电力采集系统中压载波通信技术研究

彭健

（渤海大学 辽宁 锦州 121013）

电力采集系统中压载波通信技术研究

彭健

（渤海大学 辽宁 锦州 121013）

我国现阶段正在大力建设智能电网，用电信息采集系统也在全国各地大规模建设。电力载波通信技术以其可靠性、经济性等方面的突出优势，在用电信息平台与系统建设方面被广泛运用。本论文主要阐释了智能电网相关概念、电力载波技术的工作原理和在用电信息采集平台与系统运行当中发挥的作用等内容，希望给相关领域的理论研究与实践运用提供一些理论参考及一些借鉴价值。

智能电网；电力载波；通信技术；电力采集系统

1.前言

电力事业是我国经济社会中比较重要的组成部分，对我国经济发展具有重要影响。经过在长期发展，电力事业已经取得了比较卓越的成就。但是由于电表用户量不断，用电信息采集管理作业迎来了新挑战，之前的人工抄表方式已经不能满足电力企业的实际发展，在这种背景下，用电信息采集系统的运用是大势所趋。电力载波通信技术克服了许多难题，将现有电力线路充分高效利用起来，实现了信息数据的高速传播。随着电力线载波通信产品的广泛使用，不同载波方案技术特点缺乏系统性研究，也缺乏不同产品之间的横向对比，因此研究领域要加强这方面的探索。

2.电力线载波通信技术及基本原理

2.1 电力线载波通信技术作业原理

电力线载波通信技术是一种直接将电力线路作为电力通信线路完成通信作业的信道，可以将其简单理解为保证电力线路正常运行的通信信道，可以完成信号调制到高频载波的一种通信形式。电力线载波通信技术最初于二十世纪二十年代初期发展，以其传输通道的可靠性、路由的合理性和通信方式的经济性，得到了人们广泛的认可与运用。按照运用领域的差异，载波通信技术可分为高压、中压和低压载波，本文仅对中压载波进行研究分析。

图2-1 电力线载波通信技术（中压）工作原理

如图2-1所示，电力载波通信（中压）由五个部分组成：信号处理器可以向电力线载发送很多具有可以进行数据控制的信号，而且可以接受发射返回回来的信号，是信息数据的代码信号；调制解调器进行频谱搬移，将频谱移动至合理位置，从而将解调器信号转换为已经调信号；由于电力衰减的幅度非常大，所以提高中压载波通信性能非常必要，这一任务由信号放大路由通过信号幅度放大来完成；要使系统抗干扰能力提高，就要运用耦合电路将已调信号耦合至电力线，将电力网与电路分离；中压电力网络负责载波模块的传输。

2.2 电力线载波通信特点

电力载波通信（中压）具有如下特点：分布不均匀的中压电线导致信号表现出很强的时变性、配电网中复杂的负荷情况导致的频率选择性、脉冲干扰导致大幅度的信号衰减。电力线载波通信技术（中压）通常分为传统的频带传输和扩频通信技术。传统频带传输技术主要利用相位键控、幅值键控、频率键控以及相关派生调制技等调位置技术进行操作。直接序列扩频（DSSS）、线性调频（Chirp）和正交频分复用（OFDM）等技术是人们经常使用的扩频技术。

3.在用电信息采集系统中应用载波通信技术

利用无线、光纤和电力载波等多种通信手段，将用电信息采集建构了一种将采集器、智能表、集中器等设备的互联互通的网络，从而实现数据信息的快速传输、控制远程家电等目标。

3.1 用电采集系统介绍

我国目前绝大多数居民生活用电采用一户一表模式，相关部门电力管理多采取抄表模式。随着社会经济的不断发展，这种管理模式的弊端也日渐显现，因此自动抄表技术是大势所趋。为了使建立一套覆盖面广的电力数据信息采集的平台，相关部门与专家对DL/T698标准进行了修改，标准更名为《电能信息采集与管理系统》，修改后管理体统分为九个部分。具体操作如下图3-1所示。

