張曉晨

摘 要：本文基于用電信息采集系統(tǒng)，對(duì)其非常重要的組成部分電力載波技術(shù)進(jìn)行了研究，首先明確了其含義和作業(yè)原理，再對(duì)其運(yùn)行過程以及所能夠?qū)崿F(xiàn)的主要功能進(jìn)行了概括，并對(duì)其用電信息系統(tǒng)中的應(yīng)用作出了探討，最后通過試驗(yàn)對(duì)電力載波技術(shù)的優(yōu)越性進(jìn)行了體現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：用電信息采集系統(tǒng)；電力載波技術(shù)；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.159

1 電力載波技術(shù)與其基本原理分析

1.1 電力載波的含義

電力載波全程為電力載波通信技術(shù)（Power Line Communication，PLC），電力載波主要是指電力系統(tǒng)所特有的通信方式，主要是指通過對(duì)現(xiàn)有電力線的運(yùn)用，再經(jīng)過載波的方式來對(duì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的模擬或者處理，從而提升傳輸?shù)囊环N技術(shù)防范。

在電力線的傳播中，為了提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，運(yùn)用合適的物理層調(diào)制解調(diào)技術(shù)可以說有著非常重要的作用。直接序列擴(kuò)頻（DSSS）、FSK以及跳頻擴(kuò)頻（FHSS）等均是較常見的調(diào)制解調(diào)技術(shù)[1]。其中DSSS主要是通過對(duì)低速的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展，使其能夠迅速達(dá)到高速碼流層，從而促使傳輸速度的提升；FSK則主要是指經(jīng)由一對(duì)頻率來實(shí)現(xiàn)對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)流的傳輸，其能夠占用相對(duì)較窄的帶寬；FHSS則主要是通過一組頻率再經(jīng)由相應(yīng)的規(guī)律來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的跳變從而達(dá)到數(shù)據(jù)的傳輸。上述三種技術(shù)中，F(xiàn)HSS與DSSS均會(huì)占據(jù)相對(duì)較寬的頻帶，并且能夠相對(duì)較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率選擇性的干擾，而在接收端的處理上，則標(biāo)志著其噪聲寬帶相對(duì)較寬；而其最大的特點(diǎn)是并不需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新架設(shè)，只需要通過電線就能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳輸。

1.2 電力載波技術(shù)作業(yè)原理

通常情況下，可將電力載波技術(shù)視為可經(jīng)由電力線路來實(shí)現(xiàn)電力通信的一種通信作業(yè)的信道，同時(shí)還可將其更為簡單地理解為，可確保電力線路正常運(yùn)轉(zhuǎn)的一種通信信道，同時(shí)其還可對(duì)相關(guān)信號(hào)作出相應(yīng)的調(diào)制，從而使其能夠達(dá)到高頻載波的一種通信模式。早在20年代初期，電力載波技術(shù)就已經(jīng)出現(xiàn)并迅速得到廣泛運(yùn)用，其主要具有路由合理性、傳輸通道可靠性以及通信方式經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，這使得電力載波技術(shù)在運(yùn)用的過程中，得到了各個(gè)領(lǐng)域的共同認(rèn)可。根據(jù)不同領(lǐng)域，可將電力載波技術(shù)劃分三大類，分別為低壓、中壓以及高壓電力載波，本研究主要對(duì)低壓電力載波進(jìn)行探討。

根據(jù)圖1來看，低壓電力載波技術(shù)主要由五個(gè)部分共同組合而成，分別為信號(hào)處理器、調(diào)制解調(diào)器、信號(hào)放大電路、信號(hào)耦合網(wǎng)絡(luò)以及低壓電力網(wǎng)絡(luò)，其中信號(hào)處理器能夠迅速向電力線載快速發(fā)送大量的信號(hào)，其能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行控制，同時(shí)還能夠?qū)Ψ答伒男盘?hào)進(jìn)行接受，可以說是信息數(shù)據(jù)處理中非常重要的代碼信號(hào)；調(diào)制解調(diào)器則主要實(shí)現(xiàn)頻譜的搬移作用，其能夠?qū)㈩l譜調(diào)解到最佳的位置，同時(shí)還可將調(diào)制器的信號(hào)迅速轉(zhuǎn)化為已經(jīng)調(diào)制的信號(hào)。因電力衰減的幅度相對(duì)較大，為此，對(duì)低壓載波通信性能進(jìn)行提升至關(guān)重要，還必須確保系統(tǒng)抗干擾能力得到更好的提升，這就需要對(duì)已經(jīng)調(diào)節(jié)信號(hào)經(jīng)由耦合電路器來使其與電力線耦合，從而促使電力網(wǎng)與電路實(shí)現(xiàn)有效分離；低壓電力網(wǎng)絡(luò)主要對(duì)載波模塊進(jìn)行傳輸進(jìn)行負(fù)責(zé)。

