滕海峰

（國(guó)網(wǎng)遼寧電力有限公司盤錦供電分公司，遼寧 盤錦 124000）

電力載波技術(shù)解決無(wú)線二次壓降通訊障礙的分析

滕海峰

（國(guó)網(wǎng)遼寧電力有限公司盤錦供電分公司，遼寧 盤錦 124000）

實(shí)際工作中，通過(guò)使用電力載波技術(shù)對(duì)無(wú)線二次壓降測(cè)試儀的數(shù)據(jù)通訊方式改造，使其能更好地適用于高屏蔽場(chǎng)合，保障通訊質(zhì)量，提高無(wú)線二次測(cè)試儀的應(yīng)用范圍。本文將改造方案和改造方法進(jìn)行介紹，為在工作中遇到相同問(wèn)題時(shí)提供思路。

電力載波技術(shù)；無(wú)線二次壓降測(cè)試儀；通訊

1 項(xiàng)目背景

現(xiàn)在電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展很快，但是電能計(jì)量綜合誤差偏大卻仍然存在。電能計(jì)量綜合誤差是由電流互感器、電壓互感器的綜合誤差、電壓互感器二次導(dǎo)線壓降所引起的計(jì)量誤差、電度表的誤差所組成。其中，電壓互感器二次壓降的誤差所占的比重較大，尤其是投入使用年限較長(zhǎng)的變電站更為嚴(yán)重。為了減少由于電壓互感器所帶來(lái)的誤差，我國(guó)電能計(jì)量裝置的有關(guān)檢定規(guī)程和有關(guān)技術(shù)法規(guī)，均嚴(yán)格要求電壓互感器二次回路壓降引起的誤差必須準(zhǔn)確、及時(shí)、可靠地測(cè)量出來(lái)。

在變電站中的電能表與電壓互感器通常距離較遠(yuǎn)，過(guò)長(zhǎng)的二次導(dǎo)線與在中間環(huán)節(jié)的多處端子，由于導(dǎo)線阻抗大與端子接觸不良，引起了表計(jì)端子上電壓小于PT二次端電壓幅值和相位的角度不一致，從而帶來(lái)了較大的電能計(jì)量誤差。因?yàn)殡娔苡?jì)量回路是用來(lái)進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算和進(jìn)行電量損失考核的，所以應(yīng)該按相關(guān)規(guī)程要求，按時(shí)對(duì)運(yùn)行中的電壓互感器二次回路電壓降定期檢測(cè)。

二次壓降測(cè)量分為直接測(cè)量法和間接測(cè)量法。

直接測(cè)量法，所使用的互感器校驗(yàn)儀法是最常用、準(zhǔn)確的測(cè)量方法，但是其缺點(diǎn)是需由互感器二次端子處，單獨(dú)引出長(zhǎng)電纜線至電能表電壓端子處，這樣由于電纜過(guò)長(zhǎng)有時(shí)這條電壓測(cè)試線還需要跨越道路，如無(wú)人看守，來(lái)往車輛有將線軋壞引起短路故障的可能，所以很不安全，同時(shí)還費(fèi)時(shí)費(fèi)力。目前國(guó)內(nèi)電壓互感器二次壓降測(cè)試儀生產(chǎn)廠大都采用這種方法。

間接測(cè)量法是對(duì)電能表端與互感器二次端子間的電壓?jiǎn)为?dú)測(cè)量并進(jìn)行比對(duì)的測(cè)量方法。目前無(wú)線監(jiān)測(cè)儀法就屬于間接測(cè)量法，采用了調(diào)制解調(diào)原理，由主機(jī)與分機(jī)兩部分組成，分別測(cè)量電能表側(cè)與電壓互感器側(cè)電壓值，并計(jì)算出兩端電壓間的比差和角差。由于通訊易受干擾，數(shù)據(jù)傳輸不可靠且誤差較大是其最大缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是不需另鋪臨時(shí)長(zhǎng)電纜線。

2 無(wú)線二次壓降儀的概況及存在問(wèn)題

無(wú)線二次壓降/負(fù)荷測(cè)試儀完全取代原有的普通二次壓降 /負(fù)荷測(cè)試儀的所有功能，并且采用無(wú)線測(cè)試的方式，可完成三相三線、三相四線不同方式互感器的二次壓降的測(cè)試，主機(jī)和分機(jī)采用無(wú)線通訊方式，準(zhǔn)確測(cè)試PT二次壓降及比差、角差大，精度也能達(dá)到有線測(cè)試的水平。

無(wú)線方式PT二次壓降測(cè)試時(shí)，無(wú)需拉線和GPS模塊同步?？稍赑T側(cè)和電能側(cè)同時(shí)觀察測(cè)量數(shù)據(jù)。在電磁環(huán)境惡劣的情況下，可用光電隔離的485通訊線代替無(wú)線通訊模塊測(cè)試PT二次壓降。不過(guò)我們?cè)趯?shí)際的使用中情況并不是很理想，在220kV變電廠區(qū)，由于現(xiàn)場(chǎng)屏蔽較多，造成信號(hào)很不好，而且其較長(zhǎng)的天線來(lái)回移動(dòng)也影響安全。如果使用有線或光纜就需要重新布線，所以也很麻煩。不過(guò)該儀器還有個(gè)串行口可以進(jìn)行通訊，因只限于近距離使用，由于220kV變電廠區(qū)到控制室有100多米長(zhǎng)，所以無(wú)法直接使用。我們發(fā)現(xiàn)每個(gè)變電所的戶外控制箱都有工作電源，于是可以利用這個(gè)電源，使用電力載波通訊來(lái)解決主機(jī)與分機(jī)之間的通訊。

