電力采集系統(tǒng)中壓載波通信技術研究bywei

1、電力采集系統(tǒng)中壓載波通信技術研究【摘要】：隨著我國互聯(lián)網(wǎng)、通信技術等相關技術的發(fā)展，導致很多傳統(tǒng)行業(yè)都在進行變革，對于我國的電力系統(tǒng)而言，其也在大力建設智能電網(wǎng)，這樣便于對我國電力進行管理和提高電網(wǎng)工作效率，另外，在全國很多地方也在大規(guī)模的建設用電信息采集系統(tǒng)。由于電力載波通信技術具有其它技術無法比擬的優(yōu)勢，如其具有很高的可靠性、安全性、在經(jīng)濟性方面表現(xiàn)也很好等，鑒于這種情況，該技術在用電信息平臺以及電力采集信息系統(tǒng)建設等方面得到了廣泛的應用1。本論文主要闡釋了智能電網(wǎng)相關概念、電力載波技術的工作原理和在用電信息采集平臺與系統(tǒng)運行當中發(fā)揮的作用等內(nèi)容，希望給相關領域的理論研究與實踐運用提供一些

2、理論參考及一些借鑒價值。關鍵詞：智能電網(wǎng)；電力載波；通信技術；電力采集系統(tǒng)1、前言電力事業(yè)作為我國的基礎產(chǎn)業(yè)，對我國的經(jīng)濟發(fā)揮著重要的影響作用，另外，我國的工業(yè)、人們的生活等都離不開電力，因此，電力行業(yè)是我國經(jīng)濟社會的一個非常重要的組成部分 2。隨著我國科學技術的發(fā)展，電力行業(yè)在各個方面取得的成績也是非常的驕人，其也不斷受到各個地方政府等部門的重視。由于用電人員的增加，導致使用電表的用戶也在不斷的增加，那么，采用傳統(tǒng)的人工來對電表數(shù)字進行抄寫的方式顯然是不能夠滿足現(xiàn)實需求，在某種程度上面也制約了電力企業(yè)的發(fā)展，另外，也給我國用電信息采集管理方面的作業(yè)帶來了新的挑戰(zhàn)與困難，面臨這種制約電力行業(yè)發(fā)

3、展的瓶頸，只有努力尋找新的出路才能夠更好的扭轉這種局面，那么，采用用電信息管理系統(tǒng)來對我國電力行業(yè)進行管理是一種非常不錯的選擇，也是未來的大趨勢所在。由于諸多學者及專家等對電力載波通信技術進行廣泛研究，目前，已經(jīng)克服了許多該領域的難題，并且取得了不錯的成績。為了能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的高速傳播，目前，通過電力載波技術能夠實現(xiàn)把現(xiàn)有的電力線路進行充分、并且有效的利用。隨著我國電力事業(yè)的發(fā)展，針對電力線相關的載波通信產(chǎn)品也層出不窮，但是，對于這些載波通信產(chǎn)品是缺乏系統(tǒng)性研究的，也沒有對這些產(chǎn)品進行橫向和縱向的比較研究，因此，需要我國相關研究人員加強該領域的研究。2、電力線載波通信技術及基本原理2.1電力

4、線載波通信技術作業(yè)原理電力線載波通信技術是一種直接將電力線路作為電力通信線路完成通信作業(yè)的信道，可以完成信號調(diào)制到高頻載波的一種通信形式3。在上個世紀二十年代初期，在軍事領域首先出現(xiàn)了電力線載波通信技術，之后，該技術被廣泛應用，另外，由于電力線載波通信技術具有許多的優(yōu)勢，如路由是非常的合理、在通信方式上面其是非常經(jīng)濟性的、在傳輸通道上面也是非常的可靠等，因此，其逐漸受到人們的認可，并被廣泛應用到各行各業(yè)。由于載波通信技術存在應用領域的差異，故可以把載波通信技術可分為高壓、中壓和低壓載波4，本論文主要是針對中壓載波技術來進行研究及分析的。信號處理器調(diào)制解調(diào)器信號放大電路信號耦合網(wǎng)絡中壓電力網(wǎng)絡圖

