用电信息采集系统中低压电力载波通信技术的应用

用电信息采集系统中低压电力载波通信技术的应用

李鹏

哈尔滨电工仪表研究所有限公司黑龙江哈尔滨150028

摘要：一直以来，用电信息采集都是电力企业中的重要工作。为进一步提高某供电公司用电信息采集成功率，本文对用电信息采集系统中低压电力载波通信技术的应用进行分析研究，旨在提高用电信息采集率，希望能够提供相关借鉴。

关键词：用电信息采集；低压；电力载波通信；技术应用

1.采集成功率影响因素分析

1.1故障分类

为保障用电信息采集成功率，采集运维班组对现场终端、采集器和集中器一直进行运行维护工作，并通过采集系统的数据对电能表运行状态进行分析监控。就2017年全年故障消缺工作进行调查统计共处理了26600个故障，主要包括电能表故障、电能表电源故障、拆除或新装、采集器故障、485接线问题、跨台区问题、主站故障、现场与系统档案不符等。其中电能表故障共16582个，占故障处理总数的62.39%，是影响采集成功率的主要问题。因此，有效处理电能表故障问题，对提高用电信息采集成功率至关重要。

1.2电能表故障处理流程

从最开始发现故障电能表或受理用户故障处理业务到故障处理结束档案归档，共涉及了客服计量室、营业及电费室和营销部3大部门，营业大厅、采集运维班、低压用电检查班、资产班、装表接电班组等5个班组。流程较为繁琐，涉及的部门及人员众多。电能表故障处理时间为进一步分析故障电能表处理流程占用时间，班组成员对2017年处理的16582块故障电能表进行调查统计，并对各个流程的耗时进行了统计分析，其中电能表发生故障到低压用电检查班知晓故障平均耗时1d，低压用电检查班现场确认故障类型平均耗时1d，营业大厅发起轮换流程至低压用电检查班续走流程平均耗时0.5d，资产班组表至装表接电班组换表平均耗时1d，表计采集接入和书面资料总归档至流程结束平均耗时0.5d。由统计分析可知，从最开始发现故障到故障处理结束档案归档，前后持续4个工作日。在这4个工作日中，主站无法抄读到电能表的电能数据，影响公司的日均采集成功率，进而严重影响公司的采集成功率。

2.用电信息采集系统中低压电力载波通信技术的应用

2.1系统框图和工作原理

实验平台包括接收端和发送端两部分（见图1）。发送端和接收端硬件电路基本相同，只是在软件上，接收端具有开关输入功能，发送端具有控制输出功能。发送端CPU由输入接口读取开关输入量，编码后发送给载波通信模块调制，之后由耦合电路传送到电力线上。接收端通过耦合电路接收载波信号，载波通信模块对之解调后传送给单片机处理，最终显示在LED显示器。

图1实验平台整体结构

2.2主控模块硬件设计

主控模块是以单片机AT89S52为核心，外加复位、时钟等组成。单片机AT89S52主要负责协调整个通信系统的工作，包括采集端口信息，控制载波的收发、数据显示和输出控制信号等。

2.3载波通信模块及其外围电路

载波通信模块主要由主控电路、发送／接收电路组成。在发送时，主控电路与CPU进行串口通信，接收其拟发送的数据后，对之进行调制后发送给载波发送模块，经由耦合电路发送到电力线上。接收时，耦合电路从电力线上获取载波信号，发送给载波接收电路进行滤波，主控模块对之进行解调并通过串口把数据发送给实验平台CPU。外围电路主要有时钟电路、复位电路和指示灯电路。其主要功能是把RISE3501输出的模拟信号进行功率放大和滤波后经由信号耦合电路耦合到电力线上。载波发送电路的工作电压为15V，RISE3501输出信号电平约1.34Vpp，发送电路空载下的输出可达10Vpp，实际输出信号幅值会随负载变化而变化。

2.4耦合电路

耦合电路要实现电力线与平台电路部分的“一通一断”作用，即畅通载波信号，阻断工频交流电。耦合电路的输入端串接高压电容通过高频载波信号，利用１∶１的耦合线圈把载波信号感应到弱电侧，起隔离高压作用。其中瞬变二极管的作用是防止快速冲击，保护后端电路。

3.提高用电信息采集成功率措施

3.1电能表故障分类统计处理

在实际的工作中，通过对2017年处理的16582块故障电能表进行调查统计，各类故障发生的数量及占比如下，时钟故障（含时钟电池电压低Err-04和时钟故障Err-08）类电能表13934块，占比84.03%；黑屏故障类电能表1328块，占比8.01%；485接口故障类电能表819块，占比4.94%；烧坏故障类电能表387块，占比2.93%；其他故障类电能表114块，占比0.69%。由统计可知，时钟故障（含时钟电池电压低Err-04和时钟故障Err-08）占故障电能表总数的84.03%，是主要的故障类型。在实际的处理过程中，未对不同故障类型的电能表分析研究，所有的故障电能表均采用同样的处理流程，缺乏思考导致重复工作。因此，当发现到故障电能表时，采集运维班人员先通过用电信息采集系统中的时钟对时或时钟召测获得电能表的时间，将电能表时间与系统时间进行比较判断。若相差±5min，则可判断电能表存在时钟故障即Err-04和Err-08代码类型故障，无需再由低压用电检查班到现场确认故障类型，直接将处理工单传送给装表接电二班；若相差无几或相同，则可判断电能表故障不属于时钟故障，需将处理工单报给低压用电检查班进行现场用电表计的检查，确定故障类型后通知营业大厅发起SG186轮换流程，资产班配表后，再由装表接电二班去现场换表。通过将电能表故障分类处理，减少重复工作，达到了精简时钟故障电能表处理环节，进而缩短故障处理时间的目标。

3.2优化相关联系部门之间流程

通过对原故障电能表处理流程的研究分析经各相关责任部门协调，决定将原有故障电能表处理流程中的采集运维班-客服计量室、客服计量室-营销部和营销部-低压用电检查班之间3个纸质工单流转环节取消，在采集运维班、低压用电检查班、资产班、装表接电二班之间直接进行电子工单的流转，减少了因纸质工单流转造成的时间耽误，并通过电话、邮箱等方式进行实时跟踪督办，确保工单及时得到处理。故障处理完毕后，各班组需将具体工作报备给分管部门，便于监督管理。

4.结束语

电力线载波通信是一种比较独特的通信方式。形成了从部分到整体、从虚拟到真实、从原理到实物的环环相扣、步步递进的过程，使得用电信息采集的成功率大大提升，但是其中存在的技术缺陷还要努力改进。

参考文献：

[1]国家电网公司营销部组.用电信息采集通信技术及应用[M].北京：中国电力出版社，2015.

[2]孙周刘江坤，夏辉，等.浅析电力企业如何提高采集成功率[J].低碳世界，2017（12）.

[3]刘振亚．智能电网技术[M].北京：中国电力出版社，2010.