低壓電力載波技術在居民集中抄表係統中的應用

　　近年來，隨著電力係統兩網改造工作的逐漸推進，“一戶一表，抄表到戶”及“城鄉同網同價”等政策的貫徹實施，電力用戶數量急劇膨脹，用電網絡日益龐大。目前低壓用電居民用戶數量大、分布廣、抄表強度大，傳統的人工抄表容易出現誤抄、漏抄的情況，而且現場故障和異常情況難以及時發現，線損分析和管理困難，難以滿足現在的用電管理需要。隨著計算機信息技術、通訊網絡技術的不斷發展，有效地開發、應用網絡信息技術，解決這一矛盾，在電力行業中出現了基於現代通訊技術的集中抄表係統，其通信方式有RS485總線傳輸、無線傳輸、低壓電力線載波等方式。

　　2幾種常用通信方式對比（低壓電力載波技術在居民集中抄表係統中的應用）

　　集抄係統中，上層及中層通訊網所涉及的通訊量不會很大，組網形式也比較簡單，技術也較成熟，關鍵在於采用何種通訊將大量的居民電能表電量數據傳送到集中器，可以采用的方式有：

　　（1）無線方式

　　由於居民電表數量大，單戶用電量較少，這就表明，不可能采用無線通信來從動輒數以十萬計的電能表向集中器傳送數據，這樣的成本電力企業負擔不起，而且也是不經濟的。

　　（2）串行通信總線

　　目前廣泛應用的RS-485總線，具有傳輸速率高、技術成熟的優勢，被成功地應用於變電站抄表中，但是麵對數量大、分布廣的居民用戶就有點顯得力不從心了。首先在安裝時需鋪設RS-485總線，施工難度大；其次RS-485總線的驅動能力有限，抄收的用戶數量有限，需采用多個采集終端方能解決；再者維護困難，一旦某個采集點發生485總線短接的情況，則會出現整個傳輸網絡癱瘓，查找困難。因此RS-485總線隻適合小麵積範圍的使用環境，不能滿足大麵積使用的需求。

　　（3）低壓電力線載波

　　低壓電力線載波就是利用現有的低壓電力線做為通信信道的一種通信方式。此方式具備多種優點，係統實現簡單，成本低、工程量小、免專門維護、組網靈活、擴容容易，易於規劃和使用，是一種比較可行的通信方式。但載波通信技術也存在缺陷：低壓電力線阻抗特性和衰減特性複雜多變、噪聲乾擾大，如果要在實踐中得到應用，必須作大的投入去研究和解決。

　　3應用低壓電力線載波通訊技術的解決方案（低壓電力載波技術在居民集中抄表係統中的應用）

　　為解決低壓電力載波通信技術的缺陷，我們做了大量的研究，低壓電力線上的輸入阻抗與所傳輸的信號頻率密切相關。在冇有負載時，電力線相當於一根均勻分布的傳輸線。由於分布電感和分布電容的影響，輸入阻抗會隨著頻率的增大而減小。當在電力線上有負載時，所有頻率的輸入阻抗都會減小。但是由於負載類型的不同，使不同類型的阻抗變化也不同，所以實際情況非常複雜，甚至使輸入阻抗的變化不可預測。

　　高頻信號在低壓電力線上的衰減是低壓電力線載波通信遇到的又一個實際困難。對高頻信號而言，低壓電力線是一根非均勻分布的傳輸線，各種不同性質的負載在這根線的任意位置隨機的連接或斷開。因此高頻信號在低壓電力線上的傳輸必然存在衰減。

　　影響居民集中抄表係統正常使用的另一個不確定因素是乾擾。居民小區低壓電力網中的乾擾主要來自居民家用電器，如交直流兩用電機、電視、帶可控矽的調光器等產生的隨機噪聲、平滑噪聲及工頻諧波噪聲等。

　　通過以上討論，我們可以看到，低壓電力線上的信號衰減特性和乾擾特性非常複雜，而且隨機性、時變性大，難以找到一個較為準確的解析式或數學模型加以描述。綜上所述，由於在低壓電力線上存在諸多使載波信號的信噪比急劇下降的因素，使得載波信號難以在一個供電區域內較好地傳輸，必須采用多種技術措施，才能構造出性能滿足實際需要的載波抄表係統。

