過夢旦

（蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘇州 215123）

1 現(xiàn)狀分析

目前，無線通信是目前信息采集的主要通信方式，有專用網(wǎng)絡(luò)和公用網(wǎng)絡(luò)兩種類型。但無線專網(wǎng)通信在同頻組網(wǎng)時的通信能力不足，網(wǎng)絡(luò)效率較低，在大規(guī)模組網(wǎng)時容易受到同頻信號干擾或者產(chǎn)生交調(diào)干擾，且會涉及到專用無線頻段的使用權(quán)問題。無線公網(wǎng)通信則在可靠性和安全性上存在隱患，使用成本較高，且存在高峰期擁堵問題和偏遠(yuǎn)地區(qū)信號較弱的問題。另外一種可能的通信方式是光纖通信，但是光纖通信需要敷設(shè)光纜、安裝光通信設(shè)備，工程量大，成本高，維護(hù)管理及后續(xù)擴(kuò)展也比較困難。如果終端裝置處沒有隨基建敷設(shè)好光纜或預(yù)留通信管道，受市政管理限制較難在市區(qū)重新開挖進(jìn)行光纜敷設(shè)，綜合各方面原因架設(shè)難度加大。故光纖通信一般在傳輸數(shù)據(jù)量非常大、傳輸速率要求非常高的主干網(wǎng)絡(luò)使用。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

低壓電力線載波集中抄表系統(tǒng)是集電表數(shù)據(jù)采集、載波傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理以及斷電控制等功能于一身的自動化系統(tǒng)。低壓載波通信設(shè)備可以使供電部門及時掌握用戶用電情況，檢測有無竊電行為，根據(jù)需要進(jìn)行供電監(jiān)控，通過遠(yuǎn)程抄表節(jié)省抄表的人力和物力。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

中壓載波通信在不改變原有系統(tǒng)架構(gòu)的前提下，增加相應(yīng)的設(shè)備利用中壓線路傳輸即可完成無信號臺區(qū)的用電信息采集。

3 技術(shù)優(yōu)勢

采用中壓載波機(jī)進(jìn)行中壓載波通信，在建設(shè)和使用成本、安裝維護(hù)及可靠性等方面具有顯著優(yōu)勢。光纖通信在建設(shè)時需要敷設(shè)光纜，安裝光通信設(shè)備，設(shè)備成本很高。中壓載波通信則不需要鋪設(shè)線路，只需安裝連接設(shè)備和中壓載波即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的通信。在使用成本上，如果使用的是無線公網(wǎng)，則在運(yùn)行過程中需要長期繳納費(fèi)用，費(fèi)用較高。光纖通信雖然屬于有線專網(wǎng)，但是仍需要組織人力來保證其正常運(yùn)行。而中壓載波通信使用電力部門自己的電力線作為傳輸通道，無須繳納費(fèi)用，而且在保障電力正常傳輸?shù)耐瑫r也能保證載波信號傳輸通道的暢通，便于維護(hù)。在可靠性方面，無線通信容易受到外界環(huán)境噪聲的干擾，也容易受到同頻干擾及高峰擁堵等影響。中壓載波通信屬于有線專網(wǎng)通信，受外界干擾較小，更沒有擁堵的問題。在傳輸距離上，光纖通信和無線通信雖傳輸距離較遠(yuǎn)，但容易受到傳輸路徑或環(huán)境地形的影響。而中壓載波通信則不受傳輸路徑和環(huán)境地形的影響，無論在什么地方，只要有配電線抵達(dá)即可實(shí)現(xiàn)通信，且其通信傳播速率較為合適。因此，綜合來看，采用中壓載波機(jī)來實(shí)現(xiàn)集中器與主站系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸，是最經(jīng)濟(jì)、最實(shí)用的選擇。

