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1、用电信息采集系统中低压电力载波通信技术的应用随着用电营业管理的发展，传统人工抄表的方法费时费力，已经不能满足智能电网发展 的要求。基于通讯技术和计算机技术的自动抄表系统越来越多的得到使用。电力载波通信把 电力线作为数据传输的载体，具有覆盖范围广、无需重新敷设线路等优点，受到越来越多的 关注，具有很大的应用潜力。同时，电力载波通信信道也具有噪声干扰大、频率选择性衰落 等缺点。以上难题得到解决后，将使载波技术得到全面应用和大力推广。本文基于电力载波 通讯技术的应用优势，指出电力载波存在的问题，并给出对应的解决方案，初步对用电信息 采集系统中电力载波通讯技术的运用进行分析。0前言目前，我国低压台区现
2、行的用电信息采集系统一般由集中器、采集器（采集终端）、通 信信道与主站系统组成，其中集中器到主站系统为上行通道，集中器到采集器为下行信道。 上行通道大多采用远程数据传输，其可靠性及技术己不再是制约无线抄表的主要问题。目前 的关键问题在于下行通道，也是低压抄表的瓶颈问题。下行通道（本地通信）主要分为有线 方式和无线方式。有线方式分为485总线抄表和光纤网络抄表；无线方式分为微功率无线抄 表和低压载波抄表，其他如公用电话交换网（Public Switched Telephone Network PSTN）在我 国的应用较少。低压台区用电信息采集通信技术存在如下问题：（1）施工工艺差，接线不规范；（
3、2） 现场无线信号受影响较大；（3）数据准确性差；（4）通信费用高（5）维护工作量大等。 电力载波通信是利用电力线进行载波传输的一种通信方式。由于电力线载波通信技术具有组 网简单、成本低、易于实现的优势，受到越来越多人的关注。基于电力线载波通信的抄表系 统，省去了重新架设通信媒介的资源，通过采集器对各个电能表进行电能采集，再由采集器 将数据上传到集中器，再由集中器上传到主站。按照国家电网关于电力低压集抄采集器的形 式技术规范，设计了基于低压电力线的载波信息采集系统。1低压电力载波通信技术的优势采用低压电力载波通信技术进行用电信息采集的优势分为以下方面：（1）电力网为专用网络，覆盖广、容量大。借
4、助电力线作为数据传输的通信媒介，在 用电信息采集中具有先天的优势，因为其本身即为电力系统的应用，电力线所到之处就是需 要计量的地方。电力网用于通信时，几乎不需要基础建设投资和日常维护费用，因此利用电 力线作为通信媒介具有很高的经济性、广泛性和实用性。（2）采用微功率无线方式进行用电信息采集，可节省大最施工成本。利用电力载波通 信技术实现低压抄表，与两层微功率抄表方式相比,可以节省表箱间自承式屏蔽电缆的布线; 与三层微功率抄表方式相比，除了无需布线外，还可节省采集器设备的支出。通过电力载波 通信技术进行用电信息采集无需另外布线，整个电力载波抄表系统仅由主站系统、载波集中 器和载波电能表组成。电力
5、载波抄表系统结构如图1所示。图1电力载波抄表系统架构（3）采用电力载波通信技术进行用电信息采集，可使线路更整洁美观。利用电力载波 通信技术实现低压抄表，可以减少表箱间的连线，对于整个线路的美观及表箱内线路的安全 性均有大幅提高。（5）节省通信费用。与两层微功率无线方式抄表相比，利用电力载波通信技术实现低 压抄表需要的集中器数量较少。因此，在通信费用方面，每台集中器月通信费用的支出可以 得到节省。（6）建档及维护更加简单方便。在建档方面，将减少采集器信息环节，既能节省建档 时间，又可降低差错率；在维护成本方面，由于减少了故障节点，在后期维护和异常排查时, 将能更直接地找到数据未能正常采集的原因，
