中低壓電力載波通信解決方案分析

過(guò)夢(mèng)旦

（蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘇州 215123）

1 現(xiàn)狀分析

目前，無(wú)線通信是目前信息采集的主要通信方式，有專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)和公用網(wǎng)絡(luò)兩種類(lèi)型。但無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)通信在同頻組網(wǎng)時(shí)的通信能力不足，網(wǎng)絡(luò)效率較低，在大規(guī)模組網(wǎng)時(shí)容易受到同頻信號(hào)干擾或者產(chǎn)生交調(diào)干擾，且會(huì)涉及到專(zhuān)用無(wú)線頻段的使用權(quán)問(wèn)題。無(wú)線公網(wǎng)通信則在可靠性和安全性上存在隱患，使用成本較高，且存在高峰期擁堵問(wèn)題和偏遠(yuǎn)地區(qū)信號(hào)較弱的問(wèn)題。另外一種可能的通信方式是光纖通信，但是光纖通信需要敷設(shè)光纜、安裝光通信設(shè)備，工程量大，成本高，維護(hù)管理及后續(xù)擴(kuò)展也比較困難。如果終端裝置處沒(méi)有隨基建敷設(shè)好光纜或預(yù)留通信管道，受市政管理限制較難在市區(qū)重新開(kāi)挖進(jìn)行光纜敷設(shè)，綜合各方面原因架設(shè)難度加大。故光纖通信一般在傳輸數(shù)據(jù)量非常大、傳輸速率要求非常高的主干網(wǎng)絡(luò)使用。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

低壓電力線載波集中抄表系統(tǒng)是集電表數(shù)據(jù)采集、載波傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理以及斷電控制等功能于一身的自動(dòng)化系統(tǒng)。低壓載波通信設(shè)備可以使供電部門(mén)及時(shí)掌握用戶用電情況，檢測(cè)有無(wú)竊電行為，根據(jù)需要進(jìn)行供電監(jiān)控，通過(guò)遠(yuǎn)程抄表節(jié)省抄表的人力和物力。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

中壓載波通信在不改變?cè)邢到y(tǒng)架構(gòu)的前提下，增加相應(yīng)的設(shè)備利用中壓線路傳輸即可完成無(wú)信號(hào)臺(tái)區(qū)的用電信息采集。

3 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

采用中壓載波機(jī)進(jìn)行中壓載波通信，在建設(shè)和使用成本、安裝維護(hù)及可靠性等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。光纖通信在建設(shè)時(shí)需要敷設(shè)光纜，安裝光通信設(shè)備，設(shè)備成本很高。中壓載波通信則不需要鋪設(shè)線路，只需安裝連接設(shè)備和中壓載波即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的通信。在使用成本上，如果使用的是無(wú)線公網(wǎng)，則在運(yùn)行過(guò)程中需要長(zhǎng)期繳納費(fèi)用，費(fèi)用較高。光纖通信雖然屬于有線專(zhuān)網(wǎng)，但是仍需要組織人力來(lái)保證其正常運(yùn)行。而中壓載波通信使用電力部門(mén)自己的電力線作為傳輸通道，無(wú)須繳納費(fèi)用，而且在保障電力正常傳輸?shù)耐瑫r(shí)也能保證載波信號(hào)傳輸通道的暢通，便于維護(hù)。在可靠性方面，無(wú)線通信容易受到外界環(huán)境噪聲的干擾，也容易受到同頻干擾及高峰擁堵等影響。中壓載波通信屬于有線專(zhuān)網(wǎng)通信，受外界干擾較小，更沒(méi)有擁堵的問(wèn)題。在傳輸距離上，光纖通信和無(wú)線通信雖傳輸距離較遠(yuǎn)，但容易受到傳輸路徑或環(huán)境地形的影響。而中壓載波通信則不受傳輸路徑和環(huán)境地形的影響，無(wú)論在什么地方，只要有配電線抵達(dá)即可實(shí)現(xiàn)通信，且其通信傳播速率較為合適。因此，綜合來(lái)看，采用中壓載波機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)集中器與主站系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸，是最經(jīng)濟(jì)、最實(shí)用的選擇。