4 技術(shù)特色

除了實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)介質(zhì)的電壓載波通信外，還具有以下核心技術(shù)：（1）自由路由功能。當(dāng)整體運(yùn)行發(fā)生故障時，不需要人為的改變路由功能時，自由路由功能可以免去從運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)改變從載波參數(shù)，省去人為現(xiàn)場干預(yù)。（2）中繼功能?？梢宰鳛橹欣^設(shè)備將接收到的載波信號進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)，以延長載波信號的傳輸距離。（3）組網(wǎng)通信能力?？梢詫?shí)現(xiàn)多個邏輯網(wǎng)絡(luò)互不干擾的配電線。（4）線路自適應(yīng)功能。耐用性能較好，對線路方向角度分布可以自動識別跟進(jìn)，抗干擾。中壓載波機(jī)采用先進(jìn)的防雷電路，能夠有效地避免雷擊浪涌的影響。（6）遠(yuǎn)程和就地維護(hù)功能。可在主站對中壓載波機(jī)的參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置，也可通過串口對其參數(shù)進(jìn)行就地設(shè)置。

5 耦合設(shè)備

中壓線路載波機(jī)是通過耦合器連接器件發(fā)送信號到輸電線線上，也可以在輸電線路上收到的載波信號。目前主要采用兩個連接器件，卡接型電感耦合器和一體型電感耦合器。

5.1 卡接式電感耦合器

卡接型電感耦合器，這種耦合器比較適合輸電電纜線路，利用其耦合器構(gòu)造不需要其它器件就可以直接安裝卡在電纜外側(cè)，根據(jù)眾所周知的電磁感應(yīng)原理，載波信號被耦合到電力電纜的屏蔽層和三相芯線。

5.2 一體型電容耦合器

電容耦合器主要應(yīng)用在架空的電力輸電線上，其高壓端部分與電力輸電線直接相連接，主要用于載波信號的傳輸和切斷發(fā)射頻率。

6 設(shè)備安裝

（1）卡接型電感耦合器的安裝

根據(jù)載波網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，確定了在正確的電力電纜上安裝了連接的感應(yīng)耦合器。

在電力電纜上選擇合適的位置安裝固定抱箍，防止耦合器滑落。

安裝時，在電源線的外表面上安裝開鉗位感應(yīng)耦合器鉤住鴨鉤，掛在鴨鉤上，擰緊外套，和載體連接。

（2）一體型電容耦合器的安裝

根據(jù)組網(wǎng)方案確定安裝線路。

將電容耦合器固定于塔桿上，防止耦合器有晃動。

將電容耦合器的低壓側(cè)與載波機(jī)相連。

將電容耦合器的高壓側(cè)與架空線路的一相連接，確定安裝的牢固性。

7 解決方案

根據(jù)用電現(xiàn)狀，使用該方案的解決辦法目前有兩種：

（1）線路上存在有信號臺區(qū)的情況

在環(huán)境信號足夠的輸電線路上，放置在有信號臺區(qū)一個主載波機(jī)，與原件集中器的485口連接。在沒有信號的臺區(qū)放置從載波機(jī)，用一個不帶有GPRS的集中器與從載波機(jī)相連。然后無信號臺區(qū)集中器的報文通過中壓輸電線路傳輸?shù)接行盘柕呐_區(qū)，再通過有信號臺區(qū)的集中器GPRS模塊傳輸報文給主站系統(tǒng)。主站需要下發(fā)任務(wù)命令時將報文傳輸給有信號的臺區(qū)，然后有信號臺區(qū)的集中器通過GPRS模塊，再將報文通過中壓輸電線路傳輸給無信號臺區(qū)的集中器中。

（2）線路上無有信號臺區(qū)的情況

在環(huán)境信號較差或者無信號的輸電線路上，在有信號的變電站內(nèi)放置一個主載波機(jī)與光端機(jī)相連。在所有無信號臺區(qū)各放置一個從載波機(jī)和無GPRS模塊的集中器。無信號臺區(qū)過集中器通過中壓電力線路將報文傳輸?shù)阶冸娬緝?nèi)的主載波機(jī)，然后通過光端機(jī)上傳到主站的光纖通信的數(shù)據(jù)包。主站通過光纖通信將報文傳輸變電站，然后通過中壓輸電線路傳輸?shù)經(jīng)]有信號的集中器中。

[1] 武國良，于春慶，于海洋等.低壓電力線載波通信噪聲分析及模型建立[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017（1）：89-90.

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