配電網(wǎng)自動化中電力線載波通信技術研究分析

楊 雷

（國網(wǎng)四川省電力公司廣安供電公司，四川 廣安 638000）

0 引 言

隨著數(shù)字化技術的發(fā)展進步，將數(shù)字信號或模擬信號以載波形式傳遞的電力線載波通信技術受到了更多的關注。電力線載波通信技術要整合技術內容和資源，打造更加完整的信號管理模式，保證現(xiàn)代通信運行控制的合理性和規(guī)范性。

1 配電網(wǎng)自動化要求

配電網(wǎng)自動化是根據(jù)配電網(wǎng)中各個數(shù)據(jù)信息建立集成化控制模式，從而構建自動化系統(tǒng)，更好地完成配電網(wǎng)和設備的實時性監(jiān)督工作，提高配電網(wǎng)的統(tǒng)一運行質量。一旦配電網(wǎng)在運行中出現(xiàn)了異常的故障問題，只需結合相關數(shù)據(jù)信息的情況就能完成故障區(qū)域的評估，并結合具體狀態(tài)落實補救措施，最大限度地縮短停電時間并減小停電面積，以滿足用戶需求[1]。

首先，配電自動化通信系統(tǒng)對運行條件要求較高。因此，要結合運行標準和技術規(guī)范確保運行的可靠性，結合環(huán)境情況和運行空間要求，及時落實防雨防潮等工作。特別是一些安裝在線柱位置的設備，為確保其運行的穩(wěn)定性，要設置較好的控制模式，確保其具備較好的抗干擾能力，最大限度地避免高電壓和雷電等不良條件對其產(chǎn)生的破壞。

其次，基于運行管理要求，配電網(wǎng)自動化要具備良好的通信功能，并且故障定位處理效果符合要求。尤其是電力線載波通信處理機制，要在關注信號通道情況的同時配置雙向通信模塊，維持配電網(wǎng)自動化運行的規(guī)范性。

最后，配電網(wǎng)自動化遠方終端控制設備要符合規(guī)范設計要求，維持傳輸效果的同時，著重控制傳輸流程，保證配電自動化通信系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，避免隱患因素留存造成不良影響[2]。

為更好地發(fā)揮配電網(wǎng)自動化運行的優(yōu)勢，還需要結合配電自動化運行標準建立對應的數(shù)據(jù)庫。由于配電網(wǎng)自動化信息量較大且結構較為復雜，無論是計算機軟件還是硬件，要想滿足配電自動化系統(tǒng)發(fā)展的具體需求，就要在數(shù)據(jù)庫設計環(huán)節(jié)打造高效的運行空間，將運行模式與專用實時性數(shù)據(jù)庫予以聯(lián)動，從而建立集成化水平和透明傳輸功能較好的全網(wǎng)實時性數(shù)據(jù)控制模式。

2 配電網(wǎng)自動化中電力線載波通信技術要點

在配電網(wǎng)自動化中應用電力線載波通信技術，要結合通信運行環(huán)境和自動化控制需求，確保相關技術內容匹配的合理性和可控性。同時，發(fā)揮耦合技術優(yōu)勢和通信技術算法的處理作用，維持傳輸過程的實時性監(jiān)督，從而更好地推動配電自動化系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。

2.1 耦合技術

對于電網(wǎng)線路而言，為實現(xiàn)載波信號的合理性傳遞，需要結合技術要求建立完整的控制模式，而耦合技術是非常關鍵的技術手段。因為電網(wǎng)線路結構較為復雜，各分支節(jié)點功能存在差異性，一般是在重要線路上設置阻波器，而阻波器自身的項目投資成本較大，所以要結合線路的運行情況適當落實耦合技術方案。借助計算機仿真軟件搭建對應的模擬耦合模型，進一步完成仿真分析[3]。例如，實測信號源阻值設定為Ri（10 Ω），架空線路阻抗數(shù)值設置為Zi（310 Ω），對應耦合電容C（3 000 pF），信號頻段設置為180～400 kHz，電感數(shù)值則為390 H。耦合原件電阻結構如圖1所示。

