摘要：近十几年来，国内外的低压集抄技术突飞猛进，从人工手工抄表，发展到485抄表方式，再到电力线载波抄表方式。电力线载波技术因具有无需重复铺设线路、覆盖范围广等诸多优点而具有极大的应用前景。基于此，作者结合自身工作经验，对低压电力线载波集中抄表系统进行简要分析，以期电力线载波技术得到更好的推广和应用。
关键词：低压集抄；载波；应用
引言
目前，低压区用电信息采集通信技术面临的问题：（1）通信成本较高；（2）数据错误率高，成功率有待提升；（3）无完备的施工工艺，缺少规范的接线流程；（4）后续维护工作繁杂；（5）现场无线信号干扰因素较多。电力载波通信以电力线作为信道媒介，投资小，操作简单，结构无冗余，日渐受到人们的重视。以这种方式组建的抄表系统将采集器采集到的电能表数据传给集中器，再由其转给主站，而不需要重建信道媒介，节省了资源。此过程中省去了通信媒介重新架设所需要的资源，加深了初涉此类研究课题的相关研究人员对以电力载波低压电力线为信道的载波信息采集系统的理解。
1低压集抄系统概述
1.1低压集抄系统的定义
低压集中抄表系统简称低压集抄系统，是一个综合性平台，通过该平台能实现电表表码的自动抄读并通过特定通道传回电网公司主站，实现数据分析和处理，生成电费并优化管理的全自动系统。
原电力工业部在DL/T698-1999《低压电力用户集中抄表系统技术条件》中给出了明确的定义：集中抄表系统是指由主站通过传输媒体（无线、有线、电力线载波等信道或IC卡等介质）将多个电能表电能量的记录值（窗口值）的信息集中抄读的系统。该系统主要由采集用户电能表电能量信息的采集终端（或采集模块）、集中器、信道和主站等设备组成。集中器数据可通过信道远距离传送到主站或经IC卡等介质集中抄收后输入到主站计算机。
1.2低压集抄系统的构成
根据采用的通讯方式的不同，低压集抄系统分为无线集抄、有线集抄、载波集抄等。由于系统投资、建设、通信质量等原因，目前的应用最广泛的是载波集抄方式。下面具体介绍一下低压载波集抄系统的各个构成要素。
1.2.1系统主站
系统主站是整个低压集抄系统的数据中心，一般建设在电力公司本部，主要管理整个系统的运行，收集远程电度表的数据并建立相应的数据库，同时也可通过广域网与电力公司、自来水公司、煤气公司以及银行计算中心联网，实现表计的数据交换和费用的收取。
1.2.2集中器
集中器是数据采集和控制的重要设备。集中器安装在低压配电变压器台区范围，是系统的核心数据采集与控制的设备，一般通过本地通信信道对其下属的采集器进行信息的采集、储存和控制。是整个低压集抄系统的核心节点。一台集中器能采集几十只到上千只电能表数据，将采集数据存储并初步整理，回传到系统主站，完成系统数据的抄读工作。
1.2.3采集器
采集器向上负责相应集中器下发的命令，向下负责抄读电能表数据，包括参数数据抄表数据和告警数据，将所属区域内的所有电能表信息采集完整。它是集中抄表系统的终端节点。一般安装在住宅区或商业区集中的电能表箱中。
1.2.4通信模块
通讯模块是电能表接入低压集抄系统的接口，电能表数据只有通过模块的编译，才能输入进低压集抄系统，并通过采集器、集中器的传输，最终传回主站。
1.2.5系统结构
低压集抄系统主要是由电能表、采集器（数据采集模块和采集终端）、集中器、主站（数据处理中心）以及将这些设备连接起来的高效的、可靠的数据传输通信方式组成的系统。低压集抄系统的总体结构图如图1所示。
图2 电力线载波方案的系统示意图
最顶层为主站，下级级联集中器，集中器下级联载波电能表；最顶层为主站，下级级联集中器，集中器下级联采集器，采集器下级联载波电能表。以下是低压电力线载波集抄系统的几点优势：