2 載波采集模式的工作過程及實(shí)現(xiàn)的功能

2.1 工作過程

載波采集器在工作的過程中，其主要經(jīng)由電能表來實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)參數(shù)F10的自動(dòng)更新，同時(shí)一定程度上對(duì)集中器進(jìn)行同步。當(dāng)集中在完成更新處理之后，其會(huì)對(duì)主站的相關(guān)事件進(jìn)行上報(bào)，此時(shí)主站能夠?qū)Σ杉鞯牡刂芬约半娔鼙磉M(jìn)行自動(dòng)召測(cè)，主站主要是結(jié)合召測(cè)的表地址，采集器地址主要是經(jīng)由SG186營銷信息技術(shù)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)載波采集器以及電能表先關(guān)數(shù)據(jù)的獲取和檔案的構(gòu)建，在完成檔案的建設(shè)之后，其會(huì)再次將集中器以及采集器之間的關(guān)系迅速反饋至營銷信息技術(shù)系統(tǒng)。

2.2 載波采集模式可實(shí)現(xiàn)的功能

2.2.1 負(fù)荷監(jiān)測(cè)

在對(duì)相應(yīng)電量數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取的過程中，載波采集器能夠?qū)⒂脩舻乃矔r(shí)電壓、有功以及電流等相關(guān)數(shù)據(jù)迅速傳輸?shù)街髡?，從而在Web應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行顯示，主站能夠經(jīng)由客戶每日的負(fù)荷來完成某客戶有點(diǎn)信息曲線的制定，同時(shí)還能夠?qū)φ麄€(gè)臺(tái)區(qū)的用電信息曲線進(jìn)行迅速的獲取，并因此為其提供更為準(zhǔn)確的負(fù)荷實(shí)測(cè)以及有序有電等相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.2.2 抄讀電量

抄讀電量可以說是載波采集器非常基礎(chǔ)的功能，其那個(gè)能夠經(jīng)由AB RS485線路來實(shí)現(xiàn)對(duì)電能表電量電壓相關(guān)信息的儲(chǔ)備和獲取，同時(shí)還能夠經(jīng)由集中器將其快速傳輸?shù)角爸脵C(jī)中，主站則能夠根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示在相應(yīng)的Web 頁面上。癮集中器能夠進(jìn)行相應(yīng)命令的發(fā)布，采集器即可在固定的時(shí)間對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，并且在抄表人員可通過抄表列日即可經(jīng)由抄表流程來實(shí)現(xiàn)對(duì)主站內(nèi)儲(chǔ)存近日或者當(dāng)日零點(diǎn)信息的自動(dòng)獲取，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)抄表人員工作量的有效控制，同時(shí)還能夠?qū)⒊碇芷诳刂频阶畹偷臓顟B(tài)。

2.2.3 用電監(jiān)控

當(dāng)某日或者某月用戶的電量出現(xiàn)非常異常的情況時(shí)，其能夠結(jié)合相關(guān)計(jì)算方法提示工作人員相關(guān)情況，并作出預(yù)警處理，以便工作人員和檢查人員及時(shí)了解該用戶的用電情況，調(diào)查其是否出現(xiàn)斷相、斷電、違約用電等情況，提升用電的監(jiān)控質(zhì)量和效率。

2.2.4 欠費(fèi)控制

隨著全國各地廣泛推行新一代的智能電表，載波采集器也能夠與該電表進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并經(jīng)由通信協(xié)議將相關(guān)用戶欠費(fèi)情況及時(shí)傳輸至主站，并命令智能表結(jié)合信號(hào)情況對(duì)用戶實(shí)施停電處理，在用戶付清了相關(guān)費(fèi)用之后，主站會(huì)發(fā)出相關(guān)命令。在現(xiàn)代化電網(wǎng)的建設(shè)過程中，智能電網(wǎng)也在逐步普及，而載波采集器的運(yùn)用可極大程度提升其電費(fèi)回收效率和質(zhì)量，并實(shí)現(xiàn)更加現(xiàn)代化的有效管理。

