電力載波技術在用電信息采集系統(tǒng)中的應用

張曉晨

摘 要：本文基于用電信息采集系統(tǒng)，對其非常重要的組成部分電力載波技術進行了研究，首先明確了其含義和作業(yè)原理，再對其運行過程以及所能夠實現(xiàn)的主要功能進行了概括，并對其用電信息系統(tǒng)中的應用作出了探討，最后通過試驗對電力載波技術的優(yōu)越性進行了體現(xiàn)。

關鍵詞：用電信息采集系統(tǒng)；電力載波技術；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.159

1 電力載波技術與其基本原理分析

1.1 電力載波的含義

電力載波全程為電力載波通信技術（Power Line Communication，PLC），電力載波主要是指電力系統(tǒng)所特有的通信方式，主要是指通過對現(xiàn)有電力線的運用，再經(jīng)過載波的方式來對實現(xiàn)數(shù)字信號的模擬或者處理，從而提升傳輸?shù)囊环N技術防范。

在電力線的傳播中，為了提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，運用合適的物理層調制解調技術可以說有著非常重要的作用。直接序列擴頻（DSSS）、FSK以及跳頻擴頻（FHSS）等均是較常見的調制解調技術[1]。其中DSSS主要是通過對低速的數(shù)據(jù)進行擴展，使其能夠迅速達到高速碼流層，從而促使傳輸速度的提升；FSK則主要是指經(jīng)由一對頻率來實現(xiàn)對二進制數(shù)據(jù)流的傳輸，其能夠占用相對較窄的帶寬；FHSS則主要是通過一組頻率再經(jīng)由相應的規(guī)律來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的跳變從而達到數(shù)據(jù)的傳輸。上述三種技術中，F(xiàn)HSS與DSSS均會占據(jù)相對較寬的頻帶，并且能夠相對較好的實現(xiàn)對頻率選擇性的干擾，而在接收端的處理上，則標志著其噪聲寬帶相對較寬；而其最大的特點是并不需要對網(wǎng)絡進行重新架設，只需要通過電線就能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳輸。

1.2 電力載波技術作業(yè)原理

通常情況下，可將電力載波技術視為可經(jīng)由電力線路來實現(xiàn)電力通信的一種通信作業(yè)的信道，同時還可將其更為簡單地理解為，可確保電力線路正常運轉的一種通信信道，同時其還可對相關信號作出相應的調制，從而使其能夠達到高頻載波的一種通信模式。早在20年代初期，電力載波技術就已經(jīng)出現(xiàn)并迅速得到廣泛運用，其主要具有路由合理性、傳輸通道可靠性以及通信方式經(jīng)濟性等特點，這使得電力載波技術在運用的過程中，得到了各個領域的共同認可。根據(jù)不同領域，可將電力載波技術劃分三大類，分別為低壓、中壓以及高壓電力載波，本研究主要對低壓電力載波進行探討。

根據(jù)圖1來看，低壓電力載波技術主要由五個部分共同組合而成，分別為信號處理器、調制解調器、信號放大電路、信號耦合網(wǎng)絡以及低壓電力網(wǎng)絡，其中信號處理器能夠迅速向電力線載快速發(fā)送大量的信號，其能夠對數(shù)據(jù)進行控制，同時還能夠對反饋的信號進行接受，可以說是信息數(shù)據(jù)處理中非常重要的代碼信號；調制解調器則主要實現(xiàn)頻譜的搬移作用，其能夠將頻譜調解到最佳的位置，同時還可將調制器的信號迅速轉化為已經(jīng)調制的信號。因電力衰減的幅度相對較大，為此，對低壓載波通信性能進行提升至關重要，還必須確保系統(tǒng)抗干擾能力得到更好的提升，這就需要對已經(jīng)調節(jié)信號經(jīng)由耦合電路器來使其與電力線耦合，從而促使電力網(wǎng)與電路實現(xiàn)有效分離；低壓電力網(wǎng)絡主要對載波模塊進行傳輸進行負責。

2 載波采集模式的工作過程及實現(xiàn)的功能

2.1 工作過程

載波采集器在工作的過程中，其主要經(jīng)由電能表來實現(xiàn)對各項參數(shù)F10的自動更新，同時一定程度上對集中器進行同步。當集中在完成更新處理之后，其會對主站的相關事件進行上報，此時主站能夠對采集器的地址以及電能表進行自動召測，主站主要是結合召測的表地址，采集器地址主要是經(jīng)由SG186營銷信息技術系統(tǒng)來實現(xiàn)對載波采集器以及電能表先關數(shù)據(jù)的獲取和檔案的構建，在完成檔案的建設之后，其會再次將集中器以及采集器之間的關系迅速反饋至營銷信息技術系統(tǒng)。

2.2 載波采集模式可實現(xiàn)的功能

2.2.1 負荷監(jiān)測

在對相應電量數(shù)據(jù)進行獲取的過程中，載波采集器能夠將用戶的瞬時電壓、有功以及電流等相關數(shù)據(jù)迅速傳輸?shù)街髡?，從而在Web應用服務器進行顯示，主站能夠經(jīng)由客戶每日的負荷來完成某客戶有點信息曲線的制定，同時還能夠對整個臺區(qū)的用電信息曲線進行迅速的獲取，并因此為其提供更為準確的負荷實測以及有序有電等相關數(shù)據(jù)。

