摘要：本文针对宽带载波技术的应用及效益进行了简要研讨，希望能为相关的人员提供一定的参考。
关键词：宽带载波技术；应用；效益
1宽带载波通信技术的概念
宽带电力线通信BPL，是指带宽限定在2～30MHz之间、通信速率通常在1Mbps以上的电力线载波通信。电力线通信技术利用现有坚固可靠的电力线作为信息传输的媒介，通过载波方式传输模拟或数字信号。该技术是把载有信息的高频信号加载于电流，然后利用各种等级的电力线传输，接受信息的调制解调器再把高频信号从电流中分离出来，并传送到电力线宽带用户终端（计算机、电视或电话机和智能电表、开关等）。该技术在不需要重新布线的基础上，在现有电力线上实现数据、语音和视频等多业务的承载。
2宽带载波通信技术工作原理
基于扩频技术的电力线窄带载波通信技术通过伪随机编码展宽通信频带等方式解决了单频载波的抗干扰问题，但在用电设备类型日益丰富，电路中开关电源和无功补偿装置等电容性负载日益增多的环境下，信号吸收和突发干扰大大降低了通信系统的适应性和可靠性，窄带载波所提供的数据通信速率也逐渐无法满足日益增长的信息传输要求。
基于性能考虑，电力线宽带载波技术主要使用了正交频分复用(OFDM)技术。频分多路复用(FDM)技术是使信号在多个不同的频率上进行传送，可以提高频带利用率。为了避免子信道之间信号的干扰，相邻信道的信号频谱不能重叠，会限制频带的充分利用，进而限制信号传输速率的进一步提高。正交频分复用(OFDM)能使各个子信道信号满足两两正交的关系，不但能使频带利用率进一步提高，而且还消除了子信道之间的干扰。OFDM技术主要有以下优点:①有效克服码间干扰，抗干扰能力强;②频带利用率高;③系统的均衡简单。电力线宽带通信采用OFDM技术，能有效抵抗多径干扰，使受干扰的信号仍能可靠接收，即使是在配电网受到严重干扰的情况下，也可提供高速带宽并且保证数据传输准确率，从而实现数据的高速可靠通信。
3宽带载波方案现场安装应用
3.1硬件安装方式
宽带载波安装主要分为半载波方案和全载波方案。
3.1.1半载波方案
在变压器二次侧安装I型集中器（含载波模块）1台；每个电表箱安装宽带载波采集器一个或者邻近多个表箱共用一个采集器，采集器通过RS485线与用户电表连接。通信方式为电表与载波采集器通过RS485线通信，采集器与集中器通过电力线采用宽带载波技术通信。
3.1.2全载波方案
在变压器二次侧安装I型集中器（含载波模块）1台；不使用载波采集器，在每个电表安装载波模块一个。通信方式为每块电表直接通过电力线采用宽带载波技术与集中器进行互联通信。
3.2安装流程
宽带载波方案施工简便，适用于不同供电环境（小区、城乡结合部、农村、山区），且拓扑清晰。以全载波方案为例，介绍其具体安装流程。
3.2.1勘察现场
对拟安装台区进行现场勘查变压器及各表箱位置，绘制台区走线图，对物理层状况及线路有整体了解。进而确认最适宜安装的载波模式（全载波、半载波等）。
3.2.2安装集中器
一般在台区配电盘安装集中器，也可以选在台区用户中心位置安装集中器，以实际载波组网路径最短，加快抄表速度。
3.2.3建立采集档案
在用电信息采集系统对宽带载波集中器设置档案，同时将电表档案地址设置给集中器。
3.2.4电表宽带载波模块安装
一般可以选择距离集中器位置最近几个表箱，先对电表安装宽带载波模块（STA模块），然后安装集中器，组建一个数量不超过30的网络，以便出现通信问题时在前期尽快发现解决。当集中器与电表载波通讯无异常后，开始大规模安装宽带载波模块。
3.2.5施工验收
通过查看集中器及各表计采集设备模块指示灯是否工作正常，确认本地载波组网情况；与电表档案进行比对，以排查故障电表；查看用电信息采集系统集中器GPRS上线并登陆主站情况，检查抄表成功率和抄表速度。当上述指标达标后，填写宽带载波现场施工报告表，进而完成现场及系统验收。
4宽带载波方案技术优点
4.1抗干扰能力强
