中压宽带载波技术在用电信息采集系统中的应用

夏红攀+韩娜+张鹏

（1.国网鄂州供电公司客户服务中心 436000 2.北京中宸泓昌科技有限公司 100000）

摘 要：当前电力集抄系统中，低压集中器与抄控中心主站进行通信主要通过GPRS或光纤进行通信，由于这些通信方案需要大量的资金和设备投入，且在一些城区地下室及边远山区GPRS通信质量较差或未架设光纤，抄表系统不能进行覆盖，主站端将无法抄读回数据，严重影响采集成功率指标。针对以上弊端，结合中压配电网的特点，本文提出一种以配电网自身作为高速数据传输介质的宽带载波通信技术。该技术将利用中压配电网进行配电网数据传输，利用该技术无需对通信线路进行投资或对电网进行改造，只要在中压电网的节点处安装中压宽带通信设备，即可低成本地实现低压侧集中器与主站的安全、可靠的通信。

关键词：中压电网、GPRS/光纤通信、宽带载波技术

1 引言

目前全面建设以中、高压电网为用电信息采集系统传输骨架、各级电网协调发展为基础、的坚强智能电网，以全面提高电网的资源优化配置能力和电力系统的运行效率，保障电力通信的安全、优质、可靠。其中电力抄表系统是智能电网的一个重要组成部分。智能配电网将具有更高的供电可靠性，更高的电网运行效率和资产利用效率，支持分布式電源接入和电动汽车等新的用电方式，实现与用户互动并实现更高的能源使用效率。

电力抄表系统作为智能电网的一个重要组成部分，它是一种集微电子技术、电力载波通讯技术和计算机网络管理技术于一体的低压用电管理自动化系统。电力抄表系统主要包括上层的抄控中心、中间层的数据集中器和下层的用户电表采集终端。上层主要分布在整个配电网的中压和高压配电网区域，且集中器与上层抄控中心的通信方案主要采用GPRS、光纤等。采用GPRS通信方案需要向通信商缴纳租金，长期使用成本较高，且在信道繁忙或通信质量不好的情况下，通信可靠性和实时性将不能得到保证。采用光纤通信方案，光纤铺设和后期运营维护需要大量的人力和资金的投入。因此，急需设计一种低成本、安装方便且安全、可靠的采集通信方案。中压载波通信利用10KV中压配电线作为传输信道的一种通信方式，可实现低压侧集中器与抄控中心的安全、可靠的通信，无需线路投资，同时设备简单施工简便且易于维护。考虑中压配电网的特点，本文提出一种以配电网自身为高速数据传输介质的中压宽带载波通信技术，该技术无需对通信线路进行投资或对电网进行改造，只要在中压电网的节点处安装中压宽带通信设备，即可低成本地实现低压侧集中器与抄控中心的安全、可靠的通信。

2 用电信息采集系统

如图1所示，用电信息采集系统主要由上层抄表管理单元（由抄表管理软件和抄表管理计算机组成）、中间层数据采集器和下层用户终端构成（用户电表和电表采集终端组成）。

系统以集中器为中心，上行通过公用电话网、无线GSM/GPRS或光纤等通道与抄表管理单元通讯，下行通过电力载波、微功率无线或者RS485总线等通信方式与载波电表或电表载波采集终端通讯。

上层抄表管理单元位于用户指定的收费中心内，由抄表管理计算机和系统软件部分组成，是抄表管理人员与本系统直接交流的部分。负责将数据集中器传输上来的用户电量信息汇总、整理后加以处理，提供给收费系统、用电管理系统使用，能自动计算电费，生成报表等。

