河池网区计量自动化通信方案的探讨

韦龙海

摘要：广西河池市地处广西桂西北地区，喀什特山区地貌，经济发展落后，通信设施基础薄弱，通信条件较差，导致计量自动化通信困难，影响河池电网计量自动化的发展。基于河池网区目前计量自动化推广中的通信问题，本文设计一套中压载波技术方案，解决不同线路条件下的计量通信难题，推动河池网区计量自动化的发展。

关键词：计量自动化；通信；中压载波；方案

1引言

广西电网公司河池供电局下辖6个供电公司，供电面积逾18597平方公里，近62万用户，合计21个供电所，10314个台区，但仅有不到3%的台区实施了低压集抄改造，目前接入计量自动化系统的仅有282个，实际在线的总数为264个。目前，集中器与主站系统间的通信主要采用无线通信，包括无线专网通信和无线公网通信。无线通信虽然安装方便、成本较低，也不受传输通道路径的限制，但无线专网通信在同频组网时的通信能力不足，网络效率较低，在大规模组网时容易受到同频信号干扰或者产生交调干扰，且会涉及到专用无线频段的使用权问题。无线公网通信则在可靠性和安全性上存在隐患，使用成本较高，且存在高峰期拥堵问题和偏远地区信号较弱的问题。

采用中压载波通信能很好地解决无线和光纤通信中的这些问题。首先，由于配电线分布广泛，以它作为传输通道，就不需要重新敷设通信线路，节省了敷设线缆、架设塔杆及征用土地的费用，节约了大量人力、物力和财力；配电线路有专人维护，不需要依靠第三方或另外组建维护队伍，减少了运行和维护费用；由于配电线属于电力公司所有，可以完全为电力公司所控制，从而便于管理，可以方便地沟通所关心的任何站点；由于是专用有线通信，不需要得到无线电管理委员会的许可，更保证了通信的可靠性和安全性；信号在配电线中传输，不受地理环境的影响，配电线架设到哪里，通信就可以延伸到哪里。因此，与其它几种通信方式相比，中压载波通信在经济性、便利性等方面具有无可比拟的优势。

2.GPRS无线通信+中压载波通信的解决方案

电力载波通讯即PLC（PowerlineCommunication）。电力载波是利用现有电力线作为传输通道，通过载波的方式将模拟或数字信号进行高速传输的一种通信方式。其特点是不需要重新架设网络，电网本身即为通信网络，由于使用了现有的、完善的配电线路作为传送通道，其线路投资几乎为零，与其它有线通信方式相比，其投资较少，维护管理方便，施工较为容易，所使用的设备比较简单，网络能与电网建设同步，覆盖面与电力系统一致等优点。

根据载波电力线路的电压等级，可以将电力载波通信分为高压载波（35KV及以上）、中压载波（10KV）、低压载波（380/220V）。中压载波通信利用10KV中压配电线路作为传输通道，在配电线路中应用广泛，配合计量自动化设备可实现电能数据的采集，开关的控制等功能。

单独采用GPRS通信，只能解决部门终端的通信问题，在没有通信覆盖站点的情况下，采用中压载波通信实现集中器与主站系统间的通信，是一种很理想的选择，但中压载波不适用于长距离通信，因此，根据河池网区实际情况，把GPRS无线通信与中压载波通信相结合，是一种经济的技术解决方案。

3中压载波技术优势

采用中压载波机进行中压载波通信，在建设和使用成本、安装维护及可靠性等方面具有显著优势，下表对中压载波通信与光纤通信、无线通信进行了综合对比。

表1中压载波通信与光纤通信、无线通信的综合比较

从表中可以看到，光纤通信在建设时需要敷设光缆，安装光通信设备，设备成本很高。而中压载波通信无须敷设线路，只需要安装耦合设备和中压载波机即可实现稳定可靠的通信。在使用成本上，如果使用的是无线公网，则在运行过程中需要长期缴纳费用，费用较高。光纤通信虽然属于有线专网，但是仍需要组织人力来保证其正常运行。而中压载波通信使用电力部门自己的电力线作为传输通道，无须缴纳费用，而且在保障电力正常传输的同时也能保证载波信号传输通道的畅通，便于维护。在可靠性方面，无线通信容易受到外界环境噪声的干扰，也容易受到同频干扰及高峰拥堵等影响。中压载波通信属于有线专网通信，受外界干扰较小，更没有拥堵的问题。在传输距离上，光纤通信和无线通信虽传输距离较远，但容易受到传输路径或环境地形的影响。而中压载波通信则不受传输路径和环境地形的影响，无论在什么地方，只要有配电线抵达即可实现通信。在通信速率上，中压载波通信的速率适中，但是对于集中器与主站系统间的数据传输，中压载波通信的通信速率能够胜任。因此，综合来看，采用中压载波机来实现集中器与主站系统间的数据传输，是最经济、最实用的选择。

