电力载波技术解决无线二次压降通讯障碍的分析

滕海峰

（国网辽宁电力有限公司盘锦供电分公司，辽宁 盘锦 124000）

电力载波技术解决无线二次压降通讯障碍的分析

滕海峰

（国网辽宁电力有限公司盘锦供电分公司，辽宁 盘锦 124000）

实际工作中，通过使用电力载波技术对无线二次压降测试仪的数据通讯方式改造，使其能更好地适用于高屏蔽场合，保障通讯质量，提高无线二次测试仪的应用范围。本文将改造方案和改造方法进行介绍，为在工作中遇到相同问题时提供思路。

电力载波技术；无线二次压降测试仪；通讯

1 项目背景

现在电网技术发展很快，但是电能计量综合误差偏大却仍然存在。电能计量综合误差是由电流互感器、电压互感器的综合误差、电压互感器二次导线压降所引起的计量误差、电度表的误差所组成。其中，电压互感器二次压降的误差所占的比重较大，尤其是投入使用年限较长的变电站更为严重。为了减少由于电压互感器所带来的误差，我国电能计量装置的有关检定规程和有关技术法规，均严格要求电压互感器二次回路压降引起的误差必须准确、及时、可靠地测量出来。

在变电站中的电能表与电压互感器通常距离较远，过长的二次导线与在中间环节的多处端子，由于导线阻抗大与端子接触不良，引起了表计端子上电压小于PT二次端电压幅值和相位的角度不一致，从而带来了较大的电能计量误差。因为电能计量回路是用来进行贸易结算和进行电量损失考核的，所以应该按相关规程要求，按时对运行中的电压互感器二次回路电压降定期检测。

二次压降测量分为直接测量法和间接测量法。

直接测量法，所使用的互感器校验仪法是最常用、准确的测量方法，但是其缺点是需由互感器二次端子处，单独引出长电缆线至电能表电压端子处，这样由于电缆过长有时这条电压测试线还需要跨越道路，如无人看守，来往车辆有将线轧坏引起短路故障的可能，所以很不安全，同时还费时费力。目前国内电压互感器二次压降测试仪生产厂大都采用这种方法。

间接测量法是对电能表端与互感器二次端子间的电压单独测量并进行比对的测量方法。目前无线监测仪法就属于间接测量法，采用了调制解调原理，由主机与分机两部分组成，分别测量电能表侧与电压互感器侧电压值，并计算出两端电压间的比差和角差。由于通讯易受干扰，数据传输不可靠且误差较大是其最大缺点。优点是不需另铺临时长电缆线。

2 无线二次压降仪的概况及存在问题

无线二次压降/负荷测试仪完全取代原有的普通二次压降 /负荷测试仪的所有功能，并且采用无线测试的方式，可完成三相三线、三相四线不同方式互感器的二次压降的测试，主机和分机采用无线通讯方式，准确测试PT二次压降及比差、角差大，精度也能达到有线测试的水平。

无线方式PT二次压降测试时，无需拉线和GPS模块同步。可在PT侧和电能侧同时观察测量数据。在电磁环境恶劣的情况下，可用光电隔离的485通讯线代替无线通讯模块测试PT二次压降。不过我们在实际的使用中情况并不是很理想，在220kV变电厂区，由于现场屏蔽较多，造成信号很不好，而且其较长的天线来回移动也影响安全。如果使用有线或光缆就需要重新布线，所以也很麻烦。不过该仪器还有个串行口可以进行通讯，因只限于近距离使用，由于220kV变电厂区到控制室有100多米长，所以无法直接使用。我们发现每个变电所的户外控制箱都有工作电源，于是可以利用这个电源，使用电力载波通讯来解决主机与分机之间的通讯。

3 原理及解决方案

纵观整个开发过程，我们经历了可行性研究、开发实施、试运行、正式运行等阶段。

3.1 数据通讯的结构及原理

现在通讯的媒介主要是有线和无线两种，有线传输包括：电力载波、光纤通信；无线传输包括微波、特高频等。

3.2 220kV以上电力系统变电所具有的通讯条件和选择

因为现场对无线设备干扰大，在技术方面解决很困难。同时现场也没有专用的通讯电缆和光缆，想用这两种通讯方式就得重新铺设。不过我们发现在每个接线端子箱都有三相工作电源，所以就可以利用电力载波通讯解决通讯障碍的问题。

3.3 解决方案

（1）电力载波解决二次压降仪通讯的问题。我们要在主机和分机间使用相同的数据通讯设备。并要选用通讯质量优秀的硬件设备，来降低误码率，保证通讯的质量。因为低压动力电路上存在噪声大、时变性影响大、信号衰明显等干扰因素，这些问题导致误码率高，通信质量下降。为更好解决误码率高还要采用一些纠错能力强的编译码方案，这样才能更有效地将通讯传输中发生干扰的数据进行有效纠错，以保证数据完整可靠。但是纠错能力太强的编译码方案有可能使得数据冗余度增加，从而导致运算时间长，进而使通信效率降低，所以对处理器的运算能力要求很严格，控制性能也较苛刻。为提升运算能力与控制性能，我们选用了技术较为成熟的LP2132单片机作为数据处理器，电力线载波通信专用调制芯片也比较多，通过比较，我们同样选择了与数据处理器芯片配合较好的，电力载波通讯模块SGSTHOMSON公司的ST7538，作为通信芯片，并采用RS232来完成电平转换。

（2）二次压降测试仪与载波通讯的流程。当电压互感器二次压降测试仪的数据由主机的通信设备发出。经RS232来完成电平转换，将数据存入单片机处理中的内存中，经LP2132编码后，再经过ST7538进行通信调制，最后耦合器将信号输送到低压动力线上。在低压动力线的另一端，分机接的耦合器收到信号后，经LP2132单片机解码纠错，RS232进行电平转换后到通信接口，最后到通信设备中。这样就完成了主机与分机的一次单项通讯。当分机接到主机的数据后按照主机的要求，返回相应的数据。这样就完成了电压互感器校验仪的一次信号传输。要得到一次有效的误差数据结果要按电压二次压降校验仪所设计的程序来进行多次调用相关的数据完成。

（3）系统硬件的连接。LP2132通过RS232与通信设备之间进行电平转换,而ST7538与LP2132之间是通过SPI口来完成的。ST7538通过耦合器与低压动力线链接。

4 创新点及难易复杂程度

由于使用电力载波技术作为测试设备的主要通讯信道，首先要对电力载波的通讯技术有多方面的了解。其次要了解设备的通讯情况和原理。只有了解多方面的知识后才可以制定通讯设备的形式和频段的选择。

5 运行情况

目前，该设备经过改造后在现场应用很方便，通讯效果很稳定。比起以前无线的方式通讯速度很快，而且数据准确度有很大提高。

6 经济效益和推广应用前景

（1）省工省时。该设备在通讯效果不好时可以使用有线信道进行通讯。但是，铺设光缆需要很大的工作量和很多资金。而且其光缆在日后的使用并不多，会造成资源浪费。

（2）安全使用电力载波后，WXYJ-H型无线二次压降/负荷测试仪得到了更广泛的应用，无需直接测差。电压互感器二次压降的直接测差法有互感器校验仪法、小量限高内阻电压表法和相位伏安表法等，这样由于线路过长有可能引起不必要的短路故障。

TP802

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1671-0711（2017）06（下）-0103-02