中低压电力载波通信解决方案分析

过梦旦

（苏州工业园区职业技术学院，苏州 215123）

1 现状分析

目前，无线通信是目前信息采集的主要通信方式，有专用网络和公用网络两种类型。但无线专网通信在同频组网时的通信能力不足，网络效率较低，在大规模组网时容易受到同频信号干扰或者产生交调干扰，且会涉及到专用无线频段的使用权问题。无线公网通信则在可靠性和安全性上存在隐患，使用成本较高，且存在高峰期拥堵问题和偏远地区信号较弱的问题。另外一种可能的通信方式是光纤通信，但是光纤通信需要敷设光缆、安装光通信设备，工程量大，成本高，维护管理及后续扩展也比较困难。如果终端装置处没有随基建敷设好光缆或预留通信管道，受市政管理限制较难在市区重新开挖进行光缆敷设，综合各方面原因架设难度加大。故光纤通信一般在传输数据量非常大、传输速率要求非常高的主干网络使用。

2 系统架构

低压电力线载波集中抄表系统是集电表数据采集、载波传输、数据存储、数据通信、数据处理以及断电控制等功能于一身的自动化系统。低压载波通信设备可以使供电部门及时掌握用户用电情况，检测有无窃电行为，根据需要进行供电监控，通过远程抄表节省抄表的人力和物力。

图1 系统架构

中压载波通信在不改变原有系统架构的前提下，增加相应的设备利用中压线路传输即可完成无信号台区的用电信息采集。

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。

4 技术特色

除了实现点对点介质的电压载波通信外，还具有以下核心技术：（1）自由路由功能。当整体运行发生故障时，不需要人为的改变路由功能时，自由路由功能可以免去从运营商网络改变从载波参数，省去人为现场干预。（2）中继功能。可以作为中继设备将接收到的载波信号进行中继转发，以延长载波信号的传输距离。（3）组网通信能力。可以实现多个逻辑网络互不干扰的配电线。（4）线路自适应功能。耐用性能较好，对线路方向角度分布可以自动识别跟进，抗干扰。中压载波机采用先进的防雷电路，能够有效地避免雷击浪涌的影响。（6）远程和就地维护功能。可在主站对中压载波机的参数进行远程设置，也可通过串口对其参数进行就地设置。

5 耦合设备

中压线路载波机是通过耦合器连接器件发送信号到输电线线上，也可以在输电线路上收到的载波信号。目前主要采用两个连接器件，卡接型电感耦合器和一体型电感耦合器。

5.1 卡接式电感耦合器

卡接型电感耦合器，这种耦合器比较适合输电电缆线路，利用其耦合器构造不需要其它器件就可以直接安装卡在电缆外侧，根据众所周知的电磁感应原理，载波信号被耦合到电力电缆的屏蔽层和三相芯线。

5.2 一体型电容耦合器

电容耦合器主要应用在架空的电力输电线上，其高压端部分与电力输电线直接相连接，主要用于载波信号的传输和切断发射频率。

6 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。

7 解决方案

根据用电现状，使用该方案的解决办法目前有两种：

（1）线路上存在有信号台区的情况

在环境信号足够的输电线路上，放置在有信号台区一个主载波机，与原件集中器的485口连接。在没有信号的台区放置从载波机，用一个不带有GPRS的集中器与从载波机相连。然后无信号台区集中器的报文通过中压输电线路传输到有信号的台区，再通过有信号台区的集中器GPRS模块传输报文给主站系统。主站需要下发任务命令时将报文传输给有信号的台区，然后有信号台区的集中器通过GPRS模块，再将报文通过中压输电线路传输给无信号台区的集中器中。

（2）线路上无有信号台区的情况

在环境信号较差或者无信号的输电线路上，在有信号的变电站内放置一个主载波机与光端机相连。在所有无信号台区各放置一个从载波机和无GPRS模块的集中器。无信号台区过集中器通过中压电力线路将报文传输到变电站内的主载波机，然后通过光端机上传到主站的光纤通信的数据包。主站通过光纤通信将报文传输变电站，然后通过中压输电线路传输到没有信号的集中器中。

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