5、2-1 電力線載波通信技術（中壓）工作原理從上圖2-1可以知道，對于電力載波通信（中壓）系統(tǒng)而言，它主要是由五個部分來組成的：對于信號處理器，主要是用于發(fā)送、接收相關的電力線載波信號，并且對相關的數(shù)據(jù)信號進行處理；對于調(diào)制解調(diào)器，當頻譜的位置出現(xiàn)偏移等現(xiàn)象時，就會通過調(diào)制解調(diào)器來對頻譜進行搬移，從而使得其位置移動到正確合理的位置，通過這一系列的動作就會把解調(diào)信號轉變成已調(diào)信號，且完成調(diào)制過程；對于信號放大電路，它主要是對中壓載波的通信性能進行提升，因為在電力線載波解調(diào)的過程中對于電力信號而言，其衰減幅度是比較大的，故通過信號放大電路來阻止其衰減幅度是非常必要的；對于信號耦合網(wǎng)絡而言，它主要是為

6、了提高電力系統(tǒng)的抗干擾方面的能力，通過采用該方法可以把已調(diào)信號耦合至電力線，這樣，電路就會與電力網(wǎng)進行分離；對于中壓電力網(wǎng)絡而言，它主要是對載波模塊的數(shù)據(jù)傳輸進行負責。2.2電力線載波通信特點電力載波通信（中壓）具有如下特點：如果配電網(wǎng)中負荷情況非常復雜，就會導致對頻率進行選擇；如果出現(xiàn)脈沖干擾，就會導致大幅度的信號衰減現(xiàn)象發(fā)生。電力線載波通信技術（中壓）主要分為兩種，即傳統(tǒng)的頻帶傳輸、以及擴頻通信技術。對于傳統(tǒng)頻帶傳輸技術，它主要是利用相位鍵控、頻率鍵控等來進行操作的5。目前，在我國很多的企業(yè)都經(jīng)常采用的擴頻技術主要有，線性調(diào)頻（Chirp）、直接序列擴頻（DSSS）、以及正交頻分復用（OF

7、DM）等 6。2.3 載波通信的適用范圍及技術指標對于載波通信技術來講，它的適用范圍主要包括：電力用戶多、用電容量小、計量點比較分散、布線也比較困難的范圍內(nèi)等，如商業(yè)密集區(qū)。電力線載波通信作為本地通信的一種，主要應用于集中器與采集器與載波電能表之間的數(shù)據(jù)傳輸。載波通信的技術指標見下表2.1所示。表2.1 載波通信技術指標3、在用電信息采集系統(tǒng)中應用載波通信技術3.1用電采集系統(tǒng)介紹就現(xiàn)階段而言，對于我國許多的居民用電依然采取傳統(tǒng)的人工抄電表的方式來進行，這樣就顯得效率很低下，而且增加了工人的工作量等。隨著我國社會的快速發(fā)展，以及居民及工業(yè)等對用電需求量的增加，導致該種模式的弊端顯現(xiàn)出來了，為了

8、提高對用電的管理等，采用自動抄表技術也是一種必然趨勢。下圖3-1為修改后的電力數(shù)據(jù)信息采集平臺的相關管理內(nèi)容。圖3-1修訂后管理體系內(nèi)容3.2載波通信技術在用電信息采集系統(tǒng)中的應用如果想要把載波通信技術（中壓）應用到電力采集系統(tǒng)中，那么，就需要經(jīng)歷四個環(huán)節(jié)，分別為技術研究、少量試點、大規(guī)模試點、大規(guī)模使用四個環(huán)節(jié)9。對于技術研究階段而言，它主要是在1980年到2002年之間。在這個時期，許多公司都在對載波通信技術進行研究，并且也取得了一定的成績。對FSK、PSK等調(diào)式方法都進行了大量研究及應用等，由于受當時條件的限制，大多數(shù)的研究都是為了實現(xiàn)集中器與臺區(qū)內(nèi)全部電能表穩(wěn)定可靠的對點通信，然而該種

