电力采集系统中压载波通信技术研究bywei

1、电力采集系统中压载波通信技术研究【摘要】：随着我国互联网、通信技术等相关技术的发展，导致很多传统行业都在进行变革，对于我国的电力系统而言，其也在大力建设智能电网，这样便于对我国电力进行管理和提高电网工作效率，另外，在全国很多地方也在大规模的建设用电信息采集系统。由于电力载波通信技术具有其它技术无法比拟的优势，如其具有很高的可靠性、安全性、在经济性方面表现也很好等，鉴于这种情况，该技术在用电信息平台以及电力采集信息系统建设等方面得到了广泛的应用1。本论文主要阐释了智能电网相关概念、电力载波技术的工作原理和在用电信息采集平台与系统运行当中发挥的作用等内容，希望给相关领域的理论研究与实践运用提供一些

2、理论参考及一些借鉴价值。关键词：智能电网；电力载波；通信技术；电力采集系统1、前言电力事业作为我国的基础产业，对我国的经济发挥着重要的影响作用，另外，我国的工业、人们的生活等都离不开电力，因此，电力行业是我国经济社会的一个非常重要的组成部分 2。随着我国科学技术的发展，电力行业在各个方面取得的成绩也是非常的骄人，其也不断受到各个地方政府等部门的重视。由于用电人员的增加，导致使用电表的用户也在不断的增加，那么，采用传统的人工来对电表数字进行抄写的方式显然是不能够满足现实需求，在某种程度上面也制约了电力企业的发展，另外，也给我国用电信息采集管理方面的作业带来了新的挑战与困难，面临这种制约电力行业发

3、展的瓶颈，只有努力寻找新的出路才能够更好的扭转这种局面，那么，采用用电信息管理系统来对我国电力行业进行管理是一种非常不错的选择，也是未来的大趋势所在。由于诸多学者及专家等对电力载波通信技术进行广泛研究，目前，已经克服了许多该领域的难题，并且取得了不错的成绩。为了能够实现数据信息的高速传播，目前，通过电力载波技术能够实现把现有的电力线路进行充分、并且有效的利用。随着我国电力事业的发展，针对电力线相关的载波通信产品也层出不穷，但是，对于这些载波通信产品是缺乏系统性研究的，也没有对这些产品进行横向和纵向的比较研究，因此，需要我国相关研究人员加强该领域的研究。2、电力线载波通信技术及基本原理2.1电力

4、线载波通信技术作业原理电力线载波通信技术是一种直接将电力线路作为电力通信线路完成通信作业的信道，可以完成信号调制到高频载波的一种通信形式3。在上个世纪二十年代初期，在军事领域首先出现了电力线载波通信技术，之后，该技术被广泛应用，另外，由于电力线载波通信技术具有许多的优势，如路由是非常的合理、在通信方式上面其是非常经济性的、在传输通道上面也是非常的可靠等，因此，其逐渐受到人们的认可，并被广泛应用到各行各业。由于载波通信技术存在应用领域的差异，故可以把载波通信技术可分为高压、中压和低压载波4，本论文主要是针对中压载波技术来进行研究及分析的。信号处理器调制解调器信号放大电路信号耦合网络中压电力网络图

5、2-1 电力线载波通信技术（中压）工作原理从上图2-1可以知道，对于电力载波通信（中压）系统而言，它主要是由五个部分来组成的：对于信号处理器，主要是用于发送、接收相关的电力线载波信号，并且对相关的数据信号进行处理；对于调制解调器，当频谱的位置出现偏移等现象时，就会通过调制解调器来对频谱进行搬移，从而使得其位置移动到正确合理的位置，通过这一系列的动作就会把解调信号转变成已调信号，且完成调制过程；对于信号放大电路，它主要是对中压载波的通信性能进行提升，因为在电力线载波解调的过程中对于电力信号而言，其衰减幅度是比较大的，故通过信号放大电路来阻止其衰减幅度是非常必要的；对于信号耦合网络而言，它主要是为

6、了提高电力系统的抗干扰方面的能力，通过采用该方法可以把已调信号耦合至电力线，这样，电路就会与电力网进行分离；对于中压电力网络而言，它主要是对载波模块的数据传输进行负责。2.2电力线载波通信特点电力载波通信（中压）具有如下特点：如果配电网中负荷情况非常复杂，就会导致对频率进行选择；如果出现脉冲干扰，就会导致大幅度的信号衰减现象发生。电力线载波通信技术（中压）主要分为两种，即传统的频带传输、以及扩频通信技术。对于传统频带传输技术，它主要是利用相位键控、频率键控等来进行操作的5。目前，在我国很多的企业都经常采用的扩频技术主要有，线性调频（Chirp）、直接序列扩频（DSSS）、以及正交频分复用（OF

