低压电力载波采集成功率影响因素浅析

低压电力载波采集成功率影响因素浅析

赵恩堃

国网天津市电力公司宁河供电分公司天津市301500

摘要：经济在不断的发展，社会在不断的进步，低压电力线载波采集成功率是用电信息采集系统建设的基础，主要梳理和分析了用电信息采集系统建设过程中影响低压电力线载波采集成功率的因素，提出了很多切实可行的解决建议和意见。

关键词：用电信息；采集系统；电力线载波；采集成功率

引言：

现行阶段，由集中器、采集器、通信媒介以及主站系统组建的系统是我国低压台区所采用的用电信息采集系统模式。信道媒介分为上行和下行通道。集中器和主站系统的连接通道叫做上行通道，其远程数据传输技术的可靠性已无疑虑；连接集中器与采集器的通道则叫做下行通道，有无线和有线两种方式，而低压抄表的关键问题就在于此。低压载波抄表和微功率无线抄表是下行通道的两种主要实现方式；而有线方式包括光纤网络抄表和485总线抄表两种形式。

1电力载波的含义

电力载波全程为电力载波通信技术（PowerLineCommunication，PLC），电力载波主要是指电力系统所特有的通信方式，主要是指通过对现有电力线的运用，再经过载波的方式来对实现数字信号的模拟或者处理，从而提升传输的一种技术防范。在电力线的传播中，为了提升数据传输的可靠性，运用合适的物理层调制解调技术可以说有着非常重要的作用。直接序列扩频（DSSS）、FSK以及跳频扩频（FHSS）等均是较常见的调制解调技术。其中DSSS主要是通过对低速的数据进行扩展，使其能够迅速达到高速码流层，从而促使传输速度的提升；FSK则主要是指经由一对频率来实现对二进制数据流的传输，其能够占用相对较窄的带宽；FHSS则主要是通过一组频率再经由相应的规律来实现对数据的跳变从而达到数据的传输。上述三种技术中，FHSS与DSSS均会占据相对较宽的频带，并且能够相对较好的实现对频率选择性的干扰，而在接收端的处理上，则标志着其噪声宽带相对较宽；而其最大的特点是并不需要对网络进行重新架设，只需要通过电线就能够实现数据的快速传输。

2工程施工

2.1485接线

采集终端和智能电能表的485端子接线错误是工程施工主要错误之一，表现在接线错误、导线裸露、短路断路、接触松动等方面。按照规范要求，接入电能表的485导线应采用RVVP0.5mm2的屏蔽双绞线，表箱间485导线采用RVVP0.75mm2的屏蔽双绞线，使用插片或搪锡或冷压接头，保证接触良好。为减少由于不匹配引起的反射、吸收噪声、抑制噪声干扰，不得将485总线的屏蔽层断开。采用规范双色双绞线，避免使用同色线导致485端子接反的情况发生。施工人员要善于使用万用表等辅助设备判断电表和采集器485端子的通断情况。

2.2安装位置

对于低压电力线载波通信而言，采集成功率受到传输距离，信号衰减的影响巨大，因此，设备的安装位置显得尤为重要。集中器一般要求安装在变压器附近，尽量靠近整个台区的中心位置，采集半径尽量小于500m。采集器的安装须考虑楼层单元表计数量以及485导线的长度，避免超出有效通信范围，影响通信稳定性，1只采集器最多可以连接32只智能电表，智能电表的安装位置尽量集中，每5～10只电表可共用1只表箱，便于485端子接线，电表的分布尽量均匀，保证有效的载波中继能力，对于线路末端或中间有空杆较多的电表，应适当加装中继表。

2.3设备安装

（1）卡接型电感耦合器的安装根据载波网络的设计，确定了在正确的电力电缆上安装了连接的感应耦合器。在电力电缆上选择合适的位置安装固定抱箍，防止耦合器滑落。安装时，在电源线的外表面上安装开钳位感应耦合器钩住鸭钩，挂在鸭钩上，拧紧外套，和载体连接。（2）一体型电容耦合器的安装根据组网方案确定安装线路。将电容耦合器固定于塔杆上，防止耦合器有晃动。将电容耦合器的低压侧与载波机相连。将电容耦合器的高压侧与架空线路的一相连接，确定安装的牢固性。