9、技術在當前是無法實行的。對于少量試點階段而言，它主要是在2002年到2006年之間。通過大量實踐研究表明，對于技術研究階段得到的點對點直接通信是不能夠實現(xiàn)的，在該段時期內(nèi)，相關研究人員已把研究重點轉移到自動中繼技術上面來了，通過不斷努力，對于該技術的研究也取得一定的成效，在電力抄收的成功率上面效果也非常顯著。對于大規(guī)模試點階段而言，它主要是在2006年至今期間，在這個時間內(nèi)，對于中壓載波抄表技術來講，不管是從技術還是從市場等方面都受到很多的關注。就市場層面來講，在很多省市等都開始制定相關技術標準；就技術層面來講，已產(chǎn)生各種不同的無線、播載技術。對于大規(guī)模試用階段，在2009年的時候，我國相關部

10、門對電力行業(yè)標準進行重新制定，在這個時期也對中壓集中抄表終端型式進行了定義，新標準使得電力信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)得到了廣泛應用，已經(jīng)成為電力采集系統(tǒng)技術中的核心部分12。4、電力線載波遠程抄表系統(tǒng)的實現(xiàn)4.1系統(tǒng)的總體設計對于電力線載波的主站系統(tǒng)，其主要包括報表工作站、通訊工作站等17。對于通訊工作站，它主要是采用如下通信方式（如光纖、無線傳輸?shù)龋﹣韺崿F(xiàn)通信。下圖4-1為系統(tǒng)總體結構設計示意圖。圖4-1 系統(tǒng)總體結構設計圖4.2 系統(tǒng)硬件設計4.2.1 系統(tǒng)硬件工作原理系統(tǒng)硬件的工作原理如下圖4-2所示。圖4-2 系統(tǒng)硬件原理框圖4.2.2 載波通信部分對于載波通信模塊而言，它是以擴頻通信技術原理作為理

11、論基礎的，它需要完成的工作就是對載波信息進行調(diào)制解調(diào)，它的主要功能就是將電力線上面的載波信息解調(diào)為數(shù)字信息等18。它的解調(diào)原理如下圖4-3所示。圖 4-3 電力載波終端工作原理示意圖5、載波產(chǎn)品在用電信息采集中的運用實驗室模擬測試對于本論文所進行的載波通信技術實驗，主要選擇了4家在該領域比較具有代表性的公司來進行的，它們分別為A、B、C、D公司，關于這四家公司的相關技術指標見下表5.1所示。測試過程主要包括三個階段，實驗模擬、實驗室通信性能測試、以及自動上報功能測試13。表5.1測評企業(yè)產(chǎn)品信息表該實驗的測試步驟主要包括兩個：在無干擾和衰減情況下來進行載波通信技術的測試、以及在+50dB的情況

12、下來進行衰減測試。對于這兩個實驗步驟，它們所采用的方法是一樣的，即采用二十個電能表、一個集中器，通過這些硬件來構筑一個波載通信技術平臺，利用該平臺可以對電力采集系統(tǒng)抄表的正確性、穩(wěn)定性等相關方面進行測量 14。通過該實驗得到的測試結果分析如下：如表5.2、表5.3所示：表5.2抄讀成功率統(tǒng)計表表5.3抄讀數(shù)據(jù)正確率通過對上述載波通信產(chǎn)品進行相關測試（如通信性能、實驗模擬測試等），可以很明顯的看出，在國內(nèi)和國外很多關于電網(wǎng)的研究中，采用FSK調(diào)制方式、或者采用載波率比較高的方法來進行實驗研究，所取得的效果是非常好的，這更進一步的促進了我國電力行業(yè)用電采集信息系統(tǒng)的發(fā)展，并且，在對電力抄收效果方面表現(xiàn)是非常好的 15。6、結束語隨著我國電網(wǎng)技術的快速發(fā)展，其越來越面向智能化的方向來發(fā)展了，因而，在我國電力行業(yè)廣泛使用用電信息平臺也是很尋常的事情了，故載波通信技術在電力行業(yè)的發(fā)展中起著非常重要的作用。因此，通過對電力線載波通信技術進行更加深入的研究，不僅具有實用價值，而且對電力線載波通信技術的發(fā)展提供了指引。參考文獻：1 趙東亞. 電力線載波通訊技術在用電信息采集系統(tǒng)中的應用D.華北電力大學,2014（13）:189-194.2 李榮幸. 低壓電力線載波通信技術在用電信息采集系統(tǒng)