图1纯架空线路上设备连接方式

图2架空电缆混合线路设备连接方式

4不同条件下的解决方案

根据线路情况，集中器与主站系统中压载波通信的解决方案目前主要有两种：

4.1线路上存在有信号台区的情况

根据河池网区目前情况，多数10KV线路有GPRS信号台区的存在，但一般也都会有无GPRS信号的台区，在这种情况下，只要有一个台区有RPRS信号，就可以在有信号台区放置一台主载波机，作为主站与其它台区的数据中转，这台主载波机将与一台带GPRS模块的集中器通过485口相连。

从载波机安装在其它无信号的台区上，因为没有GPRS信号，与从载波机连接的集中器不需要GPRS模块。无信号台区的集中器信息通过中压载波机传输到有信号台区，信息由有信号台区的集中器收集，再通过GPRS模块将信息上传到主站。相反，主站下发的信息，则通过GPRS通信传到有信号台区的集中器上，再通过中压载波机上传递给各个无信号台区的集中器。通过不同的通信方式传递，实现双向的通信。

4.2线路上无有信号台区的情况

在极少数10KV线路上，所有台区都没有信号，在这种情况下，需要在变电站内安装一台主载波机，由于目前本网区的变电站都具备光纤通讯，为实现稳定、快速的通讯，这台载波机与光端机连接。

从载波机安装在无信号的台区上，因为没有GPRS信号，与从载波机连接的集中器不需要GPRS模块。无信号台区的集中器信息通过中压载波机的转换，将信息通过线路传输到变电站，通过光端机，以光纤通信的方式将信息传送到主站。相反，主站下发的信息，则以光纤通信的方式传送到变电站，再通过中压载波机上转换信息，通过高压线路，传送到各个无信号台区的集中器。通过不同的通信方式传递，实现双向的通信。

中压载波机应适用于各种不同类型的10KV线路，包括纯架空、纯电力电缆及架空电缆混合线路，以适应不同的线路条件。针对不同的线路情况，可以采用不同的设备连接方式：

4.2.1纯架空线路

在纯架空线路上，主载波机与从载波机均通过一体化电容耦合器连接到10KV电力线。连接方式如图1所示。

4.2.2纯电力电缆线路

在纯电力电缆线路上，主载波机与从载波机均通过卡接式电感耦合器连接到10KV电力线。根据电力电缆的分段情况，中压载波通信的设备连接方式又可以分为单段电缆及多段电缆两种情况。

4.2.3架空电缆混合线路

在架空电缆混合线路上，主载波机与从载波机也均通过卡接式电感耦合器连接到10KV电力线。连接方式如图2所示。

5.结论

针对偏僻地区GPRS信号不稳定、偏远山区没有GPRS信号，导致主站与电能计量终端通信困难的难题，通过使用中压电力载波通信技术，以10kV配电线路作为信息传送通道，结合光纤通讯、GPRS通讯，可以实现电能计量自动化通讯的全面覆盖，可以弥补GRPS单一通讯的不足，提高通讯的可靠性和稳定性，推动河池网区计量自动化的发展，降低人工成本、提高工作效率，是电能计量发展的方向。本技术解决方案的设计，主要应用了“自动化”方面的知识，结合日常工作积累的经验，提出解决问题的方案，在设计的过程中，让我对相关知识有了更透彻的理解，为今后的工作打下更好的基础。

参考文献：

[1]高寅岳振宇岳虎.浅谈中压载波通讯技术在用电信息采集系统中的应用.电力设备，2016年第1期；17期；

[2]刘晶淳.中压载波通信技术在电力采集系统中的应用.今日科苑，第2015年第6期；

[3]方进贺鹏田定胜.中压载波信号架空线传输模型.科技风，2015年第2期；；

作者简介：

韦龙海（1982-），男，本科学历，助理工程师，主要从事电能计量工作。