　　為此，基於擴頻數據壓縮寬頻通訊理論的電力線載波通訊技術，被應用於低壓電力線抄表係統。其主要技術特點是：

　　（1）數據壓縮傳輸：低壓電網乾擾嚴重，乾擾信號具有隨機性、無規律性等特點，如果儘量壓縮數據，使傳輸時間儘量減少，可以減少信號受乾擾的概率，並且提高了通信的效率。

　　（2）寬頻傳輸：寬頻傳輸技術能夠降低傳輸信號的輻值，且不在某單一頻點上傳輸信息，通過尋找低乾擾頻段，可以得到較好的通信質量，並且由於不同電能表在不同時刻以不同的頻段發送數據，減少了同頻乾擾的概率。

（3）自動增益控製：擴頻通信方式抗乾擾能力強，目前得到廣泛的應用，擴頻方式理論上比較先進，但是，采用傳統的擴頻技術在低壓電力線上傳輸信號由於各種限製難以克服遠距離傳輸的困難，因此，通過自動增益控製技術、接力通訊技術、自動中繼技術彌補了這方麵的不足，有效地延長傳輸距離。

　　（4）接力通訊：接力通訊技術能夠在特彆惡劣的通訊環境下，使每一個終端成為其他終端的接力站，以確保穩定可靠的傳輸，避開乾擾的影響。

　　（5）實時中繼：實時中繼則是自動尋找*佳的信號中繼點，通過該點載波模塊實現信號的中繼，可以解決較遠距離的信號傳輸。

　　在實際應用中，通過采取以上措施，較好地解決了信號的衰減和噪聲的乾擾問題。

　　4低壓電力載波技術在電業局集抄係統的實用化應用

　　目前，基於擴頻數據壓縮寬頻通訊理論的電力線載波通訊技術被應用於電業局居民集中抄表係統，該係統現已覆蓋城區的6個小區9個台變，共計2263戶。自2004年投入運行到現在，運行情況良好、實用化程度高。

　　4.1電業局載波集中抄表的組網模式及建設規模（低壓電力載波技術在居民集中抄表係統中的應用）

　　圖1居民集抄低壓電力載波一體化模式圖
　該組網模式中的單/三相電能表，包含了內置式的低壓電力線載波通訊功能模塊，具有一體化、安裝方便、不易受到人為破壞、維護簡單等特點。

　　電業局集抄係統建設規模：

　　表1電業局集抄係統建設規模表

　　4.2產生的經濟效益分析

　　整個項目自2004年底完成安裝工作，2005年上半年處於邊運行邊調試的狀態，調試過程就已經逐步顯示出良好的效益，至2005年7月完成現場及主站功能測試，經統計，實施片區的線損率與去年同期相比，均有了大幅度的下降，取得了較為明顯的經濟效益，詳見表2。

　　表2線損效益統計表

　　4.3管理效益分析

　　通過電力線載波集中抄表的應用，可以大大提高電力營銷管理的現代化水平，其帶來的社會效益和經濟效益也是十分顯著的。歸納起來，主要有以下幾點：

　　（1）降低了抄表的管理成本

　　改變落後、陳舊、古板的人工抄表計費模式，實現了抄表方式的技術**，降低了人工抄表的人力投入，如10萬戶居民用戶，原抄表和管理人員有40-80人，年費用近100多萬元。而使用居民集中抄表係統後扣除每年的通信費用可以節省管理成本近80萬元。

　　（2）工作效率大幅提高

　　采用該係統後，抄表人員已做到足不出戶就可讀取實時電能表的數據，在減少了人力投入的情況下大大提高了工作效率。

　　（3）線路運行可靠率大為加強

　　由於本集抄係統具有客戶用電異常警示功能，對於客戶停電或發生異常事件能迅速作出反應，這使得維護人員可以在*短的時間內到達現場進行處理，提高了事故預防和故障處理的主動性，不僅可在*大限度內為電力企業挽回停電損失，也給用電客戶帶來了極大的方便。

　　5結束語（低壓電力載波技術在居民集中抄表係統中的應用）

　　電業局低壓電力載波抄表係統自2004年建成運行以來取得了較好的效果。本係統利用低壓電力線網絡作為集抄的通訊介質，采用了數據壓縮傳輸技術、寬頻傳輸技術和自適應跟蹤技術，克服了電力網中阻抗小，信號衰減大；乾擾信號強；負荷重、變化大；網架結構複雜等困難，成功地解決了低壓電力載波的技術難點。該係統不僅解決了抄表問題，而且還可實現用電監測、供電質量監測、功率、電壓測量、線損及三相平衡統計等功能。產生了良好的經濟效益和管理效益，它可以作為電力係統中自動抄表係統的一部分，發揮自動、及時、準確的優勢。