中压载波技术在计量终端运维中的应用

小水电站、林场往往建在偏远山区，GPRS信号非常弱甚至完全没有，导致计量终端上行通信失效，无法上传电能量数据。为此，本文基于有效性和便利性的考虑，结合江门地域实际，浅谈一下利用中压配电线路载波通信技术，解决偏远山区小水电站、林场等因没有GPRS信号的计量终端上行通信失效的问题，提高计量终端的在线率。

1　中压载波通信技术简介

1.1　中压载波通信原理

电力线载波通信是一种以电力线为传输媒介，通过电力线传输模拟或数字信号的技术，是电力系统独有的通信方式。电力线载波通信中压、低压均可覆盖，适用于用户信息采集、负荷管理等业务。

而中压电力载波通信是指利用10kV电力线作为传输数据物理媒介的一种传输方式，其最大特点是无需重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递，然而偏远山区经常没有GPRS信号或GPRS信号非常弱的地方的通信设备的信号会延长。由于中压载波要在10kV线路上安装耦合设备，故需要线路停电，且涉及市场营销、设备管理、生产运行等多个部门的协调。中压载波通信装置通过串行数据接口或网口读取无信号的终端数据，将读取的数字信息转换为载波信号，数据通过耦合设备耦合到中压线路上传输有信号的地方，从而实现终端与主站系统的通信。

1.2　中压载波设备

中压载波设备包括主节点设备与从节点设备：主节点设备包括一体化电容耦合器（简称耦合器）、载波通信管理机（简称管理机）及电力线载波数字通信机（主）（简称主载波机）；从节点设备包括一体化电容耦合器（简称耦合器）、电力线载波数字通信机（从）（简称从载波机）。

（1）一体化电容耦合器。将耦合电容器与滤波器结合为一体，用于实现载波信号传输和工频电压的隔离。

（2）载波通信管理机。中压载波应用现代数字通信、嵌入式、计算机软硬件等技术进行用电需求侧信息采集与分析处理，电磁兼容性能优良，能抵御高压尖峰脉冲、强磁场、强静电、雷击浪涌干扰。

（3）电力线载波数字通信机。利用从载波机，将终端设备需上报的数据通过电力线传输给主载波机，由主载波机上报主站。

1.3　中压载波通信优点

（1）设备安装快捷。覆盖面与电力系统一致，利用覆盖面极广的中压配电线路进行数据传输，保证了偏远山区用电信息采集的全覆盖。成套设备的安装和调试可在短时间内完成。

（2）数据传输稳定。中压载波通信方式使用先进的多子载波调制解调技术，大大提高载波通信的数据传输速率及抗干扰能力。新型的编码解码技术有效降低了传输误码率，能够有效保证通信的稳定性和传输数据的完整性。

（3）避免雷击浪涌。多重防雷技术，能够有效避免雷击浪涌的影响。

（4）维护简便。远程和就地维护功能，可以在主站对中压电力载波数据传输装置的参数进行远程设置，也可以通过串口对其参数进行就地设置。

2　现场安装

2.1　主、从节点位置选择

（1）距离要求。优先选择距离无信号台区（从节点）较近，主、从节点之间分支较少的位置作为主节点。主节点台区到各从节点的线路距离均在10km以内。

（2）环境要求。主节点台区应便于车辆通行，易于到达，环境安全性好。尽量选择公变台区，方便停电管理及施工维护。环境合适，便于增加耦合器、表箱及信号线布线等设备安装与维护。

（3）通信要求。主节点台区，移动、联通、电信（使用电信SIM卡时管理机要更换相应的CDMA模块）等至少1家通信服务商的通信信号强度达到稳定上线要求（3信号格以上），信号源台区原终端与主站通信情况稳定，保证主节点台区管理机能够与采集系统主站正常、稳定通信。现场可通过相应SIM卡的手机，验证通信信号强度。

