用电信息采集系统中低压电力线载波通信技术的应用探析

用电信息采集系统中低压电力线载波通信技术的应用探析

王万发

（国网四川射洪县供电有限责任公司四川省射洪县629200）

摘要：用电信息采集系统实现了电能表计的电能量数据、负荷类数据和事件类数据的全采集，建立了庞大数据库，为营销、生产提供各类基础信息。在用电信息采集系统中，本地通信通道有微功率无线、RS485线和低压电力线等。由于低压电力线载波通信方式具有不用布线、覆盖范围广、连接方便、功能灵活、安装便捷、扩展容易、运维方便等显著特点在用电信息采集系统中得到广泛推广。本文对低压电力线载波通信技术在用电信息采集系统的应用进行探析。

关键词：用电信息采集系统；通信技术；低压电力线载波

用电信息采集系统是营销业务自动化，及时掌握客户端用电信息，建设坚强智能电网，构建全球能源互联网的重要数据支撑。国家电网公司以“全覆盖、全采集、全费控”为目标，于2010年开始统一开展用电信息采集系统建设。低压线载波通信技术是实现用电信息采集系统功能的重要基础。目前，低压自动化抄表方式中，有电力线载波、RS485有线、微功率无线等方式。其中RS485有线和微功率无线方式受安装维护成本高，技术相对不成熟，运行稳定性等因素影响，目前处于小范围使用阶段，而低压电力线载波抄表方式，技术相对成熟、抄表可靠性高。运行的低压线路为用电信息采集系统提供便捷、经济、可靠的通信资源，符合整体的发展趋势。

1对用电信息采集系统和低压电力线载波通信技术的分析

1.1对用电信息采集系统的分析

用电信息采集系统是一种基于自动化的用电服务系统，它的研发和建设将我国电力事业推向了一个新的顶点。用电信息采集系统的建设目的可以大致地分为五点：第一点，实现用户用电信息的全面性覆盖；第二点，对需要的用电信息进行全方位的收集；第三点，增强我国电力事业的管理水平；第四点，增强对电能进行自动化计算的功能；第五点，实现对数据信息

进行自动记录的功能。用电信息采集系统由四个部分组成，它们分别是：具有通信功能的通信线路机制、具有数据信息收集功能的信息设备机制、具有集成处理功能的中央机制和具有计算功能的测量机制。

1.2对低压电力线载波通信技术的分析

低压电力线载波通信技术是采用电力线通信的技术，以电力线为信号传输媒介实现信息的收集、处理和传递。它的优点主要体现在以下几个方面：

（1）因为它不需要为通信建立实质上的线路，于是节约了电力通信的成本。

（2）它自身的操作极其简单、方便。

（3）它能更加充分地利用通信技术系统中的资源。

虽然，低压电力线载波通信技术具有以上这些优点，但是它自身也存在着一些缺点。比如，当它自身处在一个条件比较差的环境中时，通信技术系统不能很安全地传送信息。因此，改善通信的环境，是目前唯一能够实现信息安全传送的办法。在当代的电力通信事业中，电力线载波通信技术又被分为了两种：第一种是基于宽带的电力线载波；第二种是基于窄带的电力线载波。而低压电力线载波通信技术采用的是第二种电力线载波通信技术。

3用电信息采集系统中低压电力线载波通信技术的应用

3.1载波通信技术在用电信息采集系统中的应用阶段:

（1）技术研究阶段。该阶段大约始于上世纪80年代，结束于2002年甜后。在该阶段中，各厂商进行了大量的载波通信技术的研究和试验工作。在调制方式上，尝试了FSK、PSK等各种调制方式；在通信频带上，尝试了窄带通信和扩频通信。但总体的思路都是期望集中器可以实现与台区内所有电能表可靠的点对点通信，最后的结果证明，这种思路在目前的技术条件下基本是不可能实现的。

（2）少量试点阶段。该阶段大约始于2002年，结束于2006年。在这个阶段，基本认识到了直接的点对点通信难以实现，开始转入自动中继技术的研究，自动中继的研究工作取得了较好的效果，使得抄收成功率大幅提高。在这个阶段有较多的试点，部分试点台区达到了一定的应用效果。

（3）大规模试点阶段。2006年以后，从技术和市场两方面看，低压集抄技术的关注程度大幅提高。从技术上看，各种载波、无线技术大量出现。从市场上看，国内有数个省电力公司开始制定技术条件并进行检测工作，国际上也需求明显。

（4）大规模使用阶段。在2009年至今，随着我国行业的不断发展，现阶段，此项技术已经非常成熟，并应用在有很多网点，国家为了促进其发展，还颁布了相应的管理条例，对于我国的电能信息采集进行强有力的支持，在这样优良的行业环境之下，我国此项技术的研发也变得越来越深入，许多新的研究成果被不断公诸于世，给整个行业的发展带来了很大的帮助。该项技术已经成为了今天电能信息采集的主要手段，大规模、精准性的技术应用是行业的发展受到了很大的积极影响。

