一種實(shí)現(xiàn)電力寬帶載波互聯(lián)互通的評(píng)估檢測(cè)系統(tǒng)

華立電力科技 陳志軍

1 現(xiàn)狀描述

在人工智能和大數(shù)據(jù)的信息背景下，低壓電力載波用于自動(dòng)抄表行業(yè)已經(jīng)全面推廣和實(shí)施，為電業(yè)行業(yè)用戶用電的第一手?jǐn)?shù)據(jù)采集，提供了實(shí)時(shí)和完整的支持。然而，原來(lái)的窄帶低頻載波存在一系列現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題：如同一區(qū)域內(nèi)，載波方案太多，增加了物質(zhì)管理難度和管理成本；不同載波方案之間無(wú)法互聯(lián)互通，在測(cè)試、生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)需要針對(duì)每種方案各自準(zhǔn)備設(shè)備和工具；載波技術(shù)的差異化發(fā)展造成一些廠商頻繁升級(jí)技術(shù)方案，表廠無(wú)法與其同步，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)使用效果不良。等等諸多的各類問(wèn)題。

為此，國(guó)家電網(wǎng)公司為了避免載波制造廠家太多、各自為政、技術(shù)方案都自成一套、并各自設(shè)置技術(shù)壁壘，提出了在寬帶范圍內(nèi)，不同的載波方案之間，必須做到互聯(lián)互通，以避免在現(xiàn)場(chǎng)工程上不能互換帶來(lái)的重復(fù)投資和建設(shè)的弊端；并為互聯(lián)互通規(guī)范了電力載波通訊行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，于2017年下半年提出了《低壓電力線寬帶載波互聯(lián)互通測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試規(guī)范》，對(duì)單個(gè)的載波模塊進(jìn)行技術(shù)性的入網(wǎng)測(cè)試，以此作為評(píng)定不同廠家的合格指標(biāo)。

然而，單個(gè)模塊或者表計(jì)的測(cè)試，并不能完全替代實(shí)際使用過(guò)程中的真實(shí)工況。特別是在同一區(qū)域，很多不同廠商之間，需要混裝不同方案的載波模塊，以及現(xiàn)場(chǎng)存在衰減、噪聲、頻率凹點(diǎn)時(shí)，能否真實(shí)實(shí)現(xiàn)不同深度的中繼路由的互聯(lián)互通，需要建立一個(gè)有效的模型設(shè)備，來(lái)考核多個(gè)方案之間的真實(shí)通訊狀態(tài)，并記錄每個(gè)廠家的模塊抄表效率。

本文就此提出一個(gè)全新的系統(tǒng)檢測(cè)和評(píng)估方案，并在相應(yīng)的省局進(jìn)行了技術(shù)驗(yàn)證，取得了良好的效果。

2 檢測(cè)內(nèi)容

除了在模塊測(cè)試?yán)锇男阅軠y(cè)試和協(xié)議一致性測(cè)試之外。我們還包含以下幾大類測(cè)試：

2.1 基本互聯(lián)互通測(cè)試

通過(guò)改變集中器和載波表內(nèi)部的不同載波方案，在沒(méi)有中繼和路由的情況下，混合不同載波表的載波模塊（至少三家以上），讓不同方案之間進(jìn)行兼容性的測(cè)試，以驗(yàn)證是否具備該項(xiàng)功能。

表1 兼容測(cè)試

2.2 深度中繼互聯(lián)互通測(cè)試

建立一個(gè)多層中繼的載波網(wǎng)絡(luò)，在不同層級(jí)的中繼層面，使用不同的廠家表計(jì)模塊，用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的集中器模塊，抄讀所有的表計(jì)模塊，是否可以依靠別家的模塊，中繼路由后，送數(shù)據(jù)到最終的集中器內(nèi)部。