（4）维护管理要求。所选择的主节点台区，与从节点台区处于同一条10kV线路上。该线路为常用（非备用）的线路，主从节点之间尽量避免10kV线路高压开关。所选主节点台区近期无改造、搬迁及拆除等影响台区正常运行的施工计划。

（5）主、从节点安装在同一10kV线路上的变压器处，其中耦合器安装在台区变压器高压侧，管理机及载波机安装在低压侧。

2.2　中压载波设备安装流程图

2.3　中压载波设备安装

（1）电容耦合器的安装。安装位置要求不影响其它设备的维护，便于拆卸检修。电容耦合器周围应有足够的空间，高压带电部分与邻相导线或金属构架的距离要≥200mm，安装支架对地要≥2500mm。电容耦合器的铭牌应位于易观察的一侧。电容耦合器支架应水平安装，不得歪斜。电容耦合器应垂直安装，倾斜要≤15°。

（2）管理机的安装。固定管理机，连接电源线，在台区计量柜中接线盒取一火一零线作为管理机的电源线。管理机工作电源为宽电源设计，220V或100V均能够正常工作。连接固定管理机路由串口转换模块的RS232串口线与主载波机的RS232端子，安装SIM卡、天线。

（3）主载波机的安装。管理机旁边选择合适的位置安装载波机，电源线一般从管理机上取单相电即可，220V、100V电压自适应。连接“载波”端子与电容耦合器的载波信号线，连接主载波机的RS232串口与管理机的路由串口转换模块的串口线。

（4）从载波机的安装。固定从载波机，连接电源线，电源线可接到终端上取单相电即可，220V、100V电压自适应。连接“载波”端子与电容耦合器的载波信号线。从载波机通过以太网口与从终端通过普通网线进行连接，安装完成后以太网线不能裸漏在箱体外^[2]。从载波机连线示意图如图4所示：

图4　从载波机连线示意图

3　终端运行情况

目前，先是在恩平黄家坪水电站、江门狮山林场、开平月山皂幕山水电站试点安装使用。此3个用户计量点位于偏远山区，无GPRS信号，长期采用人工抄表。

（1）试点1：恩平黄家坪水电站，双方人员于2016年12月26日完成台区选点、现场勘察工作，准备安装施工需要的辅材和工具；2016年12月27日完成现场设备安装和通信测试工作。

（2）试点2。江门狮山林场，双方人员于2017年2月26日完成台区选点、现场勘察工作，准备安装施工需要的辅材和工具；2017年02月28日完成现场设备安装和通信测试工作。

（3）试点3。开平月山皂幕山水电站，双方人员于2017年3月23日完成台区选点、现场勘察工作，准备安装施工需要的辅材和工具；2017年3月24日完成现场设备安装和通信测试工作。

安装调试工作结束，稳定运行一段时间后，通过计量自动化主站系统查得从2017年4月1日～2014年7月1日，恩平黄家坪水电站、江门狮山林场、开平月山皂幕山水电站3个终端正常上线，读取终端数据和参数正常（见表1），通信稳定。

表1　各试点终端数据和参数

从表1中3个用户的终端在线数据可知，在线率大幅提升，效果明显。

4　结语

综上所述，中压载波通信技术对于解决计量终端上行通信失效的问题确实起到实质性效用，计量终端的在线率大幅提升。后续将会继续利用中压载波通信技术，陆续对江门市内偏远山区无信号的计量终端进行改造，进一步提高计量终端运维水平。

参考文献

[1]李俊浩．中压配电载波通信技术在配网自动化中的应用研究[D]．广州：华南理工大学，2010.

[2]肖辉，周有庆．中压载波通信技术研究[J]．长沙电力学院学报（自然科学版），2002，（1）．

收稿日期：2017-08-07

作者简介：梁锡彪（1980-），男，广东江门人，广东电网有限责任公司江门供电局工程师，研究方向：电力系统电能计量运行维护。