用電信息采集系統(tǒng)中寬帶電力線載波通信技術(shù)的應用

國網(wǎng)北京大興供電公司 李 志

天津大學 朱新山

國網(wǎng)北京大興供電公司 李 青

施工量小，沒有輻射，這些都是低壓電力線載波通信技術(shù)的特點，所以用電信息采集系統(tǒng)建設人員非常重視這項技術(shù)。隨著國家經(jīng)濟的不斷發(fā)展和各行業(yè)的發(fā)展，寬帶電力線載波通信技術(shù)已經(jīng)得到了有效的改進，具有更高的傳播速度、更強的抗干擾能力，并因這些特點非常受歡迎。因此本文結(jié)合經(jīng)驗總結(jié)法從寬帶電力線載波通信技術(shù)需要解決的問題以及微功率通信技術(shù)的局限性等方面對國內(nèi)寬帶電力線載波通信特點進行了分析，從智網(wǎng)電能的全采集目標、寬帶通信的技術(shù)特點、寬帶載波通信可更好的支撐智能用電及能效管理業(yè)務、信息數(shù)據(jù)抄表以及寬帶載波通信可有效提高電力服務質(zhì)量和客戶滿意度等方面對寬帶電力線載波通信技術(shù)在用電信息采集系統(tǒng)中的應用進行了分析，最后希望通過本文的研究對本人今后的實際工作有所幫助。

1 國內(nèi)寬帶電力線載波通信特點分析

1.1 寬帶電力線載波通信技術(shù)需要解決的問題

低壓電線的傳輸介質(zhì)不同于雙膠線、同軸電纜和光纖，有自己的物理特性。即使在工作環(huán)境非常惡劣、干擾很強的情況下，也能準確傳輸信號。由于國內(nèi)電力網(wǎng)的管理系統(tǒng)不完善，對我國電力線可靠抄表有很高的要求：首先，配電變壓器會阻隔信號，跨變壓器共零線之間會產(chǎn)生串擾。因此，如果幾個變壓器之間的距離很近，會影響各自的信號。其次，運行時的背景噪聲很大，并且不是一般規(guī)模，因此變動也較大，而來自小功率負載噪聲和大功率負載噪聲可能影響信號傳輸。第三，電力線傳輸過程中載波信號出現(xiàn)高度衰減。例如，載波信號可以在負荷很小或沒有負荷的情況下進行長距離傳輸。在負荷很重時，載波信號只能傳輸幾十米。因此想要傳輸?shù)酶h，必須要提高載波信號的功率。第四，有效信號會受到電力線的影響。電力線上的不同點對數(shù)據(jù)有不同的效果。由于電力線路變化頻繁且波動性強，無法按照以往的統(tǒng)一模式來保證傳輸功率。

1.2 微功率通信技術(shù)的局限性

與窄帶載波方案相比，微功率無線解決方案具有更好的抄通效果。但是，這一方案在實現(xiàn)過程中具有一定的局限性。微功率集中器受到建筑物遮擋影響，可能無法覆蓋整個區(qū)域。所以一個常用的解決方案是在平臺區(qū)域增加集中器，該解決方案保證了覆蓋范圍，同時增加了施工、維護的難度，需要廠家加大后續(xù)服務力度。抄通率大多數(shù)受到氣候的影響，如雷雨天氣、潮濕度比較高的時候都會受到影響。微功率無線組網(wǎng)后可以讀取儀表讀數(shù)，但讀取的過程缺少維護機制。抄表主要在“舊網(wǎng)”，網(wǎng)絡維護時間通常是晚上八點至十一點。因為使用公共頻點，很容易收到其他信號影響。為避免影響，只能在0-6時抄讀，標準發(fā)射功率為50mW（17dBm）的模塊現(xiàn)場抄讀效果不佳。許多廠家會將發(fā)射功率提高到20dBm以獲得更好的結(jié)果。部分關(guān)鍵節(jié)點必須更換成外置天線模塊，但這樣會降低安全性，容易受到迫害，增加現(xiàn)場施工難度。

2 寬帶電力線載波通信技術(shù)在用電信息采集系統(tǒng)中的應用

2.1 智網(wǎng)電能的全采集目標

實現(xiàn)智能電網(wǎng)的全采集目標具有重要意義，需要穩(wěn)定且準確，并且長時間進行抄讀，對用電情況進行實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)異常事件。窄帶載波技術(shù)已經(jīng)運用了很長一段時間，其傳輸介質(zhì)是低壓電力線，載波技術(shù)為psk單頻點載波技術(shù)或fsk單頻點載波技術(shù)，采用500k以下的中心頻點，周圍的噪音嚴重影響通訊質(zhì)量，主要是因為使用的載波頻段的特性，在抗干擾能力方面存在缺陷，不能夠有效的進行阻抗。而微功能無線解決方案可以有效解決窄帶載波方案所存在的問題，提高抄通技術(shù)的效率，但是仍然不能夠?qū)崿F(xiàn)全采集的目標，因為根據(jù)實際情況而言，會被很多建筑物遮擋，無法覆蓋整個片區(qū)，因此使用了多臺微功率集中器，但是加大了施工難度，還會受到天氣氣候因素影響。

2.2 寬帶通信的技術(shù)特點

抗噪聲技術(shù)應用不僅要解決電力線窄帶和脈沖等問題，還要解決不同部位的不同噪音問題。而抗信道衰減和負載變化技術(shù)很大概率下可以根據(jù)阻抗特性來解決PLC信道衰減和選擇性衰落問題，自動快速組網(wǎng)技術(shù)需要在很大程度上減少組網(wǎng)對業(yè)務的影響，提高系統(tǒng)的準確性與及時性，應用多網(wǎng)絡自動協(xié)調(diào)技術(shù)，需要解決幾個臺區(qū)相關(guān)干擾的問題，從而保證整個片區(qū)的信號，多相位技術(shù)需要解決噪聲疊加影響。