表2 深度中繼互聯(lián)互通測(cè)試

2.3 搶占式通訊測(cè)試

在電力系統(tǒng)中，有些重要的事情發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)要主動(dòng)上報(bào)發(fā)生事情的時(shí)間和名稱。假如在同一時(shí)間段內(nèi)，發(fā)送同樣的事情，表計(jì)都要及時(shí)上傳（如電壓跌落）。對(duì)于不同廠家之間的載波方案，就存在信號(hào)競(jìng)爭(zhēng)和退出的協(xié)議處理。如何快速的避免信號(hào)競(jìng)爭(zhēng)，并及時(shí)搶占空閑的載波頻域，是考核不同廠家之間協(xié)議合適與否的關(guān)鍵。

2.4 混合組網(wǎng)抄表效率比對(duì)

在6級(jí)不同中繼層面，同時(shí)放置各自不同的表計(jì)載波模塊，用同一集中器模塊，抄讀所有的表計(jì)。考核不同廠家利用自家組網(wǎng)以及他家的組網(wǎng)能力，把最后一級(jí)表計(jì)的數(shù)據(jù)抄到為依據(jù)，判定每個(gè)廠家所需要的不同時(shí)間。以時(shí)間選最短的為最優(yōu)。

3 實(shí)現(xiàn)途徑

圖1 總系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

建立7個(gè)串聯(lián)相接的表架，每個(gè)表架72個(gè)表位，內(nèi)部可以自由通訊，通過(guò)人工電源網(wǎng)絡(luò)把載波信號(hào)分離，并在通訊線路上增加衰減和白噪聲干擾的方式，使得每個(gè)相鄰的表架之間可以建立載波通訊，而間隔的表架之間不能跨區(qū)域通訊，這樣就建立了具有6級(jí)中繼的測(cè)試模型。

一般來(lái)說(shuō)，載波模塊大于90 dB的信號(hào)衰減，就可以保證不能互相通訊，因此用隔離度大于90Db的電源濾波器當(dāng)做信號(hào)隔離器，能很好的保證每個(gè)表架之間不會(huì)通過(guò)電源供電互相之間串?dāng)_。

調(diào)節(jié)每節(jié)的步進(jìn)衰減器，使得相鄰的衰減值大約在50-70dB之間，而跨級(jí)的衰減就大于90 dB。

在上述功能一和功能三測(cè)試時(shí)，把所有表計(jì)的載波模塊都集中放置到第一個(gè)表架上，以保證沒(méi)有中繼和路由發(fā)生。

在功能二的測(cè)試項(xiàng)中，不同表架需要放置不同的載波模塊。同一表架放置相同廠家的模塊。并且做完一輪測(cè)試后，需要更換代表中繼深度的表架模塊位置。

在功能四的測(cè)試中，每個(gè)表架需要放置相同數(shù)量的各自廠家的模塊，并且是間隔放置，以避免信號(hào)的不一致。

4 結(jié)論

在山西省電力計(jì)量中心，我們按照上述模型，建立了一個(gè)504個(gè)表位的載波現(xiàn)場(chǎng)模擬測(cè)試系統(tǒng)，并對(duì)應(yīng)需求，設(shè)計(jì)了主站控制系統(tǒng)分析軟件，每次可以安排7家不同載波方案的互聯(lián)互通功能檢驗(yàn)，把測(cè)試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提供給相關(guān)的決策部門(mén)，在整個(gè)工程實(shí)施前期，剔除功能落后的對(duì)應(yīng)廠家，并改進(jìn)有部分漏洞的設(shè)計(jì)方案，取得了良好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]《低壓電力線寬帶載波通信互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范》.Q/GDW 11612.1—2016

[2]《低壓電力線寬帶載波互聯(lián)互通測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試規(guī)范》.國(guó)家電網(wǎng)公司計(jì)量中心

[3]《省級(jí)計(jì)量中心寬帶載波通訊測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案》.國(guó)家電網(wǎng)公司計(jì)量中心

[4]《寬帶載波通訊現(xiàn)場(chǎng)互聯(lián)互通測(cè)試方案》.山西省電力計(jì)量中心

[5]《低壓電力線載波通信測(cè)試環(huán)境的研究》.劉恩福，哈爾濱理工大學(xué).2007

[6]《一種載波通信路由測(cè)試裝置的研制》孫洪亮，侯興哲，葉君.《電測(cè)與儀表》2013