7、DM）等 6。2.3 载波通信的适用范围及技术指标对于载波通信技术来讲，它的适用范围主要包括：电力用户多、用电容量小、计量点比较分散、布线也比较困难的范围内等，如商业密集区。电力线载波通信作为本地通信的一种，主要应用于集中器与采集器与载波电能表之间的数据传输。载波通信的技术指标见下表2.1所示。表2.1 载波通信技术指标3、在用电信息采集系统中应用载波通信技术3.1用电采集系统介绍就现阶段而言，对于我国许多的居民用电依然采取传统的人工抄电表的方式来进行，这样就显得效率很低下，而且增加了工人的工作量等。随着我国社会的快速发展，以及居民及工业等对用电需求量的增加，导致该种模式的弊端显现出来了，为了

8、提高对用电的管理等，采用自动抄表技术也是一种必然趋势。下图3-1为修改后的电力数据信息采集平台的相关管理内容。图3-1修订后管理体系内容3.2载波通信技术在用电信息采集系统中的应用如果想要把载波通信技术（中压）应用到电力采集系统中，那么，就需要经历四个环节，分别为技术研究、少量试点、大规模试点、大规模使用四个环节9。对于技术研究阶段而言，它主要是在1980年到2002年之间。在这个时期，许多公司都在对载波通信技术进行研究，并且也取得了一定的成绩。对FSK、PSK等调式方法都进行了大量研究及应用等，由于受当时条件的限制，大多数的研究都是为了实现集中器与台区内全部电能表稳定可靠的对点通信，然而该种

9、技术在当前是无法实行的。对于少量试点阶段而言，它主要是在2002年到2006年之间。通过大量实践研究表明，对于技术研究阶段得到的点对点直接通信是不能够实现的，在该段时期内，相关研究人员已把研究重点转移到自动中继技术上面来了，通过不断努力，对于该技术的研究也取得一定的成效，在电力抄收的成功率上面效果也非常显著。对于大规模试点阶段而言，它主要是在2006年至今期间，在这个时间内，对于中压载波抄表技术来讲，不管是从技术还是从市场等方面都受到很多的关注。就市场层面来讲，在很多省市等都开始制定相关技术标准；就技术层面来讲，已产生各种不同的无线、播载技术。对于大规模试用阶段，在2009年的时候，我国相关部

10、门对电力行业标准进行重新制定，在这个时期也对中压集中抄表终端型式进行了定义，新标准使得电力信息数据系统得到了广泛应用，已经成为电力采集系统技术中的核心部分12。4、电力线载波远程抄表系统的实现4.1系统的总体设计对于电力线载波的主站系统，其主要包括报表工作站、通讯工作站等17。对于通讯工作站，它主要是采用如下通信方式（如光纤、无线传输等）来实现通信。下图4-1为系统总体结构设计示意图。图4-1 系统总体结构设计图4.2 系统硬件设计4.2.1 系统硬件工作原理系统硬件的工作原理如下图4-2所示。图4-2 系统硬件原理框图4.2.2 载波通信部分对于载波通信模块而言，它是以扩频通信技术原理作为理

11、论基础的，它需要完成的工作就是对载波信息进行调制解调，它的主要功能就是将电力线上面的载波信息解调为数字信息等18。它的解调原理如下图4-3所示。图 4-3 电力载波终端工作原理示意图5、载波产品在用电信息采集中的运用实验室模拟测试对于本论文所进行的载波通信技术实验，主要选择了4家在该领域比较具有代表性的公司来进行的，它们分别为A、B、C、D公司，关于这四家公司的相关技术指标见下表5.1所示。测试过程主要包括三个阶段，实验模拟、实验室通信性能测试、以及自动上报功能测试13。表5.1测评企业产品信息表该实验的测试步骤主要包括两个：在无干扰和衰减情况下来进行载波通信技术的测试、以及在+50dB的情况

12、下来进行衰减测试。对于这两个实验步骤，它们所采用的方法是一样的，即采用二十个电能表、一个集中器，通过这些硬件来构筑一个波载通信技术平台，利用该平台可以对电力采集系统抄表的正确性、稳定性等相关方面进行测量 14。通过该实验得到的测试结果分析如下：如表5.2、表5.3所示：表5.2抄读成功率统计表表5.3抄读数据正确率通过对上述载波通信产品进行相关测试（如通信性能、实验模拟测试等），可以很明显的看出，在国内和国外很多关于电网的研究中，采用FSK调制方式、或者采用载波率比较高的方法来进行实验研究，所取得的效果是非常好的，这更进一步的促进了我国电力行业用电采集信息系统的发展，并且，在对电力抄收效果方面表现是非常好的 15。6、结束语随着我国电网技术的快速发展，其越来越面向智能化的方向来发展了，因而，在我国电力行业广泛使用用电信息平台也是很寻常的事情了，故载波通信技术在电力行业的发展中起着非常重要的作用。因此，通过对电力线载波通信技术进行更加深入的研究，不仅具有实用价值，而且对电力线载波通信技术的发展提供了指引。参考文献：1 赵东亚. 电力线载波通讯技术在用电信息采集系统中的应用D.华北电力大学,2014（13）:189-194.2 李荣幸. 低压电力线载波通信技术在用电信息采集系统