3.2低压电力线载波在用电信息采集系统中的实际应用

（1）组网方案分析。低压电力线载波的组网方案是用电信息采集系统应用低压电力线载波技术的具体体现。通常情况下，采集器、电能表和集中器共同组成了低压电力线载波的抄表系统，而电能表又可分成载波电能表和普通电能表，载波电能表比普通电能表在通信方面更具有优势，其主要是采用集中器和载波线进行通信。普通电能表需要在有线的条件下采用集中器进行信息采集，从而经电力线载波将信息传输至系统集中器。

（2）信息数据抄表分析。在低压电力线组网过程中，一般而言，集中器被安装在变压器的附近，提供所需用电，载波电表与采集器则被安装在电力用户处，为变压器的输出三相供电。在通信时，电网系统中的集中器就会发起抄读信息的指令，载波电表和采集器就会进行相应的反映，经过电力线把信息传达给集中器，之后集中器经过总结解析之后保存数据。

（3）通信模块的应用分析。低压电力线载波通信模块是用电信息采集系统中载波电表、集中器和采集器的重要部分。通常情况下，载波电表、采集器及集中器都应用各自相应的专用载波通信模块。单相通信载波模块常应用于采集器和载波电表，进行信息传输时，实现三相间的相互通信是通过集中器中的主载波模块完成的，由此可见，要想实现三相间相互通信，就必须同时发送三相数据。而半双向问答是用电采集系统常用的通信方式，因此，需要完善用电采集系统低压电力线载波通信模块，并保证在相同时间内，有某一模块与之相应。

（4）优化措施。在电能表的位置分散、用电负荷特性变化较小以及电能表布线存在困难的台区更加实用低压电力线载波通信技术。而对于城市公寓小区、城乡公变台供电区以及别墅区，采用低电压电力线载波技术，不仅能够保证电力通信网络简单、快捷的延伸至低压用户侧，还可有效的采集用户电表数据，并对其进行控制，具有良好的适应性。但在用户信息采集系统中低压电力线载波技术存在负载重、信号弱、干扰性强以及噪声大等问题，导致低压电力线载波技术在信息传输过程中信息准确性较差，给通信信息的可靠性带来不良影响。在用电信息采集系统应用低压电力线载波技术时，相关系统操作人员要对低压电力线的组网进行优化，可以采用低压电力载波的硬技术和软技术，实现优化升级，进而提高低压电力线载波技术信息数据传递的可靠性和准确性。

（3）预付费电能表的应用。

方案一：全载波+本地预付费模式。本模式采用窄带低压电力线载波作为本地区域集中的通信信道，电能表自身具备载波通信能力，在配变下配置一台集中器，实现和载波表通信、数据收集集中并远程传输到主站的功能。对于距离过远或信号较弱的电能表可通过手动设置路由或自动获取路由的方式进行抄收。适应范围：适用于用户表计分散安装、用电类型对采集间隔及时效性要求不高的环境。以配变台区进行集中，不能跨越配变台区，能清晰表征配变和其下表计的关系。集中器到电表，现场连接关系简洁，易于管理维护，一次通信成功率达不到100%，需要多次重复采集才能获取全部数据，对于全面远程控制和远程预购电方式的实现和支持不够，采集数据可用于结算。

方案二:半载波（集中器+采集器+RS485表模式）本模式采用窄带低压电力线载波作为本地区域集中的通信信道，增加采集器环节，电能表自身具备RS-485通信能力，在配变下配置一台集中器，实现和载波采集器通信、数据收集集中并远程传输到主站的功能。适应范围:适用于用户表计相对集中安装、用电类型对采集时效性要求较高的环境。适用于城市集中小区。配变台区进行集中，不能跨越配变台区，能清晰表征配变和其下表计的关系。与全载波形式相比数据完整性和时效性能够保证，有利于线损分析，但相对工程维护量增大。可以实现和支持全面远程控制和远程预购电方式。

方案三:混合载波+混合预付费模式。本模式采用窄带低压电力线载波作为本地区域集中的通信信道，既有采集器、RS485电能表通讯模式，又有载波电能表通讯模式，在配变下配置一台集中器，实现通信、数据收集集中并远程传输到主站的功能。适应范围:适用于用户表计既有集中安装、又有分散安装的复杂环境。综合全载波与半载波的优缺点，区分采集模式（485表、载波表）来实现远程控制和远程预购电方式。

预付费电能表的选择应综合上述方案的优缺点及适应范围，结合预付费电能表的客户群体选择。

3结语

总的来说，低压电力线载波通信技术的应用，无疑提高了我国用电信息采集系统的发展水平。但是，低压电力线载波通信技术自身存在着一些问题，当它应用到用电信息采集系统当中时，会对用电信息采集系统造成一定的影响。因此，应对现有的低压电力线载波通信技术进行更为深入的分析和探究，并对它进行一定的改善，以促进我国用电事业的发展。

参考文献：

[1]赵东亚.电力线载波通讯技术在用电信息采集系统中的应用[D].华北电力大学，2013.

[2]陆玲.电力线载波通讯技术在用电信息采集系统中的应用[J].科技风.2015，15（23）:72.

[3]胡江溢.祝恩国.杜新纲.等.用电信息采集系统应用现状及发展趋势[J].电力系统自动化.2014（2）:131-135.