摘要：近些年，在社会的发展下，人们生活水平提高，对电力的需求量增加。电力行业为了能够更准确、更效率的记录电力用户的用电信息，研究开发了智能电表，并投入了实际应用。早期智能电表确实改善了传统人工抄表的弊端，但依旧存在一定缺陷，例如传输效率低、同时信息传输容量小，覆盖距离小，易受干扰，容易发生丢包，与预期效果有一定差距，产生这些现象的原因是早期电能表的通信模块为窄带模块。为了改善早期智能电表，结合相关理论提出HPLC通信模块条件下的智能电表改进方法，并结合理论对改进后的智能电表应用效果进行分析。
关键词：早期智能电表；HPLC通信模块；智能电表
引言
随着智能电表的全覆盖，各网省智能电表覆盖率基本达到99.5%左右，智能电表采集成功率均在98.5%以上。智能电表的双向计量、支持浮动电价、远采集抄功能不仅支撑了电费的智能化结算、台区线损分析、用电稽查、负荷管理，而且为运检专业的台区重过载、低电压治理、中高压四分线损、中高压实时停上电情况、电网运行状况方面提供重要数据保障。为提升客户优质服务满意度，及时了解客户用电情况与电力需求情况，国网公司对与客户关联性最高的智能电表功能提出更高要求，HPLC通信模块应运而生，该类型模块比电力线窄带模块在通信速率与稳定性方面可提升7-10倍，可在智能电表停上电实时上报、低压客户电压电流监测、台区拓扑信息、台区相位识别、台区识别、通信模块ID管理方面发挥重大作用，支撑深化智能电表非计量功能在配网设备监测、故障研判指挥、运维管控管理等方面发挥重要作用。充分挖掘智能电表数据资产价值，进一步解决供电服务“最后一公里”问题，全面提升客户服务响应速度和配网运营管理水平。
1 HPLC通信模块概述
HPLC通信模块是新时代下，电力公司针对早期智能电表通信模块缺陷开发出现的一种新型通信模块，根据前人理论分析得知，HPLC通信模块相比于早期智能电表通信模块，其在通信速率与稳定性性能方面有巨大优势，超出早期通信模块性能的7-10倍，由此可见HPLC通信模块在智能电表改进上具有可行性。根据相关案例应用结果可见，HPLC通信模块在功能上还有许多新的表现。
2 HPLC通信模块智能电表改进方案
2.1智能电表深化应用需求
国网公司为贯彻国务院《计量发展规划（2013-2020年》和公司“十三五”发展规划，落实2018年公司“两会”精神及营销工作总体部署，深入推进智能计量体系建设，以智能电表为主线，深化计量资产精益管理，挖掘智能电能表数据价值，以技术创新引领业务转型发展，提升智能计量体系运行质效，全力支撑以客户为中心的供电服务、体系建设，充分发挥智能电表资产效益，降低电网运营成本，全面支撑配网运营管理和供电服务水平提升。结合公司供电服务指挥平台、“全能型”班组建设有关工作，按照智能电表提供基础信息、业务系统开展深化应用的原则，促进营配贯通，深化智能电表非计量功能在配网设备监测、故障研判指挥、运维管控管理等方面的应用，充分挖掘智能电表数据资产价值，进一步解决供电服务“最后一公里”问题，全面提升客户服务响应速度和配网运营管理水平。
2.2通信方案选择
智能电表正式开始工作前需自动选择通信方案，通信方案选择程序流程图如图1所示。STM 32完成程序初始化后，首先自动扫描各通信接口，识别接人电表的通信模块，再检查电表工作模式标志位判别电表所设置的工作模式。若为普通智能电表模式，则自动设置所有通信模块只做被动应答，即只根据上一级的采集器、集中器或主站指令发送相应数据，不主动发送查询指令；若为采集器模式则需根据接入的通信模块选择相应的通信方案。由于电力载波通信和GPRS通信为远程通信方式，在实际应用中智能电表和采集器不可能同时使用这2种通信方式，因此根据这2种通信模块的接人可产生通信方案2和通信方案3。当电表通信接口未接人电力载波及GPRS通信模块时，电表程序将进行另外2种通信方式的判别，首先检查WIFI模块是否连接公网，若未连接公网或未接人WIFI模块则选择通信方案1，若已连接公网则选择通信方案4。在软件设计中，各通信模块的接口程序相互独立，各模块的接人或退出均不会对其他模块及程序的功能造成影响。在主程序中，每执行一次计量程序均会扫描一次通信接口，以确保通信模块在更换、移除或添加后程序能及时自动地调整相应的通信方案。
2.3低压客户表电压电流采集与监测
改进方案上，首先将HPLC通信模块安置于智能电表当中，此时利用模块的低压电力线高速载波通信技术，可以有效提高智能电表电压、电流采集机制的频带宽度与速率快。其次利用HPLC当中的并发抄读机制，可以设置数据采集时限，这一点在本文改进方案中，电压、电流的冻结数据采集时限为15min；电压、电流实时数据采集时限为15min。针对用电监测，因HPLC通信模块具有兼容性高的特点，所以选择了三相不平衡监测、配网低电压、配变重过载规则来构建用电监测机制，在此机制条件下，可以提高智能电表用电监测的深度、精确性等性能，此时根据监测结果可以有效判断用电异常问题，帮助电力运维人员定位窃电或电力故障的位置。
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图1
2.4台区户变关系智能识别功能
利用载波台区的“集中器—智能电表”关系，实现对配变和客户电表关系档案、相位的自动智能识别，能够支撑客户地理位置定位精准报修、供电质量研判、三相负荷不平衡分析等业务。利用集中器载波搜表功能与客户电压变化特征相似性分析，智能识别、矫正户变关系。通过集中器自动搜表功能，通过通信链路识别户变关系；其它通信组网台区，可通过户表电压变化特征与台区总表电压变化特征比对，通过电压特征相识性进行户变关系识别，改造主站前置服务器、完善主站配套功能，采集主站智能确认户变关系并与营销档案比对，将不一致户变关系反馈给营销。基于HPLC的通信模块在正常组网、抄表过程中，集中地本地模块可获取智能电能表载波模块的入网信息，集中器通过查询本地模块获取智能电能表载波模块（电能表）的逻辑拓扑信息。主站进行协议扩展，使终端能够获取台区拓扑，主站扩展具备台区拓扑展示的功能。HPLC通信模块，基于分类大数据分析，利用不同台区、不同的负荷导致交流电相位偏移、电压波动存在差异的特点，同步获取交流电过零相位偏移量、电压波动量等数据，加以分析，可准确判断采集器的供电台区，给出准确可靠的台区归属，有效辅助供电企业对计量自动化系统档案的管理，为线损治理、台区负载均衡提供准确的依据。
结语
本文主要对基于HPLC通信模块的智能电表改进方法进行了分析，即HPLC通信模块概述、早期智能电表应用常见问题、HPLC通信模块智能电表改进方案，实现了早期智能电表改进。在本文分析内容下得到结论：HPLC通信模块相较于窄带模块具有较大优势；早期智能电表虽然具有良好表现，但与预期要求还有较大差距，需要进行改善；提出了HPLC通信模块下的智能电表改进方案，并理论分析其应用功效；结合实例应用结果，说明本文改进后的智能电表具有较高应用价值，同时说明本文分析有效。
参考文献：
[1]吴敬文．低压电力线载波通信技术研究进展[J].通讯世界，2015（12）：141．
[2]张明远，徐人恒，张秋月，等.智能电能表数据通讯安全性分析[J].电测与仪表，2014，51（23）∶24-27.
论文作者:缪昊翔
论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30