码间干扰是数字通信系统中除噪声干扰之外最主要的干扰，它与加性的噪声干扰不同，是一种乘性的干扰。造成码间干扰的原因有很多。实际上，只要传输信道的频带是有限的，就会造成一定的码间干扰。宽带载波采用OFDM技术，采用了循环前缀，对抗码间干扰的能力很强。
4.2传输速度快
OFDM的自适应调制机制，使不同的子载波可以根据信道情况和噪音背景的情况选择不同的调制方式。当信道条件好的时候，子载波采用效率高的调制方式；当信道条件差的时候，子载波采用抗干扰能力强的调制方式。而且OFDM加载算法技术，使系统可以把更多的数据集中放在条件好的信道上，有效保证宽带载波能够以高速率的方式进行数据传送。
4.3带宽高
宽带载波可以实现高速带宽，其带宽在2～12MHz之间，其带宽分布如图1所示，现场应用通信速率平均在2Mbps左右，远高于窄带载波的几十和窄带高速的几百千比特每秒。
5宽带载波方案应用效益分析
5.1换装成本低
以300户台区为例，现场约需要60个表箱。使用传统两层采集方案时，平均每3个计量箱需要加装一台II型集中器，需要外接485线缆800m（一台Ⅱ型集中器600元/台，485线缆3元/m，一台Ⅱ型集中器外接485线增加人工安装成本240元），300户台区需安装Ⅱ型集中器15台，加485线缆及人工成本共计16500元（其中未考虑每台II型集中器SIM卡通信成本，且SIM卡的费用不是一次性的，而是包月长期需要支付）。
使用宽带载波技术方案，可完全替代Ⅱ型集中器实现用电信息采集，300户台区完成换装需要安装智能计量管理终端61台（主终端1500元/台，子终端200元/台），共计13500元。
相对于两层方案，宽带载波技术方案安装费用要节省3000元左右，而且该方案具有现场调试简单，运维量少的优点，可以大幅节省调试运维成本。
5.2抄表指标稳定
5.2.1抄表成功率高
宽带载波方案采用高速自组网技术，保证了指标的稳定性。以500户及以下台区为例抄表成功率可以到达99.999%，300户及以下台区抄表成功率可以到达100%。
5.2.2抄表速度快
相对于窄带载波和两层方案，宽带载波方案组网速度快且稳定，抄表速度较以前大幅提升。以500户台区为例，5：00之前可以完成抄表，确保了7：00之前用电信息采集主站系统对中低压线损核算和采集成功率统计的需求。
5.2.3全任务全事件采集
宽带载波方案，以其高速带宽、超强的传输速率，实现了集中器下挂接全部表计任务的下发和采集，为实现电网公司2017年计量实施意见中提出的全任务下发、全事件上报奠定基础，满足了上级公司的考核要求，有利于指标快速提升。
5.2.4远程费控速度快且成功率稳定
远程停电执行时间是两层方式的1/3，远程复电执行时间是两层方式的1/5，成功率十分稳定，而且在实际应用过程中未发现复电不成功现象。
5.2.5适应不同复杂场景用电信息采集
面对平原地区供电半径长（如农村灌溉用机井等供电半径超过1km时）、山区供电落差大（RS485线连接困难）、新建居民小区地下室没有无线信号、供电线路状况差等特殊供电环境时，宽带载波方案利用其自身优势可以很好地保证数据传输和指标的稳定。
结语
总之，随着宽带载波技术的不断成熟，其优势也逐步凸显，各基层供电企业可以根据自身地理情况开展宽带载波用电信息采集方式的推广应用，还可以利用宽带载波技术来扩展应用于智能家居，以降低运行维护成本，提高数据采集效率，为智能电网大数据采集、分析和应用奠定基础。
参考文献
[1]葛娟,徐景涛,周佰春,etal.基于宽带载波技术的集抄系统研究[J].科技创新与生产力,2016(8).
[2]妙红英,高寅,王松,等.宽带电力线载波通信技术在用电信息采集系统中的应用[J].华北电力技术,2015(4):16-19.
论文作者:赵勇华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/20
标签：载波论文; 集中器论文; 电力线论文; 技术论文; 方案论文; 电表论文; 干扰论文; 《基层建设》2019年第22期论文;