（1）电力网作为专用网络不仅有很大的容量，而且作用范围广。电力线本身就是电力系统的一部分，所用之处都需要记表。电力网应用于通信不需要过多额外的基础性投资和日常的维护工作的投入。由此可见，以电力线作为信道媒介有很高的经济价值和实用价值，而且还能被广泛推广；
（2）利用微功率无线方式采集用电信息，省去了很多的施工成本。和两层微功率的抄表方式不同的是，表箱间不需要屏蔽线；和三层微功率抄表方式不同的是，不会产生由采集器带来的额外成本。
（3）通讯设备成本更低。比两层微功率无线方式抄表使用更少的集中器；
（4）后期维护和建档更简便。故障点的减少使得异常排查的流程大大缩减，提高了维护工作的效率；采集器信息量的降低不仅节省了建档时间，而且还降低了出错率；
3电力线载波集抄系统存在的问题
电力线本来是传输电能的媒介，用于传输数据，会产生很多问题。具体表现如下几点：
（1）电力线具有脉冲干扰特性．其使用的交流电频率为60Hz和50Hz，即周期为16.7ms和20ms。每个交流周期中的两次峰值将产生两次干扰，分别为100Hz或120Hz脉冲干扰，干扰时长接近2ms。解决该问题可能的办法在波形过零点位置传输数据，但是过零点时间极短，这将使与交流波形同步控制过程变得困难；
（2）噪声干扰会影响低压电力线上的信号传输过程。无线电和低压电网中的负载是噪声的主要来源。通讯环境不利时，数据传输的质量难以确保，而且电力线通讯信号和噪声干扰的时变性也毫无规律，因此若要利用电力线作为信道媒介，对传输的信号进行一定程度的修饰加工则是必不可少的，这也是电力载波通信技术的一个核心问题所在；
（3）电力线在高压和低压下的阻抗相差很大，高压下的阻抗远低于低压下的阻抗。根据电力线的阻抗特点可知，如果电力线上的负载过重，其阻抗很可能不大于1Ω，如此一来，载波装置的阻抗输出将变得很不固定。还有就是，信号周期和传输时间也对引起阻抗的不稳定输出；
（4）低压载波信号衰减大，时变性强。载波信号的周期和传输线路的长短对信号衰减有负面影响，一般来说，信号的衰减随信号的频率和传输的距离都呈正相关变化关系。阻抗特性在电网线路中的存在以及信号的衰减严重后果制约了信号的传输线路长短。合理的协调信号的频率和传输距离，是解决此问题的一个思路。
4电力载波通信存在问题的解决方案
事实表明，信号传输基础链路环境较好且半径不大于150米的台区或山区农村地带更适合使用载波抄表方式。而全半载波方式的轮换还可以让这个半径扩大的更多。本地通讯方式能直接左右数据采集的成功率。而本地通讯又是跟现场环境息息相关的，所以为提升低压用电抄表系统，做好实地考察以合理设计下行通道方式是很有必要的。信号衰减和噪声对通信链路的干扰是电力载波抄表所面临的重大问题。固定点和自组网结合的模式是微功率通信方式的特点，借鉴此模式，或者与此模式混合并行使用，是解决此问题的一个很好的思路。
5结语
目前来看，电力线载波技术应用于集中抄表系统中是有大量的科学研究成果作支撑的。然而，电力线载波技术的抗干扰性能和传输距离是成功应用该技术的瓶颈。电力行业是一个极大的系统，复杂多变，各种问题层出不穷，既要有扎实的基础理论研究，同是也可以借鉴其他行业的相似技术特点，以创新性思维来突破思维的局限性。
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论文作者:杨翠芬
论文发表刊物:《河南电力》2018年14期
论文发表时间:2018/12/28
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