3 原理及解決方案

縱觀整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程，我們經(jīng)歷了可行性研究、開(kāi)發(fā)實(shí)施、試運(yùn)行、正式運(yùn)行等階段。

3.1 數(shù)據(jù)通訊的結(jié)構(gòu)及原理

現(xiàn)在通訊的媒介主要是有線和無(wú)線兩種，有線傳輸包括：電力載波、光纖通信；無(wú)線傳輸包括微波、特高頻等。

3.2 220kV以上電力系統(tǒng)變電所具有的通訊條件和選擇

因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)對(duì)無(wú)線設(shè)備干擾大，在技術(shù)方面解決很困難。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)也沒(méi)有專用的通訊電纜和光纜，想用這兩種通訊方式就得重新鋪設(shè)。不過(guò)我們發(fā)現(xiàn)在每個(gè)接線端子箱都有三相工作電源，所以就可以利用電力載波通訊解決通訊障礙的問(wèn)題。

3.3 解決方案

（1）電力載波解決二次壓降儀通訊的問(wèn)題。我們要在主機(jī)和分機(jī)間使用相同的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備。并要選用通訊質(zhì)量?jī)?yōu)秀的硬件設(shè)備，來(lái)降低誤碼率，保證通訊的質(zhì)量。因?yàn)榈蛪簞?dòng)力電路上存在噪聲大、時(shí)變性影響大、信號(hào)衰明顯等干擾因素，這些問(wèn)題導(dǎo)致誤碼率高，通信質(zhì)量下降。為更好解決誤碼率高還要采用一些糾錯(cuò)能力強(qiáng)的編譯碼方案，這樣才能更有效地將通訊傳輸中發(fā)生干擾的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效糾錯(cuò)，以保證數(shù)據(jù)完整可靠。但是糾錯(cuò)能力太強(qiáng)的編譯碼方案有可能使得數(shù)據(jù)冗余度增加，從而導(dǎo)致運(yùn)算時(shí)間長(zhǎng)，進(jìn)而使通信效率降低，所以對(duì)處理器的運(yùn)算能力要求很嚴(yán)格，控制性能也較苛刻。為提升運(yùn)算能力與控制性能，我們選用了技術(shù)較為成熟的LP2132單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理器，電力線載波通信專用調(diào)制芯片也比較多，通過(guò)比較，我們同樣選擇了與數(shù)據(jù)處理器芯片配合較好的，電力載波通訊模塊SGSTHOMSON公司的ST7538，作為通信芯片，并采用RS232來(lái)完成電平轉(zhuǎn)換。

（2）二次壓降測(cè)試儀與載波通訊的流程。當(dāng)電壓互感器二次壓降測(cè)試儀的數(shù)據(jù)由主機(jī)的通信設(shè)備發(fā)出。經(jīng)RS232來(lái)完成電平轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)存入單片機(jī)處理中的內(nèi)存中，經(jīng)LP2132編碼后，再經(jīng)過(guò)ST7538進(jìn)行通信調(diào)制，最后耦合器將信號(hào)輸送到低壓動(dòng)力線上。在低壓動(dòng)力線的另一端，分機(jī)接的耦合器收到信號(hào)后，經(jīng)LP2132單片機(jī)解碼糾錯(cuò)，RS232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后到通信接口，最后到通信設(shè)備中。這樣就完成了主機(jī)與分機(jī)的一次單項(xiàng)通訊。當(dāng)分機(jī)接到主機(jī)的數(shù)據(jù)后按照主機(jī)的要求，返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)。這樣就完成了電壓互感器校驗(yàn)儀的一次信號(hào)傳輸。要得到一次有效的誤差數(shù)據(jù)結(jié)果要按電壓二次壓降校驗(yàn)儀所設(shè)計(jì)的程序來(lái)進(jìn)行多次調(diào)用相關(guān)的數(shù)據(jù)完成。

（3）系統(tǒng)硬件的連接。LP2132通過(guò)RS232與通信設(shè)備之間進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換,而ST7538與LP2132之間是通過(guò)SPI口來(lái)完成的。ST7538通過(guò)耦合器與低壓動(dòng)力線鏈接。

4 創(chuàng)新點(diǎn)及難易復(fù)雜程度

由于使用電力載波技術(shù)作為測(cè)試設(shè)備的主要通訊信道，首先要對(duì)電力載波的通訊技術(shù)有多方面的了解。其次要了解設(shè)備的通訊情況和原理。只有了解多方面的知識(shí)后才可以制定通訊設(shè)備的形式和頻段的選擇。

5 運(yùn)行情況

目前，該設(shè)備經(jīng)過(guò)改造后在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用很方便，通訊效果很穩(wěn)定。比起以前無(wú)線的方式通訊速度很快，而且數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度有很大提高。

6 經(jīng)濟(jì)效益和推廣應(yīng)用前景

（1）省工省時(shí)。該設(shè)備在通訊效果不好時(shí)可以使用有線信道進(jìn)行通訊。但是，鋪設(shè)光纜需要很大的工作量和很多資金。而且其光纜在日后的使用并不多，會(huì)造成資源浪費(fèi)。

（2）安全使用電力載波后，WXYJ-H型無(wú)線二次壓降/負(fù)荷測(cè)試儀得到了更廣泛的應(yīng)用，無(wú)需直接測(cè)差。電壓互感器二次壓降的直接測(cè)差法有互感器校驗(yàn)儀法、小量限高內(nèi)阻電壓表法和相位伏安表法等，這樣由于線路過(guò)長(zhǎng)有可能引起不必要的短路故障。

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