浅谈中压载波通讯技术在用电信息采集系统中的应用

浅谈中压载波通讯技术在用电信息采集系统中的应用

高寅2岳振宇2岳虎3

高寅2岳振宇2岳虎3

（1.国网秦皇岛供电公司；2.国网唐山供电公司；3.国网冀北电力有限公司）

【摘要】电力线载波通信是利用电力线作为传输通道来实现数据传送的一种通信方式，根据传输线路电压的等级，可以将电力线载波通信分为高压载波（35KV及以上）、中压载波（10KV）和低压载波（380/220V）。其中，中压载波通信是利用10KV中压配电线作为传输通道的一种通信方式，主要应用于配电自动化领域。中压载波通信由于使用现有的、完善的配电线作为传输通道，是唯一不需要线路投资的有线专网通信方式，具有投资少、设备简单、施工容易、维护管理方便等优点。本文主要介绍中压载波通讯技术在用电信息采集系统中的应用。

一、技术应用背景

随着国网冀北电力有限公司智能电表覆盖任务的推进，多数地区已经完成采集覆盖工作。较之前老式人工抄表，集中抄表展现出诸多优势，极大的提高了工作效率。与此同时，采集建设中也暴露出一些问题：当前集中器/终端上行通讯主要通过GPRS方式与主站进行通信，但是，一些城区地下配电室及边远山区无信号覆盖，导致集中器/终端无法抄读回数据，无法上传到主站，严重影响到采集成功率指标及抄表算费。为解决此类问题，冀北公司利用中压载波通讯技术的方式替代GPRS的方式，搭建用电信息采集上行通道，保证数据正常上传。

二、中压载波技术设备及原理

2.1中压载波机

中压载波机是中压载波通信的实现设备，它带有数字信号接口和载波信号接口，其数字信号接口既可以与集中器相连，也可以与光端机、GPRS等通信模块相连，其载波信号接口可与耦合装置相连，再通过耦合装置与电力线相连。

当集中器或相连通信模块有数据需要向外发送时，中压载波机先从数字信号接口接收集中器或相连通信模块的数字信号，然后对数字信号进行处理变成载波信号，再通过耦合装置将载波信号发送到配电线上进行传输。当配电线上有载波信号到来时，中压载波机先通过耦合装置从配电线上获取载波信号，然后对载波信号进行处理变成数字信号，并通过数字信号接口传送给集中器或相连通信模块。通过中压载波机对数字信号的获取和传送，以及对载波信号的发送和接收，即可实现配集中器与其它通信模块间的数据传输。

2.2耦合设备

中压载波机不能直接与10KV配电线相连，需要通过耦合设备才能将载波信号发送到配电线中，或从配电线中接收载波信号。目前常用的耦合设备主要有两种，分别是卡接式电感耦合器和一体化电容耦合器。

2.2.1卡接式电感耦合器

卡接式电感耦合器如图2-1所示，它适用于电力电缆线路，可以直接卡在电力电缆外侧，利用电磁感应原理，将载波信号耦合到电力电缆屏蔽层和3相芯线。

2.2.2一体化电容耦合器

一体化电容耦合器如图2-2所示，它适用于架空线路，其高压端直接连接在电力线上，用于实现载波信号的传输以及工频电流的隔断。

三、应用情况

根据现场情况，集中器与主站系统中压载波通信的解决方案主要有两种：

3.1线路上存在有信号台区的情况

图2-2一体化电容耦合器

图3-3主站系统终端日冻结数据结果图

在一条10KV线路上，如果存在有信号的台区，则在有信号台区放置一台主载波机，这台主载波机与一台带GPRS模块的集中器通过级联485口相连。在其它无信号的台区放置从载波机，每个从载波机与一台不带GPRS模块的集中器相连。无信号台区处的集中器报文通过中压载波传输到有信号台区，再通过该台区的集中器GPRS模块将报文上传到主站。主站下发的命令则先通过GPRS通信传到有信号台区的集中器，再通过中压载波传给各无信号台区的集中器。

3.2线路上无有信号台区的情况

图3-4主站系统终端实时数据召测结果图

在一条10KV线路上，如果所有台区都没有信号，则在变电站内放置一台主载波机，这台载波机与光端机相连。在所有无信号的台区放置从载波机，每个从载波机与一台不带GPRS模块的集中器相连。无信号台区处的集中器报文通过中压载波传输到变电站，再通过光端机走光纤通信将报文上传到主站。主站下发的命令则先通过光纤通信传到变电站，再通过中压载波传给各无信号台区的集中器。

中压载波机可适用于各种不同类型的10KV线路，包括纯架空、纯电力电缆及架空电缆混合线路。针对不同的线路情况，可以采用不同的设备连接方式。

3.3试点台区选址情况

3.4通讯原理及测试结果

如上图3-1所示，从载波处（无信号处）终端数据通过中压载波机，利用10KV线路作为通道，发送给主载波（有信号处）处的中压载波机，载波机将数据通过串口方式给载波管理机，载波管理机通过GPRS方式将数据上传到主站。

中压载波通信设备连接完成后经过测试，通过中压载波通信从主站测可以看到无GPRS信号覆盖的“大峪林场台区”终端成功上线，并且通过主站召测F33（当前正向有功）及F1（日冻结正向有功）命令均可成功返回示数到主站。具体召测数据如下图3-2所示：

从上图可以看到自安装完毕后，终端正常上线，并且一直保持在线。

日冻结数据代表终端已经将抄读数据上传到主站。

上图为实时召测F33（当前有功正向示值），召测时间无延时，数据返回正常。

3.5应用结论

此次测试验证，通过使用中压电力线载波通信技术及相关设备，利用10kV配电线作为信号传输信道，能有效解决当前部分水电、矿场、林场、偏远山区由于没有GPRS信号导致无法采集数据的难题。在保证用电信息采集的覆盖率和成功率的同时该产品还可以从降低人工成本、提升企业管理水平、提高客户服务体验这几方面带来提升。