中压电力线载波通信技术在用电信息采集系统的推广与发展应用

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国网新疆电力有限公司巴州供电公司的研究人员谢海丽、顾海宝等，在2018年第6期《电气技术》杂志上撰文指出，巴州地区区域广，地理环境差异性强，造成巴州地区用电信息采集不能全覆盖、全采集。

为提高采集覆盖率及成功率指标,促进抄、核、收业务、台区线损的准确统计，本文主要介绍中压电力载波通信技术应用于运营商GPRS/CDMA信号无法覆盖地区，提升用电信息采集成功率,有效解决人工抄收存在的不安全和低工作效率及大工作量等问题。

电力线载波通信是通过采取电力线作为其传输通道，从而达到实现数据传输的一种快速高效的通信方式。电力线载波通信可按传输线路的电压等级进行分类，通常可分为高压载波通信、中压载波通信和低压载波通信。中压电力线载波通信技术是通过10kV或35kV中压电力线路并加载经过调制的高频载波信号进行通信[1]。

中压电力线载波通信技术是电力系统中一种特有的通信技术，其网络结构和电网结构拓扑保持一致。在低压用电信息采集系统中，采集终端或集中器到变电站的远程通信可采用中压电力线载波作为其通信信道，依托现有的且已逐渐完善的配电线路作为数据传输通道，是目前惟一一种不需要实施线路投资的有线专网通信方式[2-3]。

中压载波通信技术以其投资资金少、设备施工及后期维护简单且方便等优点可广泛应用到提升用电信息采集成功率当中，特别是应用到信号比较薄弱不稳定的山区用户数据采集。

用电信息采集系统主要是通过载波实现采集后由集中器通过GPRS或CDMA信道传输到主站[4]。在巴州城区地下配电室尤其是山区，大量存在运营商信号无法覆盖情况，造成用户用电信息采集不到位或采集信号不稳定，严重影响到采集成功率指标及抄表算费进度[5]。

因此，实现用电信息采集全覆盖已成为采集重大难题。针对采集信号不能覆盖或信号不稳定的用户，本文采用中压电力线载波通信技术应用到用户采集工作中，替代传统GPRS/CDMA通信，提升采集成功率。

1  中压电力线载波通信技术设备在用电信息采集系统中工作原理

中压载波技术就是通过中压载波通信设备，以10kV线路为媒介，通过载波传输技术解决现场无GPRS/CDMA信号集中器（专变）的数据采集问题。提出耦合信号，将集中器的上行信号耦合到10kV线路，通过10kV线路传输[6-7]。

中压电力线载波通信采用一主多从方案。通过用电信息采集系统确定其系统方案如图1所示。

主节点为中压配电线路上一个有信号的配电台区，从节点为线路上其他没有信号的配电台区[8-9]。耦合器、主载波机和载波通信管理机为主节点处需要的设备。在从节点处需要的设备包括耦合器、从载波机和从终端。在从节点处，使用一体化电容耦合器或卡接式电感耦合器作为将载波信号注入电力线或从电力线中接收载波信号的耦合设备，再使用从载波机作为载波信号的收发和处理设备。

从载波机通过数据接口与从节点配电台区处的集中器等终端设备相连，终端设备再通过低压载波或RS 485总线等方式与该台区内的电能表相连。在主节点处，同样需要使用一体化电容耦合器或卡接式电感耦合器与中压配电线相连，并使用主载波机作为载波信号的收发和处理设备。主载波机再与配有GPRS/ CDMA无限通信模块的载波通信管理机相连，最终实现与主站系统间的无线通信。

2  试点应用情况及效果检查

2.1  试点应用台区及抄表情况

通过对采集数据的分析，实地考察，确定在电网_10kV仑钢线#42韭菜沟公变台区18位用户实现远程用电信息采集，该台区位于和静巴仑台区域，属于山区，采集信号薄弱，10kV线路较长，采集成功率长期低于90%，可以显著地测试出中压载波技术的有效性。试点台区实地考察情况见表1，试点前采集系统抄表成功率如图2所示。

表1  试点台区实地考察情况

图1  中压电力线载波通信在用电信息采集系统中的系统方

图2  试点前采集系统抄表成功率

在试点运行中，主站系统通过GPRS/CDMA无线通信下发报文，下发的报文被主节点处的载波通信管理机接收到。终端设备接收到报文后，根据报文中的命令将从台区电能表中抄读的用电信息上传给主站系统。

通过对中压载波通信设备软硬件设备调试，程序灌装及现场工程应用，完成了中压设备的系列安装，确保电网_10kV仑钢线#42韭菜沟公变台区在采集系统中成功上线，并完成用电信息采集调试。通过对用电采集系统的监测，发现该台区18户均采集成功，采集成功率100%，满足了抄表和生产相关部门的指标统计，试点后采集成功率如图3所示。

图3  试点后采集系统抄表成功率

2.2  效果检查与分析

通过上述措施，达到了以下效果。

1）用电信息采集方面。从根本上规避了无信号问题，弥足了人工抄录的实时性，降低了人工抄录的成本，同时避免了人工抄录受恶劣天气环境的影响。

2）配网自动化方面。实现了智能化监控管理，建立基于中压电力载波通信的配电自动化系统，实现了对配电网及配电一次设备的实时监控，同时，可通过遥控操作作为设备的运行方式，成本低，效率高，减少现场巡视及测试等工作，适应了智能电网现代化需求。

3）建设成本方面。中压载波通信技术依托电网全覆盖的配电线作为传输通道，无线路投资成本，设备简单易施工。在建设初期可与电网建设同步进行，省去中间环节，在保障电力正常且快速传输的同时也能保证电力载波信号传输通道的畅通，维护简单方便[10]。

3  结论

通过分析提出中压电力线载波通信技术在采集系统采集数据的应用，将集中器的上行信号耦合到10kV线路，通过10kV线路传输，既实现用户用电信息全采集全覆盖，又可通过自动化抄表，提升工作效率，节约人力和物力。