基于HPLC載波技術的電力計量數據遠程傳輸方法

【關鍵詞】HPIC；載波；電力計量；數據傳輸；遠程

引言

隨著信息技術的發展，電力計量數據的遠程傳輸成為行業熱點。在數據遠程傳輸過程中，通信技術是實現遠程傳輸的關鍵，需選擇合適的通信方式和協議，確保數據的穩定傳輸。電力電子技術則負責數據的采集和處理，需要設計合理的電路和算法，從而改善數據收集的準確性和快速性。數據處理技能指對所收集到的數據展開處理與判辨的方法，為電力系統的運行提供數據支撐。通過光纖通信技術等手段，實現電力計量數據的快速傳輸。當前，文獻[1]利用PPLN波導的非線性效應來實現。當輸入光場滿足條件時，通過波導的非線性效應，將高頻光場轉換為低頻光場完成數據遠程傳輸。文獻[2]利用公鑰加密體制的特性，交換彼此的公鑰并通過驗證公鑰證書的有效性來確認對方身份[1-2]。但公鑰密碼體制的加密速度相對較慢，加密速度會成為瓶頸，影響水下通信網絡中數據的傳輸效率。現階段通過選取電力計量數據遠程傳輸方法作為研究對象，運用HPLC載波技術，結合實際情況展開實驗和分析。

一、電力計量數據遠程傳輸方法

（一）HPLG載波技術數據調制

在電力系統中，通過傳感器實時監測電流物理量，并將這些數據轉換為電信號。利用遙控終端單元進行數據的采集。受到信道和外界環境的影響，在采集數據過程中易出現殘缺數據，所以需要首先對數據進行數據清洗，以此來對空缺數據進行補全。利用殘缺點附近的兩個數據之間形成一條直線。通過確定兩個數據之間的坐標值，運用插值法對空缺數據進行補全。由于用戶不同的電壓值規律性較差，因此補充過程中的公式為：

式中：U為平均值；rand為隨機量。在數據采集完成后，運用HPLC技術將傳輸的電力計量數據調制成高頻載波信號。在電源線路上用調制器把數據訊息疊加在高頻載波信號上，從而實現數據調制。首先，搭建HPLC通信網絡，以中心站為核心，實現各個站點間的多層次連通，構建PPO系統與各個站點的多層次溝通模型。由PPO代理發送，包含各種時隙信息。通過分析判斷信息中信標幀的數量，CSMA確認關聯報文，從而完成組網。當執行數據獲取和回送數據信息時，利用函數代碼AER路由數據傳輸函數向采集器發送命令信息，采集器迅速做出響應，并通過TRE15協議將數據拷貝返回集中器。當接收到采集命令時，首先對TRE15的內容進行處理，并經HPLC傳輸至下一層的采集器，SVA根據命令的形式對TRE15進行協調處理，并向測量儀表讀出單元的電表數據發出需要的信息，即完成數據幀的傳輸結束。計量表在接收到數據幀之后，必須根據規約的框架結構對其進行調制。變換編碼過程如下圖：

通過變換編碼根據具體情況確定碼元種類的值，這樣能夠通過調制過程將碼元速率轉換成數據速率，從而提高傳輸效率。其數據調制的公式為：

（二）電力計量數據遠程傳輸

根據載波技術設置無線傳輸節點，用來接收和傳輸電力計量數據。通過節點的輔助，保證數據傳輸的安全性。當某一節點被入侵時，會對接收端和發送端發送信號，根據設定的預警值進行分析，判斷是否符合傳輸條件。但是線路中節點的設置會增加線路的能耗，所以需要在線路傳輸效率最大的情況下，合理設置節點數量。在傳輸節點中，數據傳輸主要表現為節點的能耗。因此，為了電力計量數據能夠遠程傳輸，需要對節點的能耗情況進行分析，則數據傳輸的能耗計算公式為：

（三）數據解調與恢復

在數據完成遠程傳輸后，需要對數據進行解調，從而傳輸純數據信號。設第個時刻的輸入為接收到HPLC數據塊。采用最小均方誤差來對傳輸的數據進行檢測，并把它的正負號判定結果作為最初的碼元估算值，公式為：

二、實驗測試與分析

（一）搭建實驗環境

為對基于HPLC載波技術的電力計量數據遠程傳輸方法可靠性進行研究。實驗采用TF345.112通信協議的ERG 450Hz多徑信道模型進行系統仿真。具體仿真參數如下表所示：

為實現高頻采集，需要對集中器采集任務進行配置。在寬帶模式下，設置并發抄表機制。在高頻數據采集中，接收集中器的報文并將其整合成HPLC協議幀發送給SVA模塊，以應對集中器連續發送的多幀并行數據。當收到電表的回復后，SVA模塊會進行緩存，并在多幀回復收集完成后，形成整體的HPLC應用層報文回復給集中器，完成高頻采集流程。

（二）結果與分析

在此基礎上，利用高效液相色譜通道特征對數據的影響來調節通道特征參數，并與傳輸距離相結合的方法，對高效液相色譜通道的傳輸損失進行分析，并對其進行可靠性檢驗。具體結果如下圖所示：

從圖2看出，第1組HPLC線損隨傳送距離的增大而減小，而在短距離傳送時則幾乎保持不變。而兩組控制組則隨著距離的增大，傳送損失呈現直線上升之趨勢，而且損失數值有大幅變動。通過對損失值的計算，采用這種傳輸方式，可實現對數據進行高頻率的采集和傳輸，提高數據的傳輸效率，減少在傳輸過程中節點的損耗，傳輸的可靠性較高。

同時，為驗證本文傳輸方法的有效性，通過分析在數據傳輸過程中的丟包率來判斷本文方法的實際應用效果。因此，設置10次測試，對發送過程中數據的丟包率進行統計，得到丟包率的度量。當流量大于2000Mbps時，丟包率通常小于0.05。具體結果如下表：

由表2可知，通過10次測試丟包率結果進行計算，得到每組的丟包率結果均小于0.05，結果符合預期要求。因此，通過運用本文電力計量數據遠程傳輸方法能夠有效減少數據包在傳輸過程中的丟失，還保證了電力計量數據的準確性。更加可靠地收集和處理電力計量數據，為電力系統的監控提供有力支持。

綜上所述，本文所提出的電力計量數據遠程傳輸方法該方法不但能有效地降低傳送時的數據損失，確保電力計量數據的準確性和完整性，還滿足電力系統對實時性的要求。在實際應用中能夠獲得較好結果，提高數據傳輸的穩定性，實現電力計量設備的多元化應用。

結束語

本次實驗從電力計量數據遠程傳輸方法人手，深入分析了相關問題，探究基于HPLC載波技術的電力計量數據遠程傳輸方法。但該方法中還存在不足之處，例如電能數據轉換問題，分布式傳輸和處理技術問題等。今后應更加完善計算，采用HPLC載波技術對電力數據進行變換，得到高頻載波信號。當遠端接收到的信號經過解調、調制，然后由數位訊號處理器對其展開數位處理，最終把數位訊號轉化成模擬訊號。這樣，電力計量數據就成功地傳輸到了遠程站點。利用電力線作為通信媒介，結合先進的數字信號處理技術，實現電力計量數據的高效傳輸，為用戶提供精確的數據支持。