2.2.2 抄讀電量

抄讀電量可以說是載波采集器非?；A的功能，其那個能夠經(jīng)由AB RS485線路來實現(xiàn)對電能表電量電壓相關信息的儲備和獲取，同時還能夠經(jīng)由集中器將其快速傳輸?shù)角爸脵C中，主站則能夠根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)分析結果顯示在相應的Web 頁面上。癮集中器能夠進行相應命令的發(fā)布，采集器即可在固定的時間對相關數(shù)據(jù)進行讀取，并且在抄表人員可通過抄表列日即可經(jīng)由抄表流程來實現(xiàn)對主站內儲存近日或者當日零點信息的自動獲取，從而實現(xiàn)對抄表人員工作量的有效控制，同時還能夠將抄表周期控制到最低的狀態(tài)。

2.2.3 用電監(jiān)控

當某日或者某月用戶的電量出現(xiàn)非常異常的情況時，其能夠結合相關計算方法提示工作人員相關情況，并作出預警處理，以便工作人員和檢查人員及時了解該用戶的用電情況，調查其是否出現(xiàn)斷相、斷電、違約用電等情況，提升用電的監(jiān)控質量和效率。

2.2.4 欠費控制

隨著全國各地廣泛推行新一代的智能電表，載波采集器也能夠與該電表進行關聯(lián)，并經(jīng)由通信協(xié)議將相關用戶欠費情況及時傳輸至主站，并命令智能表結合信號情況對用戶實施停電處理，在用戶付清了相關費用之后，主站會發(fā)出相關命令。在現(xiàn)代化電網(wǎng)的建設過程中，智能電網(wǎng)也在逐步普及，而載波采集器的運用可極大程度提升其電費回收效率和質量，并實現(xiàn)更加現(xiàn)代化的有效管理。

3 電力載波技術在用電信息采集系統(tǒng)中的應用

3.1 技術研究階段

在這個時間段為上世紀80年代到2002年前后停止，在此階段不少公司都紛紛著手開始了電力載波技術的研究。并在對電力載波技術的應用中，對各種調制方式進行嘗試，包括PSK、FSK等；同時不斷地進行擴頻通信和窄帶通信的嘗試。但就總體情況而言，技術研究階段，人們將更多的精力都集中到了集中器上，同時實現(xiàn)了與臺區(qū)內所有電能表可靠性的點對點通信，最后經(jīng)過大量的實踐發(fā)現(xiàn)，受限于技術水平使得這些想法均無法得到有效展現(xiàn)。

3.2 少量試點階段

此階段主要為2002-2006，這個過程中，業(yè)內已經(jīng)普遍表明點對點的通信時無法實現(xiàn)的，不少研究部門紛紛將重點放到了自動中繼技術層面上，在經(jīng)過長時間的研究，最終取得了不少成果，從而促使電力抄收率得到了非常顯著的提升。在這個階段中，試點作業(yè)的數(shù)量相對于初期有了很大程度的提升，并且得到了較為滿意的實踐成果。

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（上接第181頁）

3.3 大規(guī)模試點階段

該階段主要為2006年以后，不管是在市場，還是在技術上，都紛紛開始重視起低壓集抄技術。不少省市投入了大量的資金用于技術標準的制定，為該項技術的運用和推廣奠定基礎；而在技術層面上，則相繼出現(xiàn)了無限、播載技術[2]。

3.4 大規(guī)模試用階段

該階段為2009年至今，隨著對低壓集中抄表的深入研究，國家對此出臺了規(guī)定和標準，同時對用電通信協(xié)議等相關文件進行了規(guī)范，從而實現(xiàn)了集中抄表終端上下通信協(xié)議的規(guī)范化。隨著新標準的普及，電力載波技術也在用電信息系統(tǒng)中得到了更好的推廣，并成為了其非常關鍵的組成部分。

4 電力載波技術在用電信息采集中的運用實驗室模擬測試

本次實驗分別選取了具有代表性的1號、2號公司，這兩家公司的主要技術指標見表1。

測試方法：實施+50dB衰減測試，無衰減以及干擾的條件下進行測試。上述各項測試的方法相同，主要是通過30個電能表和1個集中器來組建一個載波通信平臺，并經(jīng)由該系統(tǒng)來實施抄表。

測試結果：見表2與表3。

根據(jù)上述測試結果來看，通過運用PSK調制方式以及載波頻率較高的手段，均能夠達到相對較為理想的效果。

5 結語

隨著我國智能化發(fā)展速度的加快，電網(wǎng)的建設也快速進入到智能化的階段，這使得用電信息采集系統(tǒng)與平臺均得到了大范圍的普及，作為用電信息系統(tǒng)中非常重要的組成部分，電力載波技術在實現(xiàn)系統(tǒng)通信上發(fā)揮了重要的作用。為此，繼續(xù)加大對電力載波技術的深入探索，在提高用電信息系統(tǒng)運行質量和效率上均有直觀重要的作用，而其應用也必然成為未來電力發(fā)展的主要趨勢。

參考文獻：

[1]謝志坤.用電信息采集系統(tǒng)中低壓電力線載波通信技術的應用探析[J].中國新技術新產(chǎn)品，2016（05）：25.

[2]王勇.電力系統(tǒng)配電管理中用電信息采集系統(tǒng)的應用[J].中國電業(yè)（技術版），2014（02）：37-40.