配电网自动化中电力线载波通信技术研究分析

杨 雷

（国网四川省电力公司广安供电公司，四川 广安 638000）

0 引 言

随着数字化技术的发展进步，将数字信号或模拟信号以载波形式传递的电力线载波通信技术受到了更多的关注。电力线载波通信技术要整合技术内容和资源，打造更加完整的信号管理模式，保证现代通信运行控制的合理性和规范性。

1 配电网自动化要求

配电网自动化是根据配电网中各个数据信息建立集成化控制模式，从而构建自动化系统，更好地完成配电网和设备的实时性监督工作，提高配电网的统一运行质量。一旦配电网在运行中出现了异常的故障问题，只需结合相关数据信息的情况就能完成故障区域的评估，并结合具体状态落实补救措施，最大限度地缩短停电时间并减小停电面积，以满足用户需求[1]。

首先，配电自动化通信系统对运行条件要求较高。因此，要结合运行标准和技术规范确保运行的可靠性，结合环境情况和运行空间要求，及时落实防雨防潮等工作。特别是一些安装在线柱位置的设备，为确保其运行的稳定性，要设置较好的控制模式，确保其具备较好的抗干扰能力，最大限度地避免高电压和雷电等不良条件对其产生的破坏。

其次，基于运行管理要求，配电网自动化要具备良好的通信功能，并且故障定位处理效果符合要求。尤其是电力线载波通信处理机制，要在关注信号通道情况的同时配置双向通信模块，维持配电网自动化运行的规范性。

最后，配电网自动化远方终端控制设备要符合规范设计要求，维持传输效果的同时，着重控制传输流程，保证配电自动化通信系统运行的稳定性和可靠性，避免隐患因素留存造成不良影响[2]。

为更好地发挥配电网自动化运行的优势，还需要结合配电自动化运行标准建立对应的数据库。由于配电网自动化信息量较大且结构较为复杂，无论是计算机软件还是硬件，要想满足配电自动化系统发展的具体需求，就要在数据库设计环节打造高效的运行空间，将运行模式与专用实时性数据库予以联动，从而建立集成化水平和透明传输功能较好的全网实时性数据控制模式。

2 配电网自动化中电力线载波通信技术要点

在配电网自动化中应用电力线载波通信技术，要结合通信运行环境和自动化控制需求，确保相关技术内容匹配的合理性和可控性。同时，发挥耦合技术优势和通信技术算法的处理作用，维持传输过程的实时性监督，从而更好地推动配电自动化系统的平稳运行。

2.1 耦合技术

对于电网线路而言，为实现载波信号的合理性传递，需要结合技术要求建立完整的控制模式，而耦合技术是非常关键的技术手段。因为电网线路结构较为复杂，各分支节点功能存在差异性，一般是在重要线路上设置阻波器，而阻波器自身的项目投资成本较大，所以要结合线路的运行情况适当落实耦合技术方案。借助计算机仿真软件搭建对应的模拟耦合模型，进一步完成仿真分析[3]。例如，实测信号源阻值设定为Ri（10 Ω），架空线路阻抗数值设置为Zi（310 Ω），对应耦合电容C（3 000 pF），信号频段设置为180～400 kHz，电感数值则为390 H。耦合原件电阻结构如图1所示。

图1 耦合元件电阻结构

依据耦合电路模拟对应的仿真分析试验，可以有效地拦截隔离工频为50 Hz的信号，更好地维持良好的频段运行控制效果。同时，在实际运行空间内能满足高频载波信号在传输频带位置建立有效的实时性传递模式，整体运行时间范围内对应工作内容衰减数值会控制在10 dB以内，充分满足传输管理的需求，保证阻抗参数和信号源内阻参数在约束范围内[4]。

2.2 通信技术算法

为更好地维持配电网自动化运行质量，在应用电力线载波通信技术的过程中，要结合技术规范和可控化管理标准，确保相关联内容得以落实，并充分关注电力线载波通信技术自身的信道特征。因为信道调制技术对信道频率衰落的要求较高，所以在实际技术处理环节中，就要保证算法的准确性和合理性。在传统的处理方案中，主要是借助跳频技术完成相应的分析工作，虽然能实现载波频率自适应切换工作，但是跳频技术处理环节中数据信息自身的传输速率受限，尤其是在电力载波通信要求逐渐增加的背景下，对应的技术问题也会影响实际应用效果和质量[5]。

正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技术（见图2）支持多径效应引发窄带干扰的控制指令，能建立有效的运行模式，更好地控制频率选择性衰落问题造成的影响，匹配完整的运行算法，减少运行安全问题，打造更加稳定且可控的运行空间。同时，OFDM技术的频谱利用率较高。若是将其应用在配电网电力载波通信体系内，能更好地克服电力线路频率衰落产生的隐患现象，为电力通信质量的优化提供保障。