集中器位于380V配电变压器附近，是整个系统的中间层。向上通过公用电话线、GSM/GPRS、光纤、红外手持抄表器（PDA）等通信手段与抄表管理单元通讯，将从载波电表采集得来的电量数据按照约定的规则传输到抄表管理单元，同时接收抄表管理单元的指令，自动完成抄录电表数据和控制用户供电分合的工作；向下通过电力线载波、微功率无线、RS485总线等通信手段与载波电表通讯，完成定时抄录采集终端/载波电表采集到的用户电量数据，并根据设置，自动将某一时刻的数据另外保存，作为向用户收费的依据；用户终端位于系统的底层，由用户电表或电表采集终端构成，直接采集用户电量数据，并传输给数据集中器。

目前这种用电信息采集系统，中间层与上层的通信方式主要采用电话线、GSM/GPRS、光纤等，采用有线的通信方式虽然能够保证通信的可靠性和实时性，但是需要铺设线缆，需要大量的人力和资金的投入以及后续的维护。采用无线的通信方式虽然实施方便，但是在一些城区地配电室及边远山区无信号覆盖或通信质量较差的区域或时间段，通信的可靠性和实时性将不能得到保证，严重影响采集成功率指标及抄表费控。

图2为配电站至用户的整个配电网的结构示意图。配电站通过10Kv的中压配电网络将电能输送至各台区变压器，各台区变压器然后通过380v/220v的低压配电网络接入至各用户。有图可知台区变压器与配电中心通过10kv的配电网连接，因此，如果能将10kv的配电网作为通信媒介，实现台区变压器端的数据集中器与配电中心的上层抄表管理系统通信，将能提供一种低成本、高可靠的通信手段，替代目前电力抄表系统的上层与中间层所采用的通信方案。从而，使电力抄表系统由控制中心至用户的通信链路更加顺畅、稳健和可靠。

3 中压宽带载波通信技术方案

中压电力线宽带载波通信利用10 kV配电网作为信号的传输载体，将BPLC的宽带信号耦合在中压电力线上传输，从而将中压配电网转换为一个高带宽的通信网络。由于该技术在物理层是利用电力线作为传输介质，而在MAC层和网络层都遵循标准的以太网协议，因此可以与光纤、无线等宽带以太网无缝连接。相对于宽带通信技术和其他通信技术，宽带载波通信是最适合在中压配电网络中使用的通信方式。

目前国内中低压宽带载波的应用主要在10 kV电力线作为配电网自动化的数据传输通道和在380/220 V用户电网作为集中远方自动抄表系统的传输通道，还有正在开发并取得阶段性成果的电力线上网高速Modem等。国外中压配电线载波技术始于20世纪80年代，10多年来发展迅速，在日本和美国主要用于负荷控制、用户集中抄表、无功补偿控制，故障指示远传和配电网中开闭器控制等。美国ABB公司生产的EMETCON负荷管理及配电自动化系统，在美国使用较为广泛，主要用于负荷控制。

中压电力线宽带载波通信技术则是利用了覆盖范围广泛的中压配电网作为高速数据传输介质，将中压电网转变为一个高性能的数据传输网络。该技术无需对通信线路进行投资或对电网进行改造，只要在中压电网的节点处（一般在开闭所、环网柜、配电室等处）安装载波通信设备，即可低成本地实现配变用电需求侧各类信息与控制系统的远程通信。

中压电力线宽带载波通信技术的成功实施可改变10 kV变电站以下数据通信的现状，建立起从供电公司局端直达低压用户端的端到端的完善的远程宽带通信网络，一举解决供电部门与远程带宽传送瓶颈问题，为现在和未来的各种电网管理新应用提供统一的通信平台。

4 结论

基于中压配电网的宽带电力载波通信应用于用电信息采集系统，可解决在远程电力抄表系统中供电站与用户端稳定、高效、快速的数据传输。能够简单、迅速、有效解决偏远山区GPRS无信号、信号不稳定，台区附近强电磁干扰，省际交汇界面GPRS信号串扰等10kV配电变压器台区通信问题。

作者简介：

夏红攀（19801002）男，汉，湖北鄂州，本科，高级工程师，研究方向：用电信息采集。