摘要：在介绍电力线载波远程通信的基础上，对电能计量采集信号测试技术在应用过程中存在的问题进行了分析与探讨。结合目前电能计量采集现场施工作业、运维服务的特点，提供一种结构简单，携带方便、使用方便的电能计量采集信号测试设备，提高现场维护人员的工作效率，实现载波通信能力检测，多级路由抄表和PING测试等，为电力企业载波通信设备的选用提供了数据支持。
关键词：电能计量；远程采集；测试技术；应用研究
引言
社会经济技术的发展与进步对电力系统的运行质量提出更高的要求，它与人们生产与生活联系紧密，越来越受到更多人的高度重视。电力系统的正常运行离不开电能计量信息采集和通讯技术的应用。电能计量远程采集技术可以有效的提高电能采集功能，并有效地控制电能计量装置故障，起到降损节能的功效。电能的计量和管理一直是电网公司的重要工作部分，低压电力线对于载波抄表具有高衰减、强干扰、阻抗可变、结构可变等动态时变特征, 但目前还没有一家权威机构针对低压电力线的特征进行全面有效的测试和分析,缺乏必要的测试手段和测试设备来验证载波信号的通信性能。
1 国内电能计量远程采集现状
在以数字微波通信、卫星通信为主干线的覆盖全国的电力通信网络已初步形成、多种通信手段竞相发展的今天，电力线载波通信仍然是地区网、省网乃至网局网的主要通信手段之一，仍是电力系统应用区域最广泛的通信方式，仍是电力通信网的重要的基本通信手段。
电力线载波通信为利用电力线传输数据和媒体信号的一种通信方式，利用电力线进行通信的环境逐渐成熟，采用电力线载波通信不用重新布线，可以节省大量的物力人力，具有良好的经济效益和社会效益，但是利用电力线进行载波信号的传输存在高衰减、高噪声以及谐波干扰等问题，因此，需要对载波信号进行实地测量。同时也需要在实验室环境下对载波设备进行性能测试。
随着经济社会的快速发展，人们对电力系统提出了更高的要求，其中对电力系统电能计量采集信号测试技术也成了其中重要的一项。
2电能计量远程采集信号测试技术存在的问题
1）载波信号的定义
载波是指被调制以传输信号的波形，一般为正弦波。载波信号，就是把普通信号（声音、图象）加载到一定频率的高频信号上，在没有加载普通信号的高频信号时，高频信号的波幅是固定的，加载之后波幅就随着普通信号的变化而变化（调幅），还可以调相，调频。载波信号一般要求正弦载波的频率远远高于调制信号的带宽，否则会发生混叠，使传输信号失真。
电力载波是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的。
2）载波信号的作用
将源信号调制到其他频率上去（承载信号），作用包括：
●减小传输中的噪声；
●频分复用，即同一频率之间同一信道传输多路信号而不混叠；
●可传播更远距离，有利于接收。
3）存在的主要问题
低压电力线对于载波抄表具有高衰减、强干扰、阻抗可变、结构可变等动态时变特征, 但目前还没有一家权威机构针对低压电力线的特征进行全面有效的测试和分析, 甚至连家用电器对载波抄表的影响也没有一份正式的测试数据。缺乏必要的测试手段和测试设备来验证载波信号的通信性能。
电力线载波通信性能将直接影响到系统的整体性能，必须对其通信能力进行相关测试和要求，以保证通信系统的正常运行。同时电力线载波通信依靠电力网络进行信号传输，难免在一定程度上影响电网电能质量，产生骚扰电压、电磁辐射等可能对相关电气设备、敏感电子设备、无线通信业务等造成一定的影响，所以必须对电力线载波设备进行电磁干扰特性的测试和要求。
目前电能计量采集现场载波模块厂家众多，抄控器也多，而且抄控器通信协议都不相同，现场使用哪家的载波模块就必须使用哪家的抄控器才能进行载波模块功能检测。现场经常发生不同厂家的载波模块混装在一个台区，使维护人员无法及时进行维护工作，降低了现场维护人员的工作效率。
3电能计量远程采集信号测试新技术的应用研究
载波通信距离除了与发送功率有关外,还与被测载波接收设备的动态范围和抗干扰能力有关，因为低压电力线对载波信号的衰减从20dB到80dB以上，而电力线噪声频率范围宽，干扰幅度大，干扰波形复杂，并且随着时间的变化而变化，存在各种不同的信噪比环境。
国内用电信息采集网络本地通信主要使用电力线载波通信技术，占比超过 90%，相关终端规模约3 亿台。
近年来，针对电能采集标准相关的政策法规相继出台，并在测试项目和可操作性方面不断完善。诸如DL/T698-2010《电能信息采集与管理系统标准》、Q/GDW1373-2013《电力用户用电信息采集系统功能规范》、Q/GDW1374-2013《电力用户用电信息采集系统技术规范》和Q/GDW1379-2013《电力用户用电信息采集系统检验技术规范》等。