图2 正交频分复用技术符号周期

利用正交频分复用技术可以完成相干测试和非相干检测，借助信道信息对接收端的信道参数予以估计，支持多载波系统差分调制方案运行中低数据速率状态下的控制，更好地建构完整的分析模式，辅助信道管理工作的基础上，建立灵活的应用平台，为电力线载波通信技术运行规范提供支持[6]。

3 配电网自动化中电力线载波通信技术应用

在电力线载波通信技术体系中，中压宽带载波通信技术的应用范围较为广泛，指借助中压配电网建立数据传输载体模式，在10 kV中压馈线的分节点位置安装中压电力线宽带通信设备，从而更好地匹配电感耦合处理机制，将实际传输信号直接耦合在电力线中，为配电网打造高宽带数据通信体系，在网络模型运行过程中，接入配电网的相关信息和控制系统都能在分节点位置进行远程终端处理，确保配电网管理系统通信平台管理的科学性和规范性。基于光纤通信技术自身的稳定性，配电通信建设环节中，借助光纤和中压宽带载波混合组网方案，能有效实现更加经济且合理的建设目标，为配电网自动化系统的多元应用予以保障。

3.1 网络建构

在配电网自动化中应用电力线载波通信技术，要结合中压宽带载波通信网络的运行需求，保证相关网关节点设计的合理性和规范性，统筹升级具体环节，确保建网工作能顺利展开。

第一，将电力光纤支持的变电站、开闭所或其他场合作为中压宽带载波通信网络运行体系的起点，建立相匹配的运行控制模式，维持信息交互运行的稳定性和安全性。同时，在适当位置安装中压宽带载波端设备和电力通信专网完成对接工作，保证信息数据传输能依照实际规范逐步落实，更好地搭建完整的电力光纤和中压宽带载波通道组网模型[7]。

第二，要从端位置完成后续的设计分析，确保分支通信线路运行的稳定性，将中压线路上的变压器、环网柜等作为分支，更好地保证中继设备和终端设备安装的合理性。依据我国目前配电网结构的特点和运行情况，线路存在一定的干扰问题，为减少异常现象对整体布局结构产生的影响，需要设计升级每条分支线路，打造点对点通信距离控制模式，确保中继处理后整条线路端对端通信距离能控制在10 km以内[8]。

第三，待安装结束，要依据实际运行空间和要求配置对应的中压宽带载波电感耦合器，保证信号得以有效耦合处理，更好地减少电缆或架空电力线干扰问题，共同建构完整的信息交互传递模式。同时，要配合使用网管设备完善节点设备的处理工作，匹配完整的频带装置以及通信调试装置，第一时间了解运行过程中存在的问题，以便建立相匹配的控制方案，确保中压宽带载波网设计运行的稳定性。

3.2 信号接入

首先，在沿线配电网线路上设置信息数据和控制系统的远程终端管理体系，一般而言，借助负荷控制、故障检测、无功补偿装置以及大用户电量计量系统能更好地完成数据的汇总，将其应用在后续系统升级环节中，确保海量数据管理控制环节的科学性和规范性，维持中压宽带载波设备标准以太网接口效率。

其次，在接入对应终端设备后，要借助中压宽带载波网络完成信息的传输，并匹配主站设备实现数据的接收，在完成数据管理工作后建立相匹配的数据库，对数据予以汇总统计和分析，更好地制定远动指令，保证配电设备远程控制环节可控且高效，更好地促进配电自动化系统的运行。

最后，中压宽带载波技术能更好地建立电力通信光纤骨干网络，匹配延伸技术和补充备份处理技术，就能在无须布线的状态下为10 kV配电线路自动化管理提供良好的信息传输平台，打造更加完整的信息传输控制模式，提高信息传递的效率和安全性[9]。

3.3 案例分析

以某项目实践为例，建立了地埋屏蔽10 kV配电线路，线路总长500 m。项目运行过程中，在调度大楼内安装了20 Mb/s中压宽带载波端设备，接入后台主站系统，沿线将开关站作为中继点，某住宅小区高压配电室设置为终端。在系统安装后，相关技术部门进行了为期3个月的跟踪数据调研，汇总数据后进行分析对比。通过分析可知，系统整体通信效果较好，运行过程稳定且信号传输质量较高，为住宅小区远程抄表系统提供了良好的信道支持。

4 结 论

在配电网自动化中应用电力线载波通信技术具有重要的研究价值，要结合配电网自动化运行管理需求，打造更加可控的管理模型，发挥电力线载波通信技术的优势作用。电力线载波通信技术能够维持数字化信息传输的及时性和规范性，减少信号传输管理不当产生的隐患问题，为配电网可持续健康发展奠定坚实基础。