摘要：当前电力集抄系统中，低压集中器与抄控中心主站进行通信主要通过GPRS或光纤进行通信，由于这些通信方案需要大量的资金和设备投入，且在一些城区地下室及边远山区GPRS通信质量较差或未架设光纤，抄表系统不能进行覆盖，主站端将无法抄读回数据，严重影响采集成功率指标。针对以上弊端，结合配电网的特点，本文提出一种以配电网自身作为高速数据传输介质的宽带载波通信技术。该技术将利用配电网进行配电网数据传输，利用该技术无需对通信线路进行投资或对电网进行改造，只要在配电网的节点处安装宽带通信设备，即可低成本地实现低压侧集中器与主站的安全、可靠的通信。
关键词：配电网；GPRS/光纤通信；宽带载波技术
一．用电信息采集系统
用电信息采集系统主要由上层抄表管理单元（由抄表管理软件和抄表管理计算机组成）、中间层数据采集器和下层用户终端构成（用户电表和电表采集终端组成）。系统以集中器为中心，上行通过公用电话网、无线GSM/GPRS或光纤等通道与抄表管理单元通讯，下行通过电力载波、微功率无线或者RS485总线等通信方式与载波电表或电表载波采集终端通讯。
上层抄表管理单元位于用户指定的收费中心内，由抄表管理计算机和系统软件部分组成，是抄表管理人员与本系统直接交流的部分。负责将数据集中器传输上来的用户电量信息汇总、整理后加以处理，提供给收费系统、用电管理系统使用，能自动计算电费，生成报表等。
集中器位于380V配电变压器附近，是整个系统的中间层。向上通过GSM/GPRS、光纤、红外手持抄表器（PDA）等通信手段与抄表管理单元通讯，将从载波电表采集得来的电量数据按照约定的规则传输到抄表管理单元，同时接收抄表管理单元的指令，自动完成抄录电表数据和控制用户供电分合的工作；向下通过电力线载波、微功率无线、RS485总线等通信手段与载波电表通讯，完成定时抄录采集终端/载波电表采集到的用户电量数据，并根据设置，自动将某一时刻的数据另外保存，作为向用户收费的依据；用户终端位于系统的底层，由用户电表或电表采集终端构成，直接采集用户电量数据，并传输给数据集中器。
目前这种用电信息采集系统，中间层与上层的通信方式主要采用GSM/GPRS、光纤等，采用有线的通信方式虽然能够保证通信的可靠性和实时性，但是需要铺设线缆，需要大量的人力和资金的投入以及后续的维护。采用无线的通信方式虽然实施方便，但是在一些城区地配电室及边远山区无信号覆盖或通信质量较差的区域或时间段，通信的可靠性和实时性将不能得到保证，严重影响采集成功率指标及抄表费控。
二.宽带载波通信技术方案
宽带电力线通信技术是利用已有的低压配电网作为传输媒介，实现数据高速传递和信息交换的一种手段。应用宽带电力线通信方式发送数据时，发送器先将数据调制到一个高频载波上，经过功率放大后，通过耦合电路耦合到电力线上。
宽带载波采用OFDM通信编码技术，基本思想是将给定信道分成若干相互正交的子信道，将高速数据转成并行低速子数据流，在每个子信道上进行调制，各子信道数据并行传输，正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可减少子信道间的相互干扰，每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可以消除码间串扰，而且由于每个子信道带宽仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变的相对容易。
宽带载波融合了OFDM正交频分复用基本思想，在同样具备通讯速率高、抗干扰能力强、系统稳定性高等技术优势的情况下，还具备速度快、高集成度、高灵敏度、系统兼容性好等特点
1．基本参数
◆ 载波频段： 2M～12MHz
◆ 传输速率： 物理层5Mbps，应用层2Mbps
◆ 调制方式： OFDM（子载波BPSK、QPSK）
◆ 载波数据域： 最大520字节
◆ 中继级别： 15级
◆ 工作温度： -40℃～+85℃
2．通讯速率高
采用OFDM自适应调制方式，频段范围2M-12MHz，共411个子载波，支持BPSK、QPSK调制方式，多个子载波可依据信道情况选择不同速率的调制方式。子载波在条件好的信道上采用效率高的调制方式进行数据传输，在遇到条件差的信道时会自动切换到抗干扰能力好、速率高的调制方式进行数据传输。
此外，系统内部采用优良的算法设计，可以使系统灵活、可靠地把更多的数据放到条件好的信道上，保证数据以高速率的方式进行传输
3．频谱利用率高
传统的FDM多载波调制技术（图a），各子载波频谱互不重叠，同时，为减少各子载波间的相互干扰，子载波之间需保留足够的频率间隔，因此频谱利用率较低；而OFDM多载波调制技术（图b）中各子载波的频谱是互相重叠的，并且在整个符号周期内满足正交性，减小了子载波间相互干扰的同时大大减少了保护带宽，提高了频谱利用率。
具有一定的优势。基于配电网的宽带电力载波通信应用于用电信息采集系统，可解决在远程电力抄表系统中供电站与用户端稳定、高效、快速的数据传输。能够简单、迅速、有效解决农村偏远地区GPRS无信号、信号不稳定，台区附近强电磁干扰，省际交汇界面GPRS信号串扰等10kV配电变压器台区通信问题，有效提高采集成功率和稳定性。
论文作者:朱宝利
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/21
标签：载波论文; 信道论文; 通信论文; 电表论文; 数据论文; 集中器论文; 抄表论文; 《电力设备》2017年第29期论文;