圖1 耦合元件電阻結構

依據(jù)耦合電路模擬對應的仿真分析試驗，可以有效地攔截隔離工頻為50 Hz的信號，更好地維持良好的頻段運行控制效果。同時，在實際運行空間內能滿足高頻載波信號在傳輸頻帶位置建立有效的實時性傳遞模式，整體運行時間范圍內對應工作內容衰減數(shù)值會控制在10 dB以內，充分滿足傳輸管理的需求，保證阻抗參數(shù)和信號源內阻參數(shù)在約束范圍內[4]。

2.2 通信技術算法

為更好地維持配電網(wǎng)自動化運行質量，在應用電力線載波通信技術的過程中，要結合技術規(guī)范和可控化管理標準，確保相關聯(lián)內容得以落實，并充分關注電力線載波通信技術自身的信道特征。因為信道調制技術對信道頻率衰落的要求較高，所以在實際技術處理環(huán)節(jié)中，就要保證算法的準確性和合理性。在傳統(tǒng)的處理方案中，主要是借助跳頻技術完成相應的分析工作，雖然能實現(xiàn)載波頻率自適應切換工作，但是跳頻技術處理環(huán)節(jié)中數(shù)據(jù)信息自身的傳輸速率受限，尤其是在電力載波通信要求逐漸增加的背景下，對應的技術問題也會影響實際應用效果和質量[5]。

正交頻分復用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技術（見圖2）支持多徑效應引發(fā)窄帶干擾的控制指令，能建立有效的運行模式，更好地控制頻率選擇性衰落問題造成的影響，匹配完整的運行算法，減少運行安全問題，打造更加穩(wěn)定且可控的運行空間。同時，OFDM技術的頻譜利用率較高。若是將其應用在配電網(wǎng)電力載波通信體系內，能更好地克服電力線路頻率衰落產(chǎn)生的隱患現(xiàn)象，為電力通信質量的優(yōu)化提供保障。

圖2 正交頻分復用技術符號周期

利用正交頻分復用技術可以完成相干測試和非相干檢測，借助信道信息對接收端的信道參數(shù)予以估計，支持多載波系統(tǒng)差分調制方案運行中低數(shù)據(jù)速率狀態(tài)下的控制，更好地建構完整的分析模式，輔助信道管理工作的基礎上，建立靈活的應用平臺，為電力線載波通信技術運行規(guī)范提供支持[6]。

3 配電網(wǎng)自動化中電力線載波通信技術應用

在電力線載波通信技術體系中，中壓寬帶載波通信技術的應用范圍較為廣泛，指借助中壓配電網(wǎng)建立數(shù)據(jù)傳輸載體模式，在10 kV中壓饋線的分節(jié)點位置安裝中壓電力線寬帶通信設備，從而更好地匹配電感耦合處理機制，將實際傳輸信號直接耦合在電力線中，為配電網(wǎng)打造高寬帶數(shù)據(jù)通信體系，在網(wǎng)絡模型運行過程中，接入配電網(wǎng)的相關信息和控制系統(tǒng)都能在分節(jié)點位置進行遠程終端處理，確保配電網(wǎng)管理系統(tǒng)通信平臺管理的科學性和規(guī)范性?；诠饫w通信技術自身的穩(wěn)定性，配電通信建設環(huán)節(jié)中，借助光纖和中壓寬帶載波混合組網(wǎng)方案，能有效實現(xiàn)更加經(jīng)濟且合理的建設目標，為配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的多元應用予以保障。

3.1 網(wǎng)絡建構

在配電網(wǎng)自動化中應用電力線載波通信技術，要結合中壓寬帶載波通信網(wǎng)絡的運行需求，保證相關網(wǎng)關節(jié)點設計的合理性和規(guī)范性，統(tǒng)籌升級具體環(huán)節(jié)，確保建網(wǎng)工作能順利展開。