电能计量采集现场维护人员在对低压载波进行现场维护处理时，常常需要携带多个载波抄控器，同时还需要使用电脑或多个掌机与抄控器进行通信。另外，使用掌机与抄控器时，由于掌机屏幕大小有限，所以很多载波模块的功能无法进行检测，且不同抄控器需要不同的掌机控制。使用电脑与抄控器时，虽然电脑可以检测载波模块的所有功能，但电脑设备体积庞大，工作时间有限，携带很不方便，大大增加了处理问题的时间与维护人员的工作负担。
基于以上问题，本文将提供一款携带方便、使用方便的电能计量采集信号测试设备，即蓝牙抄控器。上行通道用蓝牙与手机蓝牙等用户终端通讯，下行通道采用博高载波抄控器、鼎信载波抄控器、东软载波抄控器。维护人员只需要把测试设备连到电力线上，通过我们的手机应用软件，就可以了解现场电能表，采集器，集中器等相关信息，提高现场维护人员的工作效率，实现载波通信能力检测，多级路由抄表和PING测试等。
主要应用范围包括：
●用于复杂环境下载波信号质量监测。
●可对设备台区进行测试。
●对电表故障进行统计汇总。
●搜集载波模块信息并上报。
●兼容各个载波厂家抄控器。
工作原理：手机客户端通过蓝牙发命令给蓝牙转串口模块，然后去控制载波操控器与电网设备通讯。
测试流程：
蓝牙通讯，通过手机蓝牙连接抄控器，给抄控器上电，可看到蓝牙通讯灯快闪，此时为蓝牙未连接状态，打开手机蓝牙搜索蓝牙设备，找到抄控器设备，提示连接并输入密码(默认1234)，当连接成功后，蓝牙通讯灯进入慢闪状态，表明蓝牙连接成功。蓝牙通讯距离3-5米。当需要断开蓝牙连接时，可直接按抄控器复位按钮或在手机上断开蓝牙连接。
载波抄表，当手机蓝牙成功连接抄控器后，在手机上通过MERP软件，输入表地址进行抄表，蓝牙抄控器接收命令并通过载波抄表。点击“载波测试-成都博高载波的调试”，输入工装编号（默认为1）、电表表号、一级路（默认与电表表号一致），实现多级路由抄表和PING测试等，最大可支持4级路由抄表。
4电能计量远程采集信号测试技术的应用优势及成效
电能计量采集信号测试设备蓝牙抄控器上行通道采用蓝牙与手机蓝牙等用户终端通讯，下行通道采用博高载波抄控器、鼎信载波抄控器、东软载波抄控器。用户通过手机应用软件，就可以对现场载波模块进行功能检测。其主要优势如下：
1)兼容性强
兼容多个厂家载波抄控器，使用蓝牙与手机蓝牙进行控制。是目前市场上唯一的一款电能计量采集信号测试蓝牙抄控器，完全满足智能电网建设现场应用测试需求。
2)外形小巧，便于携带
电能计量采集信号测试设备采用精简小体积设计，操作简单，最小化设备调式工作量，可供检测人员便携使用。
3)多功能一体，集成度高
可用于复杂环境下载波信号质量监测、可对设备台区进行测试、可对电表故障进行统计汇总、搜集载波模块信息并上报、可用于现场抄表，取代红外掌机抄表。
4)极大的提高了工作效率
可以模拟台区内的电网状况，测试电能计量采集设备的载波性能，实现载波通信能力检测，多级路由抄表和PING测试等，大大提高了工作效率。定量定性分析载波信号数据，供电力管理部门或测试单位维护人员实地使用。
目前，该电能计量采集信号测试设备已在成都、达州、宜宾、内江等省内多个城市和西宁、青海、广东、河南等多个省份城市推广使用。由于该测试设备结构简单，实用性强，兼容性强，赢得了用户的广泛好评。在现场实际应用中产品运行稳定、测试数据准确，完全符合国家电网公司相关标准及性能测试要求。预计在今后几年里，北京地区载波覆盖区域将引入电能计量采集信号测试技术，该技术的引入将在北京地区解决无信号问题方面发挥重要作用。
5总结
本电能计量采集信号测试设备是解决目前电力行业采集信号测试与提高服务质量的有效措施，大大降低了电力企业运营成本，是现场测试、维护不可缺少的必要设备，其市场前景十分广阔。在线损计算、维修维护以及改造计划等多个方面也为电力系统内部管理提供了必要的数据支撑。因此该技术方案在未来的智能电网建设中具有巨大的发展应用潜力。
论文作者:余亚非1,崔行1,郭雅鑫1,石佳1,蒋洪斌2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
标签：载波论文; 蓝牙论文; 信号论文; 电能论文; 测试论文; 电力线论文; 通信论文; 《电力设备》2018年第24期论文;