6、可大大缩短排查流程，提高工作效率。（7）设备受破坏可能性小。采用3层微功率无线方式进行用电信息采集的主要设备是 采集器，其天线极易遭到人为损坏，如果受到损坏，将影响整个采集器所连接表计采集数据， 甚至影响该采集器与其他采集器之间的通信，而采用电力载波通信方式进行用电采集，则不 存在这种情况。2电力载波通信的存在问题电力线为用电设备传送电能，不是用来传输数据，所以电力线对数据传输有许多限制。 具体表现为以下方面：（1）电力线本身具有脉冲干扰特性，目前使用的交流电有50Hz和60Hz,其周期分别 为20ms和16.7ms。在每个交流周期中，出现2次峰值，2次峰值会带来2次脉冲干扰，即 电力线上固有
7、的100Hz或120Hz脉冲干扰，干扰时间约为2ms。有一种方法是在波形过零点 的短时间内进行数据传输，但由于过零点的时间短，实际应用与交流波形同步不易控制，现 代通信技术帧较长，所以难以实施。（2）低压电力线上的噪声干扰制约了信号的传输质量。噪声干扰主要来自与低压电网 相连的负载以及无线电的干扰。在这样恶劣的电力线通信环境下，很难保证数据传输的质量, 并且电力线通信的噪声和信号衰减随时间而变化，很难找出其变化规律，所以在利用电力线 进行信号传输时，必须对信号进行一定的处理，并贯穿从信号发送到接收的全过程，这正是 电力载波通信技术所涉及的重点和难点。（3）造成载波抄表不成功的因素还有电压、电流
8、的不稳定，以及谐波干扰源的增多， 另外载波抄表方式适合低压线路规划较好的台区，对于线路运行状况较差、较杂的台区，载 波抄表成功率也极不稳定，需要使用消谐装置，加大传输带宽或提高谐波在复杂环境下稳定 运行的可靠性。（4）低压载波通道阻抗变化大，远大于高压电力线阻抗。在负荷很重时，线路阻抗可 能低于1Q，这使得载波装置不能采用固定的阻抗输出。而且电力线路的阻抗随信号频率和 时间的变化而变化，造成载波信号的衰减非常严重。实际应用中，当电力线空载时，点对点 载波信号可传输到几千米；但是当电力线上负荷很重时，只能传输几十米。因此，只有进一 步提高载波信号功率来满足数据传输的要求，提高载波信号功率会增加产
9、品成本和体积，而 且，单一提高载波信号功率往往不是有效的方法。（5）低压载波通道衰减大，时变性强。信号的衰减与传输距离和信号频率有关。信号 传输的距离越远，信号的频率越高，则信号的衰减就越大。电力网络的阻抗特性及其衰减制 约了信号的传输距离，这与通信信道的物理长度和低压电网的阻抗匹配相关。（6）点对点的采集存在不确定性。就低压电力线路上的载波集中器与载波电能表而言， 其采集成功率与时间有很大的联系，在电气设备使用低谷时，调制的信号可以被传输的很 远，集中器与电能表采集成功率很高，而在电气设备使用高峰时，调制信号很快被衰减，并 受到很强的干扰，集中器与电能表采集成功率较低。3电力载波通信存在问题
10、的解决方案通过实践，目前载波抄表方式较适合应用于偏远山区，或台区内线路状况较好且直径小 于300m的台区。通过全、半载波的切换，可以将台区更径扩大至500m左右。下行通道（本地通信方式）的选择，在低压电力用户用电信息采集方案中非常重要，将 直接影响数据采集的成功率，因此，低压集抄台区应根据现场实际情况选择合适的通信方式。 电力载波抄表的重点在于解决载波通信技术的干扰和信号衰减问题。解决以上问题，可以借 鉴微功率通信方式，可考虑采取自组网和固定点组网，以及2种形式的混合。若以上问题得 到解决，电力我波抄表将凭借施工成本低、维护方便等优势脱颖而成为首选的本地通信 方式。建议由国家电网公司牵头，营销部计量处具体负责，组织行业内尖端技术人员，针对目 前电力载波通信存在的问题进行科研突破和试点运行工作，并针对载波的特性，有选择性的 进行合理搭配使用，如城区可采用全载波传输方式，针对农村或山区可考虑采用载波和485 两种通信方式的结合，以解决载波通信目前面临的问题，同时有效提高采集成功率指标。 4结语随着国家电网公司大力推广居民低压集抄技术，电力载波技术也将得到进步的发展， 载波技术的瓶颈解决将使载波抄表技术得到全面应用。相信随着国家电网公司对载波技术的 大力推广，在不久的将来，载波抄表技术将成为我国居民低压抄表的主流发展方向。