3 電力載波技術(shù)在用電信息采集系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 技術(shù)研究階段

在這個(gè)時(shí)間段為上世紀(jì)80年代到2002年前后停止，在此階段不少公司都紛紛著手開始了電力載波技術(shù)的研究。并在對(duì)電力載波技術(shù)的應(yīng)用中，對(duì)各種調(diào)制方式進(jìn)行嘗試，包括PSK、FSK等；同時(shí)不斷地進(jìn)行擴(kuò)頻通信和窄帶通信的嘗試。但就總體情況而言，技術(shù)研究階段，人們將更多的精力都集中到了集中器上，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了與臺(tái)區(qū)內(nèi)所有電能表可靠性的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，最后經(jīng)過大量的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，受限于技術(shù)水平使得這些想法均無法得到有效展現(xiàn)。

3.2 少量試點(diǎn)階段

此階段主要為2002-2006，這個(gè)過程中，業(yè)內(nèi)已經(jīng)普遍表明點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信時(shí)無法實(shí)現(xiàn)的，不少研究部門紛紛將重點(diǎn)放到了自動(dòng)中繼技術(shù)層面上，在經(jīng)過長時(shí)間的研究，最終取得了不少成果，從而促使電力抄收率得到了非常顯著的提升。在這個(gè)階段中，試點(diǎn)作業(yè)的數(shù)量相對(duì)于初期有了很大程度的提升，并且得到了較為滿意的實(shí)踐成果。

（下轉(zhuǎn)第143頁）

（上接第181頁）

3.3 大規(guī)模試點(diǎn)階段

該階段主要為2006年以后，不管是在市場(chǎng)，還是在技術(shù)上，都紛紛開始重視起低壓集抄技術(shù)。不少省市投入了大量的資金用于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定，為該項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用和推廣奠定基礎(chǔ)；而在技術(shù)層面上，則相繼出現(xiàn)了無限、播載技術(shù)[2]。

3.4 大規(guī)模試用階段

該階段為2009年至今，隨著對(duì)低壓集中抄表的深入研究，國家對(duì)此出臺(tái)了規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)對(duì)用電通信協(xié)議等相關(guān)文件進(jìn)行了規(guī)范，從而實(shí)現(xiàn)了集中抄表終端上下通信協(xié)議的規(guī)范化。隨著新標(biāo)準(zhǔn)的普及，電力載波技術(shù)也在用電信息系統(tǒng)中得到了更好的推廣，并成為了其非常關(guān)鍵的組成部分。

4 電力載波技術(shù)在用電信息采集中的運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室模擬測(cè)試

本次實(shí)驗(yàn)分別選取了具有代表性的1號(hào)、2號(hào)公司，這兩家公司的主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

測(cè)試方法：實(shí)施+50dB衰減測(cè)試，無衰減以及干擾的條件下進(jìn)行測(cè)試。上述各項(xiàng)測(cè)試的方法相同，主要是通過30個(gè)電能表和1個(gè)集中器來組建一個(gè)載波通信平臺(tái)，并經(jīng)由該系統(tǒng)來實(shí)施抄表。

測(cè)試結(jié)果：見表2與表3。

根據(jù)上述測(cè)試結(jié)果來看，通過運(yùn)用PSK調(diào)制方式以及載波頻率較高的手段，均能夠達(dá)到相對(duì)較為理想的效果。

5 結(jié)語

隨著我國智能化發(fā)展速度的加快，電網(wǎng)的建設(shè)也快速進(jìn)入到智能化的階段，這使得用電信息采集系統(tǒng)與平臺(tái)均得到了大范圍的普及，作為用電信息系統(tǒng)中非常重要的組成部分，電力載波技術(shù)在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)通信上發(fā)揮了重要的作用。為此，繼續(xù)加大對(duì)電力載波技術(shù)的深入探索，在提高用電信息系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量和效率上均有直觀重要的作用，而其應(yīng)用也必然成為未來電力發(fā)展的主要趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝志坤.用電信息采集系統(tǒng)中低壓電力線載波通信技術(shù)的應(yīng)用探析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（05）：25.

[2]王勇.電力系統(tǒng)配電管理中用電信息采集系統(tǒng)的應(yīng)用[J].中國電業(yè)（技術(shù)版），2014（02）：37-40.