4 技術(shù)特色

除了實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)介質(zhì)的電壓載波通信外，還具有以下核心技術(shù)：（1）自由路由功能。當(dāng)整體運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)，不需要人為的改變路由功能時(shí)，自由路由功能可以免去從運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)改變從載波參數(shù)，省去人為現(xiàn)場(chǎng)干預(yù)。（2）中繼功能?？梢宰鳛橹欣^設(shè)備將接收到的載波信號(hào)進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)，以延長(zhǎng)載波信號(hào)的傳輸距離。（3）組網(wǎng)通信能力?？梢詫?shí)現(xiàn)多個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)互不干擾的配電線。（4）線路自適應(yīng)功能。耐用性能較好，對(duì)線路方向角度分布可以自動(dòng)識(shí)別跟進(jìn)，抗干擾。中壓載波機(jī)采用先進(jìn)的防雷電路，能夠有效地避免雷擊浪涌的影響。（6）遠(yuǎn)程和就地維護(hù)功能?？稍谥髡緦?duì)中壓載波機(jī)的參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置，也可通過(guò)串口對(duì)其參數(shù)進(jìn)行就地設(shè)置。

5 耦合設(shè)備

中壓線路載波機(jī)是通過(guò)耦合器連接器件發(fā)送信號(hào)到輸電線線上，也可以在輸電線路上收到的載波信號(hào)。目前主要采用兩個(gè)連接器件，卡接型電感耦合器和一體型電感耦合器。

5.1 卡接式電感耦合器

卡接型電感耦合器，這種耦合器比較適合輸電電纜線路，利用其耦合器構(gòu)造不需要其它器件就可以直接安裝卡在電纜外側(cè)，根據(jù)眾所周知的電磁感應(yīng)原理，載波信號(hào)被耦合到電力電纜的屏蔽層和三相芯線。

5.2 一體型電容耦合器

電容耦合器主要應(yīng)用在架空的電力輸電線上，其高壓端部分與電力輸電線直接相連接，主要用于載波信號(hào)的傳輸和切斷發(fā)射頻率。

6 設(shè)備安裝

（1）卡接型電感耦合器的安裝

根據(jù)載波網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，確定了在正確的電力電纜上安裝了連接的感應(yīng)耦合器。

在電力電纜上選擇合適的位置安裝固定抱箍，防止耦合器滑落。

安裝時(shí)，在電源線的外表面上安裝開(kāi)鉗位感應(yīng)耦合器鉤住鴨鉤，掛在鴨鉤上，擰緊外套，和載體連接。

（2）一體型電容耦合器的安裝

根據(jù)組網(wǎng)方案確定安裝線路。

將電容耦合器固定于塔桿上，防止耦合器有晃動(dòng)。

將電容耦合器的低壓側(cè)與載波機(jī)相連。

將電容耦合器的高壓側(cè)與架空線路的一相連接，確定安裝的牢固性。

7 解決方案

根據(jù)用電現(xiàn)狀，使用該方案的解決辦法目前有兩種：

（1）線路上存在有信號(hào)臺(tái)區(qū)的情況

在環(huán)境信號(hào)足夠的輸電線路上，放置在有信號(hào)臺(tái)區(qū)一個(gè)主載波機(jī)，與原件集中器的485口連接。在沒(méi)有信號(hào)的臺(tái)區(qū)放置從載波機(jī)，用一個(gè)不帶有GPRS的集中器與從載波機(jī)相連。然后無(wú)信號(hào)臺(tái)區(qū)集中器的報(bào)文通過(guò)中壓輸電線路傳輸?shù)接行盘?hào)的臺(tái)區(qū)，再通過(guò)有信號(hào)臺(tái)區(qū)的集中器GPRS模塊傳輸報(bào)文給主站系統(tǒng)。主站需要下發(fā)任務(wù)命令時(shí)將報(bào)文傳輸給有信號(hào)的臺(tái)區(qū)，然后有信號(hào)臺(tái)區(qū)的集中器通過(guò)GPRS模塊，再將報(bào)文通過(guò)中壓輸電線路傳輸給無(wú)信號(hào)臺(tái)區(qū)的集中器中。

（2）線路上無(wú)有信號(hào)臺(tái)區(qū)的情況

在環(huán)境信號(hào)較差或者無(wú)信號(hào)的輸電線路上，在有信號(hào)的變電站內(nèi)放置一個(gè)主載波機(jī)與光端機(jī)相連。在所有無(wú)信號(hào)臺(tái)區(qū)各放置一個(gè)從載波機(jī)和無(wú)GPRS模塊的集中器。無(wú)信號(hào)臺(tái)區(qū)過(guò)集中器通過(guò)中壓電力線路將報(bào)文傳輸?shù)阶冸娬緝?nèi)的主載波機(jī)，然后通過(guò)光端機(jī)上傳到主站的光纖通信的數(shù)據(jù)包。主站通過(guò)光纖通信將報(bào)文傳輸變電站，然后通過(guò)中壓輸電線路傳輸?shù)經(jīng)]有信號(hào)的集中器中。

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