2.3 寬帶載波通信可更好的支撐智能用電及能效管理業(yè)務

經(jīng)濟的增長必定伴隨著能源短缺和環(huán)境惡化等問題，其解決方案中開發(fā)用于監(jiān)測、管理和控制系統(tǒng)是最有效和最經(jīng)濟的方式，通過創(chuàng)新技術(shù)減輕消耗大量能源的現(xiàn)象，提高能源利用效率。統(tǒng)計顯示，工業(yè)企業(yè)中每年有8%的能源消耗是因為缺少能源管理維護機制，12%的消耗是因為缺乏能源管理控制系統(tǒng)。當前，我國了解用電和能源消耗情況的方式為人工定時抄表，由于該方法存在不足，如數(shù)據(jù)滯后、時效性低、數(shù)據(jù)單一等，無法提供有關(guān)公司能源消耗的實時信息。PLC解決方案可以為智能能效管理系統(tǒng)做出貢獻，寬帶電力線載波通信技術(shù)可以提供安全、高速、實時的雙向通信通道，點對點通信最高可達1Mbit/s，遠高于窄帶提供的有效速率（<10kbit/s）。微功率無線傳輸速度高，可實現(xiàn)50bps的實驗室測試速度；但隨著傳輸距離快速衰減，現(xiàn)場可以提高10kbps的傳輸速率，有線寬帶提供了全面、準確和實時的功耗數(shù)據(jù)。通過收集用戶不同時間的用電數(shù)據(jù)，將實時數(shù)據(jù)發(fā)送到服務器數(shù)據(jù)庫存儲，建設能耗模型，多角度、多方式分析，以快速獲取負載和網(wǎng)損信息。利用智能電表實時、雙向、交互來查詢異常的用電記錄，為故障分析提供可靠可靠的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)耗電過大或故障的設備，提出能效管理實施的建議，制定更準確的負荷預測，優(yōu)化調(diào)度，推動能源配置優(yōu)化和三相用電平衡。

2.4 信息數(shù)據(jù)抄表

組網(wǎng)時，集中器通常安裝在變壓力器旁邊，可以為電力系統(tǒng)運行提供一個相對舒適的條件。但是，應用寬帶電力線載波通信技術(shù)時，必須確保載波電表和集中器處于統(tǒng)一狀態(tài)，將其安裝在電力用戶方面，有利于變壓器的有效輸出。為了保證用電信息采集系統(tǒng)的集中器的通信工作，需要根據(jù)系統(tǒng)運行向集中器發(fā)送指令，為抄表提供相對準確的指令。另外，根據(jù)這種情況，還需要確保載波電表和采集器的反應為一致狀態(tài)，保證電力各項信息的傳輸效率，并且信息在經(jīng)過集中器后進行自動讀取以及各項信息和數(shù)據(jù)保存，不僅保證了抄表的精度，還體現(xiàn)了寬帶電力線載波通信技術(shù)的作用。

2.5 寬帶載波通信可有效提高電力服務質(zhì)量和客戶滿意度

客戶給供電企業(yè)提出的基本要求為：提供可靠、穩(wěn)定的電力供應和優(yōu)質(zhì)服務。除了電力設備對人體沒有危害外，還要保證電力供應過程中的人身和財產(chǎn)安全，因此影響客戶滿意度的直接原因就是供電質(zhì)量的穩(wěn)定與安全。目前的用電信息收集系統(tǒng)采用的方案體現(xiàn)出的費控成功率低，電力供應的穩(wěn)定性和安全性無法得到充分保障。寬帶電力線載波通信技術(shù)可以提高實時、雙向、高速的通信，可以有效解決其他方案的不足之處，提高了用電信息收集的及時性和抄表算費的準確性，還提高了控制指令執(zhí)行的靈敏度。

結(jié)語：本文針對寬帶電力線載波通信技術(shù)相關(guān)問題進行了探究、分析。第一，分析了寬帶電力線載波通信技術(shù)需要解決的問題。第二，分析了微功率通信技術(shù)的缺點，由于環(huán)境影響被建筑物遮擋，微功率集中器無法對整個片區(qū)產(chǎn)生作用，因此安裝了多臺集中器，但是提高了成本，加大了難度。第三，分析了寬帶電力線載波通信技術(shù)的優(yōu)勢，提出了智能電網(wǎng)的全采集目標；分析了寬帶通信的技術(shù)特點，自動快速組網(wǎng)技術(shù)需要在很大程度上減少組網(wǎng)對業(yè)務的影響，提高系統(tǒng)的準確性與及時性，多網(wǎng)絡自動協(xié)調(diào)技術(shù)應該解決多臺區(qū)串擾問題，促進各臺區(qū)的協(xié)調(diào)，從而保證整個片區(qū)的信號，多相位技術(shù)需要解決噪聲疊加的影響。第四，分析了寬帶載波通信可以更好的支撐智能用電情況，比起以往傳統(tǒng)的窄帶傳播技術(shù)，大大提高了傳播效率。第五，提出了寬帶載波通信可以有效的提高電力服務質(zhì)量，方便了人們的生活，以多種方式對能源消耗進行分析評判，采用動態(tài)曲線和圖表的形式，對能源消耗進行記錄和分析，可以有效的獲取相關(guān)信息，發(fā)現(xiàn)能源消耗漏洞，從而研制出相關(guān)解決措施。寬帶電力線載波通信技術(shù)應用促進了實時通訊，提高了運輸效率，提高了抄表計費的準確性，希望通過本文相關(guān)探究與分析可以給相關(guān)企業(yè)一定的借鑒與參考。