第一，將電力光纖支持的變電站、開閉所或其他場合作為中壓寬帶載波通信網(wǎng)絡運行體系的起點，建立相匹配的運行控制模式，維持信息交互運行的穩(wěn)定性和安全性。同時，在適當位置安裝中壓寬帶載波端設備和電力通信專網(wǎng)完成對接工作，保證信息數(shù)據(jù)傳輸能依照實際規(guī)范逐步落實，更好地搭建完整的電力光纖和中壓寬帶載波通道組網(wǎng)模型[7]。

第二，要從端位置完成后續(xù)的設計分析，確保分支通信線路運行的穩(wěn)定性，將中壓線路上的變壓器、環(huán)網(wǎng)柜等作為分支，更好地保證中繼設備和終端設備安裝的合理性。依據(jù)我國目前配電網(wǎng)結構的特點和運行情況，線路存在一定的干擾問題，為減少異?，F(xiàn)象對整體布局結構產(chǎn)生的影響，需要設計升級每條分支線路，打造點對點通信距離控制模式，確保中繼處理后整條線路端對端通信距離能控制在10 km以內[8]。

第三，待安裝結束，要依據(jù)實際運行空間和要求配置對應的中壓寬帶載波電感耦合器，保證信號得以有效耦合處理，更好地減少電纜或架空電力線干擾問題，共同建構完整的信息交互傳遞模式。同時，要配合使用網(wǎng)管設備完善節(jié)點設備的處理工作，匹配完整的頻帶裝置以及通信調試裝置，第一時間了解運行過程中存在的問題，以便建立相匹配的控制方案，確保中壓寬帶載波網(wǎng)設計運行的穩(wěn)定性。

3.2 信號接入

首先，在沿線配電網(wǎng)線路上設置信息數(shù)據(jù)和控制系統(tǒng)的遠程終端管理體系，一般而言，借助負荷控制、故障檢測、無功補償裝置以及大用戶電量計量系統(tǒng)能更好地完成數(shù)據(jù)的匯總，將其應用在后續(xù)系統(tǒng)升級環(huán)節(jié)中，確保海量數(shù)據(jù)管理控制環(huán)節(jié)的科學性和規(guī)范性，維持中壓寬帶載波設備標準以太網(wǎng)接口效率。

其次，在接入對應終端設備后，要借助中壓寬帶載波網(wǎng)絡完成信息的傳輸，并匹配主站設備實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收，在完成數(shù)據(jù)管理工作后建立相匹配的數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)予以匯總統(tǒng)計和分析，更好地制定遠動指令，保證配電設備遠程控制環(huán)節(jié)可控且高效，更好地促進配電自動化系統(tǒng)的運行。

最后，中壓寬帶載波技術能更好地建立電力通信光纖骨干網(wǎng)絡，匹配延伸技術和補充備份處理技術，就能在無須布線的狀態(tài)下為10 kV配電線路自動化管理提供良好的信息傳輸平臺，打造更加完整的信息傳輸控制模式，提高信息傳遞的效率和安全性[9]。

3.3 案例分析

以某項目實踐為例，建立了地埋屏蔽10 kV配電線路，線路總長500 m。項目運行過程中，在調度大樓內安裝了20 Mb/s中壓寬帶載波端設備，接入后臺主站系統(tǒng)，沿線將開關站作為中繼點，某住宅小區(qū)高壓配電室設置為終端。在系統(tǒng)安裝后，相關技術部門進行了為期3個月的跟蹤數(shù)據(jù)調研，匯總數(shù)據(jù)后進行分析對比。通過分析可知，系統(tǒng)整體通信效果較好，運行過程穩(wěn)定且信號傳輸質量較高，為住宅小區(qū)遠程抄表系統(tǒng)提供了良好的信道支持。

4 結 論

在配電網(wǎng)自動化中應用電力線載波通信技術具有重要的研究價值，要結合配電網(wǎng)自動化運行管理需求，打造更加可控的管理模型，發(fā)揮電力線載波通信技術的優(yōu)勢作用。電力線載波通信技術能夠維持數(shù)字化信息傳輸?shù)募皶r性和規(guī)范性，減少信號傳輸管理不當產(chǎn)生的隱患問題，為配電網(wǎng)可持續(xù)健康發(fā)展奠定堅實基礎。