图3-1 修订后管理体系内容

3.2 载波通信技术在用电信息采集系统中的应用

在用电信息采集系统中运用载波通信技术（低压）可分为技术研究、少量试点、大规模试点、大规模使用四个环节。

技术研究阶段(1980-2002)：在这段时间中，很多公司企业都对载波通信技术进行了大量深入研究。尝试了FSK、PSK等调试方法和窄带、扩频通信频带。总而言之，都是希望实现集中器与台区内全部电能表稳定可靠的对点通信，然而研究结果表明在目前的科学技术条件下这种思路是无法实现的。

少量试点阶段（2002年到2006年）：该阶段已经认识到无法实现点对点直接通信，很很多研究机构开始将自动中继技术作为研究重点，经过研究人员的不断钻研，终于在自动中中继技术研究取得了显效成就，提高了电力抄收的成功率。此阶段进行的试点作业非常多，均取得了令人满意的效果。

大规模试点阶段（2006年至今），低压集抄技术不论是从技术还是市场方面都受到了很多关注。技术层面，大量涌现了各种无线、播载技术。市场层面，不少省市开始制定技术标准和创造技术环境进行监测工作，国际需求也很旺盛。

大规模试用阶段：相关部门与2009年制定颁布新的电力管理标准对定义了低压集中抄表终端的型式，而且利用电力用户用电通信协议等文件规范了低压集中抄表终端上下通讯协议。新标准使得电力信息数据系统发展成的电力线载波通讯产品都得到了广泛应用，已经成为系统技术中的核心部分。

4.电力线载波远程抄表系统的实现

4.1 系统的总体设计

对于主站系统，主要包括报表工作站、通讯工作站、数据库服务器、WEB服务器等。对于通讯工作站，它主要是采用无线传输、光纤、电话等相关的通信方式，然后与开闭站二级系统的电能量数据采集终端进行通信。它的系统总体结

4.2 系统硬件设计

4.2.1 系统硬件工作原理 系统硬件的工作原理如下图4-2所示。

图4-2 系统硬件原理框图

4.2.2 载波通信部分 对于载波模块，它的主要工作是完成相关载波信息的调制解调，它的理论基础就是扩频通信原理，它的主要功能就是将电力线上面的载波信息解调为数字信息，或者是把数字信息调制成载波信息发送出去。它的解调原理如下图4-3所示。

图 4-3 电力载波终端工作原理示意图

5.载波产品在用电信息采集中的运用实验室模拟测试

实验选取在载波领域有代表性的A、B、C、D公司，这四家公司主要技术指标见表5.1。测试包括实验模拟、实验室通信性能测试和自动上报功能测试。

表5.1 测评企业产品信息表

测试步骤包括：无干扰和衰减情况下的测试和+50dB的衰减测试。两步骤具体方法一致，即运用一个集中器、三十个电能表，构筑一个波载通信平台，运用这个系统进行抄表稳定性和正确性的。

测试结果处理如下：计算每次抄表成功率和抄表数据信息的正确率。测试结果分析：如表5.2、表5.3所示。

表5.2 抄读成功率统计表

表5.3 抄读数据正确率

从上述国内主要载波产品实验模拟测试和通信性能测试中可看出，FSK调制方法和载波频率较高的方法在国内外众多电网研究和应用中均取得了很好的效果，促进了电力用电信息采集系统的发展，抄收效果较好。

6.结束语

我国电网建设越来越朝着智能化的方向发展，用电信息采集平台和系统运用也越来越普遍，电力线载波通信技术作为用电信息采集系统通信通道的最后也是最关键一个环节，得到了广泛认可与运用，成为了智能电网建设的重点。因此对电力线载波通信技术进行深入研究不仅具有现实意义，而且对电力线载波通信技术了未来发展方向做出了指引。

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TP1

A

1009-5624（2016）05-0067-03

彭健（1994.11—），男，辽宁省阜新人，锦州市松山新区渤海大学通信工程专业本科生