作為將載波信號注入電力線或從電力線中接收載波信號的耦合設備，再使用從載波機作為載波信號的收發和處理設備。從載波機通過數據接口與從節點配電臺區處的集中器等終端設備相連，終端設備再通過低壓載波或RS 485總線等方式與該臺區內的電能表相連。在主節點處，同樣需要使用一體化電容耦合器或卡接式電感耦合器與中壓配電線相連，并使用主載波機作為載波信號的收發和處理設備。主載波機再與配有GPRS/ CDMA無限通信模塊的載波通信管理機相連，最終實現與主站系統間的無線通信。

2 試點應用情況及效果檢查

2.1 試點應用臺區及抄表情況

通過對采集數據的分析，實地考察，確定在電網_10kV侖鋼線#42韭菜溝公變臺區18位用戶實現遠程用電信息采集，該臺區位于和靜巴侖臺區域，屬于山區，采集信號薄弱，10kV線路較長，采集成功率長期低于90%，可以顯著地測試出中壓載波技術的有效性。試點臺區實地考察情況見表1，試點前采集系統抄表成功率如圖2所示。

表1 試點臺區實地考察情況

圖1 中壓電力線載波通信在用電信息采集系統中的系統方

圖2 試點前采集系統抄表成功率

在試點運行中，主站系統通過GPRS/CDMA無線通信下發報文，下發的報文被主節點處的載波通信管理機接收到。終端設備接收到報文后，根據報文中的命令將從臺區電能表中抄讀的用電信息上傳給主站系統。

通過對中壓載波通信設備軟硬件設備調試，程序灌裝及現場工程應用，完成了中壓設備的系列安裝，確保電網_10kV侖鋼線#42韭菜溝公變臺區在采集系統中成功上線，并完成用電信息采集調試。通過對用電采集系統的監測，發現該臺區18戶均采集成功，采集成功率100%，滿足了抄表和生產相關部門的指標統計，試點后采集成功率如圖3所示。

圖3 試點后采集系統抄表成功率

2.2 效果檢查與分析

通過上述措施，達到了以下效果。

1）用電信息采集方面。從根本上規避了無信號問題，彌足了人工抄錄的實時性，降低了人工抄錄的成本，同時避免了人工抄錄受惡劣天氣環境的影響。

2）配網自動化方面。實現了智能化監控管理，建立基于中壓電力載波通信的配電自動化系統，實現了對配電網及配電一次設備的實時監控，同時，可通過遙控操作作為設備的運行方式，成本低，效率高，減少現場巡視及測試等工作，適應了智能電網現代化需求。

3）建設成本方面。中壓載波通信技術依托電網全覆蓋的配電線作為傳輸通道，無線路投資成本，設備簡單易施工。在建設初期可與電網建設同步進行，省去中間環節，在保障電力正常且快速傳輸的同時也能保證電力載波信號傳輸通道的暢通，維護簡單方便[10]。

3 結論

通過分析提出中壓電力線載波通信技術在采集系統采集數據的應用，將集中器的上行信號耦合到10kV線路，通過10kV線路傳輸，既實現用戶用電信息全采集全覆蓋，又可通過自動化抄表，提升工作效率，節約人力和物力。

[1] 湯效軍. 電力線載波通信技術的發展及特點[J]. 電力系統通信, 2003, 24(1): 47-51.

[2] 趙東亞. 電力線載波通訊技術在用電信息采集系統中的應用[D]. 北京: 華北電力大學, 2012.

[3] 肖輝, 周有慶. 中壓載波通信技術研究[J]. 長沙電力學院學報(自然科學版), 2002, 17(1): 43-46.

[4] 李艷龍, 陳維千. 在城市10kV配網上實現載波通信[J]. 電力系統通信, 2001(3): 5-8.

[5] 張亞東, 李立鵬, 陳曉東, 等. 中壓配電載波通訊技術在工業大用戶計量計費系統中的應用[J]. 電測與儀表, 2002, 39(9): 5-9.

[6] 陳石東, 劉莎, 趙丹. 基于中壓載波技術的用電信息采集應用研究[J]. 大眾用電, 2016, 31(8): 24-26.

[7] 吳志勇, 沈晗陽, 熊德智, 等. 用電信息采集系統中壓載波通信技術探討[J]. 大眾用電, 2017, 32(2): 38-39.

[8] 杜瓊, 周一屆. 電力線載波通信技術[J]. 華北電力技術, 2005(2): 43-47.

[9] 易小龍, 付永慶, 孟慶福. 電力線載波通訊技術在遠程自動抄表系統中的應用[J]. 應用科技, 2001, 28(1): 17-18.

[10] 吳道平. 電力線載波通信技術在用電信息采集系統中的應用[J]. 電子科學技術, 2016, 3(4): 410-412.

The popularization and application of medium voltage power carrier communication technology in the information collection system

Xie Haili Gu Haibao Li Gen Li Wanyuan Chen Ming

(Bazhou Power Supply Company of Xinjiang Electric Power company, Korla, Xinjiang 841000)

The region of Bazhou is wide and the geographical environment is very different, so it can not cover all the power electricity information collected in Bazhou area. In order to improve the collection coverage rate and success rate indicators, and to promote the accurate statistics of meter reading, accounting, charging and area line loss. This paper mainly introduces the medium voltage power carrier communication technology is applied to the operator GPRS/CDMA signal can not be covered area, and improves the success rate of power consumption information collection and effectively solves the disadvantages of unsafety, low efficiency and large workload.

medium voltage power carrier communication technology; information collection system; the success rate of power consumption information collection

2017-11-24

謝海麗（1987-），女，碩士研究生，湖南邵陽市人，主要從事電力營銷計量采集管理工作。