新型低壓電能表寬帶載波模塊的研制

唐楚凡　李少娟　張晨晨　孫慧盈

摘? 要：長期以來，供電局主要依靠供電服務(wù)指揮平臺進行低壓故障處理，但對停電位置、規(guī)模、所需人員和搶修計劃的分析主要靠人為預(yù)判，這易造成后續(xù)現(xiàn)場處理工作量增加，恢復(fù)時間的誤判。為提升客戶服務(wù)質(zhì)量，及時獲知低壓用戶停電信息，該文通過研究寬帶載波停電上報技術(shù)，使用用電信息采集系統(tǒng)實時推送低壓戶表、臺區(qū)總表或集中器停上電事件，輔助分析判斷故障真?zhèn)?、故障地點、故障原因、故障性質(zhì)和故障范圍，實現(xiàn)低壓用戶停上電事件上報。

關(guān)鍵詞：用電信息采集;寬帶載波;停上電事件上報

中圖分類號：TM73? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

1 項目內(nèi)容及目標

1.1 項目內(nèi)容

目前，珠海供電局著力提升客戶服務(wù)質(zhì)量，在各方面提升服務(wù)效率。實現(xiàn)及時地將停電情況或停電計劃通知到客戶，使客戶獲得更優(yōu)質(zhì)的客戶服務(wù)。目前，計劃停電可以及時通知到客戶，但是臨時停電或故障停電尚無法做到及時通知客戶。目前，低壓集抄集中器和配變監(jiān)測計量終端均可以實現(xiàn)停電事件上報，如果臺區(qū)停電，主站可以自動檢測，電表端尚無法停上電監(jiān)測。

為了提升客戶服務(wù)質(zhì)量，讓客戶及時獲知停電信息，開展了該項目新型低壓電能表寬帶載波模塊的研制的研究。

1.2 項目應(yīng)用前景

該項目針對寬帶載波技術(shù)的停電事件上報進行研究?？梢詫崿F(xiàn)低壓臺區(qū)電能表停上電事件的實時監(jiān)測和上報。停電時，載波模塊可以通過超級電容供電，將停電事件上報給集中器，然后由集中器上報給計量自動化系統(tǒng)。及時獲取具體停電表計和范圍，并派出運維人員進行排查。提升客戶服務(wù)質(zhì)量，提升各方面的供電服務(wù)效率。

2 項目原理

2.1 研究內(nèi)容原理簡述

通過該項目的研究和開發(fā)，可以實現(xiàn)以下功能。

2.1.1 實現(xiàn)載波信號的跨線路斷路/空開斷路的傳輸

此技術(shù)難點在于電力線載波通信是將電力線作為通信信道進行數(shù)據(jù)傳輸。當交流電火線/零線發(fā)生斷路，空開內(nèi)部磁感應(yīng)機制和載波信號具備空間耦合能力，載波信號跨越斷路點將造成巨大衰減，且不同型號的空開衰減存在差異，該研究需提升載波的耦合能力。

2.1.2 三級停電上報的智能研判技術(shù)

依據(jù)不同的停電場景，將停電事件分為3類：全臺區(qū)停電;分支開關(guān)斷開或線路損壞導(dǎo)致的多只電能表掉電;表前開關(guān)斷開導(dǎo)致的單只電能表掉電。因此建立恰當?shù)难信袡C制，以實現(xiàn)三級停電上報事件的智能分析、研判。

2.1.3 跨越空開的載波信號避撞機制的研究

若不做特殊處理，從掉電節(jié)點處發(fā)送停電信息時，由于通信通道等因素影響，沖突概率高。而且停電事件上報時間較短，需要研究一種高效的避撞機制完成信息的可靠傳輸。

2.2 技術(shù)路線

2.2.1 新型通信技術(shù)方案選擇

當空開斷開時，空開內(nèi)部磁感應(yīng)機制和載波信號需具備一定的空間耦合能力，寬帶載波信號能夠滿足跨越斷路點的能力和空間耦合衰減能力。通過實驗獲取大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，然后進行建模運算，實現(xiàn)寬帶載波信號跨斷路傳輸，最終完成斷路狀態(tài)下載波信號對停電事件的穿透上報。

經(jīng)過不同型號空開及不同頻率的測試分析，寬帶載波通信為最佳跨越斷路空開穿透傳播的技術(shù)方案。

2.2.2 新型通信模塊停上電事件感知設(shè)計

2.2.2.1 通信模塊硬件方案

通信模塊工作原理圖如圖1所示。

通信模塊弱電接口采用2×6雙排插針作為連接件，通信模塊管腳定義見表1。

當電表產(chǎn)生事件時，電表芯片將EVENTOUT管腳置成有效電平（高電平），載波芯片檢測到后，即認為事件發(fā)生。集中器采用命令輪詢抄讀時，產(chǎn)生事件的目的節(jié)點（載波從節(jié)點）會在路由主動上報數(shù)據(jù)，通過信息域里的事件標志告知集中器該電表有事件發(fā)生。

2.2.2.2 通信模塊軟件方案

（1）電表停電時，通信模塊經(jīng)電力過零信號檢測電路檢測到停電發(fā)生，同時，通過超級電容備電電路，保證掉電后可維持模塊正常工作60 s以上，延遲判斷電能表停電后發(fā)起停電事件上報，避免誤判，最后經(jīng)本地通信信道上報至集中器模塊。

（2）通信模塊，根據(jù)STA、GND 管腳判斷是模塊拔出還是電能表停電。

（3）模塊拔出不上報事件，電能表停電上報事件。

（4）停電事件定義，見表2。

2.2.2.3 跨越空開的載波信號避撞機制的研究

如圖2高效避撞機制的示意圖所示。停電事件是同時發(fā)送的，如果不做特殊處理，停電信息將在停電節(jié)點處，立即發(fā)送停電信息，由于信息通道傳輸?shù)扔绊懀瑳_突概率高。而且停電事件上報時間較短，通過寬帶高效常用避撞機制（TDMA+CSMA/CA）完成信息的可靠傳輸。

3 結(jié)語

隨著電能表集抄入戶，低壓集抄也由過去粗放式的管理向精細化的轉(zhuǎn)變。該文通過對新型電能表寬帶載波的研究，將實際運行現(xiàn)場情況與計量自動化系統(tǒng)結(jié)合，對低壓配網(wǎng)故障進行有效定位，反饋故障情況，并科學(xué)合理運用集中管理分析對策，提升低壓配網(wǎng)運行的安全性、可靠性。

參考文獻

[1]陳盛，呂敏.電力用戶用電信息采集系統(tǒng)及其應(yīng)用[J].供用電，2011（4）：45-49.

[2]王曉峰，李庚清.用電信息采集系統(tǒng)發(fā)展新趨勢[J].電力需求側(cè)管理，2010（5）：59-61.

[3]陳海燕，劉新才.有序用電工作的精細化管理過程[J].電力需求側(cè)管理，2010（3）：8.

[4]賀仁睦，王衛(wèi)國，蔣德斌，等.廣東電網(wǎng)動態(tài)負荷實測建模及模型有效性的研究[J].中國電機工程學(xué)報，2002（3）：16.

[5]黃彥浩，于之虹，謝昶，等.電力大數(shù)據(jù)技術(shù)與電力系統(tǒng)仿真計算結(jié)合問題研究[J].中國電機工程學(xué)報，2015（1）：2.