2.4载波通信

低压电力线载波抄表虽然是最符合电力系统特点的用电信息采集方案，即使在10kV以上的高压电力线上应用也可以取得比较好的效果。但由于低压侧信息传输技术尚未成熟，特别是针对220/380V的低压电力线，与高压电力线载波通信有较大区别，突出表现为信号衰减强、噪声干扰大、阻抗复杂、时变性强等特点，这些因素都直接影响到采集成功率，具体表现在4个方面。1）信号衰减低压电力线载波抄表系统中，载波节点多，电力线距离越长，信号衰减越剧烈。电力线是非均匀不平衡的传输线，接在上面的负载的阻抗也不均衡，所以信号会遇到反射、驻波等复杂现象，且对于低压电力线路而言，三相电源所接的负载大小和性质各不相同，所以同样强度的信号在三个相位上的衰减也不同。2）随机变化由于低压电力线直接面向电力用户，用户接入负载的情况十分复杂，难以预测，干扰“因时而变”和“因地而变”，这也使电力线载波通信仍然面临很多技术难题。此外，一些自然因素也影响着电力线载波通信的稳定性和可靠性，雷电干扰便是其中之一。雷电干扰分为直接雷击和感应雷击。虽然低压线路本身具有避雷措施，且安装于断路器内部，直接遭受雷击的几率很小，但感应雷击可以穿越保护，产生浪涌过电压，干扰通信效果，甚至损害载波设备。随机变化的特性还表现在同一电网的不同位置，甚至在同一个位置的不同时段，其衰减值相差很大，并且随着频率的上升，衰减也随之增大。这也成为限制低压电力线载波通信发展的主要难题之一。3）阻抗复杂阻抗特性是干扰电力线传输的又一主要因素，实验表明，电力线的输入阻抗与频率有着密切的关系，低压电力线上的输入阻抗随着频率的变化而剧烈变化，可以从0.1Ω变化至100Ω，变化范围超过了1000倍。目前，低压台区阻抗和频率的主要特点包括：地域差异较大，如城乡结合部线路的阻抗变化范围比城区大；相同时间，不同位置的阻抗频率特性和变化趋势差别较大；相同位置，不同时间的阻抗频率特性和变化趋势差别较大。而且输入阻抗随频率的变化并不符合随频率的增大而减小的变化规律，而是甚至出现与之相反的特性，这是由于电力线上连接了各种复杂的负载，这些负载与电力线本身组合成许多的共振电路，在共振频率及其附近频率上形成低阻抗区，同时由于负载会随机通断，所以在不同时间和位置，电力线上的输入阻抗会发生较大幅度的改变。这些特点都须在选择载波通信方案和排除通信故障时，因地制宜，综合考虑台区的布线方式、使用年限、线路材质等因素。4）噪声干扰低压电力线上广泛存在的强噪声是限制载波数据传输质量的主要障碍之一。在低压电网中，噪声干扰主要来自普通居民家用电器，如交直流两用电视、带可控硅的调光器等设备产生的随机噪声、平滑噪声及工频谐波噪声等。

3技术优势

采用中压载波机进行中压载波通信，在建设和使用成本、安装维护及可靠性等方面具有显著优势。光纤通信在建设时需要敷设光缆，安装光通信设备，设备成本很高。中压载波通信则不需要铺设线路，只需安装连接设备和中压载波即可实现稳定可靠的通信。在使用成本上，如果使用的是无线公网，则在运行过程中需要长期缴纳费用，费用较高。光纤通信虽然属于有线专网，但是仍需要组织人力来保证其正常运行。而中压载波通信使用电力部门自己的电力线作为传输通道，无须缴纳费用，而且在保障电力正常传输的同时也能保证载波信号传输通道的畅通，便于维护。在可靠性方面，无线通信容易受到外界环境噪声的干扰，也容易受到同频干扰及高峰拥堵等影响。中压载波通信属于有线专网通信，受外界干扰较小，更没有拥堵的问题。在传输距离上，光纤通信和无线通信虽传输距离较远，但容易受到传输路径或环境地形的影响。而中压载波通信则不受传输路径和环境地形的影响，无论在什么地方，只要有配电线抵达即可实现通信，且其通信传播速率较为合适。因此，综合来看，采用中压载波机来实现集中器与主站系统间的数据传输，是最经济、最实用的选择。

结语

电力载波技术在自动抄表系统中的应用价值是有大量的科学研究成果作支撑的。目前来看，抗干扰性能和传输距离是成功应用载波技术的瓶颈。电力行业是一个极大的系统，复杂多变，各种问题层出不穷，既要有扎实的基础理论研究，同是也可以借鉴其他行业的相似技术特点，以创新性思维来突破思维的局限性。随着电力载波技术的不断深耕，电力载波抄表技术的广泛应用将指日可待。

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