影響低壓電力線載波采集成功率的因素分析

曹東寧

（中企基業（北京）管理顧問有限公司，北京 100000）

0 引 言

不斷發展與完善的信息科學技術給電力系統自動化帶來了更大的挑戰。針對電力行業低壓用電信息采集系統建設中存在的問題，企業需要與時俱進，充分發揮低壓電力線載波通信技術的優勢，從而實現電力系統的“用戶全覆蓋、信息全采集、全面支持全預付費”功能。

1 電力線載波通信技術

電力線載波通信技術利用現有電力線，通過載波方式高速傳輸模擬或數字信號，具有投資少、安裝便捷以及傳輸效果明顯等特點，被廣泛應用于低壓用戶的用電信息采集系統建設。為保證低壓電力線能夠直接延伸到用戶側，將本地通信與用戶側連接，以此提高技術運用的效率和水平。由于低壓配電網的網絡結構和負載形式較為復雜，信號傳輸容易受到噪聲影響而出現極大的變化[1]。采集成功率作為評價用電信息采集系統工作效率的重要指標，包括預付費管理、臺區線損管理以及有序用電等系統功能的高效實現，必要時需人工補抄失效數據。因此，深入分析影響低壓電力線載波采集成功率的因素，有利于提高電力企業的服務質量與水平[2]。

2 低壓電力線載波采集成功率的影響因素

2.1 基礎建設

2.1.1 半載波通信

半載波通信方式能夠充分發揮RS485總線的作用，具有較高的可靠性，可以減少RS485總線施工的工作量，對有效采集整個臺區的用電信息具有十分重要的意義。結合電力線載波通信和RS485總線，建立用電信息采集系統。其中，集中器與采集器之間使用電力線載波通信方式，采集器與電能表之間使用RS485總線的通信方式。采用規范雙色雙絞線，來避免485端子接反的情況發生。使用插片、搪錫或是冷壓接頭來保證接觸良好，提高端子接觸的安全性。同時，施工人員要積極運用萬用表等輔助設備判斷電表和采集器485端子的通斷情況，以此達到電力企業提高電力線載波基礎建設水平的目的[3]。載波電表原理如圖1所示。

圖1 載波電表原理示意圖

2.1.2 安裝位置

對低壓電力線載波通信而言，傳輸距離過長或過短都會影響采集成功率，因此設備的安裝位置格外重要。一般情況下，會在變壓器附近安裝集中器，盡量靠近臺區的中心位置，采集半徑盡量小于500 m。采集器的安裝必須考慮485導線的長度和樓層單元表數量，避免數據采集不完整、不全面[4]。1只采集器最多可以連接32只電表，每5～10只電表可以共用1只表箱，智能電表的位置應相對集中且分布均勻，便于485端子接線。

2.2 地理位置與環境

農村臺區一般為單相供電，臺區半徑大，線路較為老舊，電力線電壓穩定度較差。農業灌溉區用戶設備較少，信號受到的噪聲影響也相對較小，從而信息采集成功率較高。城區多層臺區域一般會增設濾波保護電路，在單元樓中安裝集中器，以實現微功率模塊發射信號的高效采集。在安裝低壓電力線載波通信設備之前，工作人員必須全面了解該地區每年的降水和降雪情況，避免天氣因素影響采集成功率。

2.3 集抄設備

集中器、智能電表以及采集器是低壓電力線載波抄表涉及的主要設備，一旦出現故障或錯誤，就會影響整體用電信息采集成功率。一般情況下，集中器地址錯誤或GPRS/CDMA模塊故障，會導致終端無法上線[5]。此外，測量點端口、規約類型以及波特率等設置錯誤會導致用電信息采集失敗。對于設備質量問題，應加強對采集設備的檢測工作，保證現場設備的合格率與運行效率。

2.4 載波通信

低壓電力線載波通信技術時常受到衰減特性、阻抗特性以及噪聲等的影響，在實際應用中必須加強對其研究[6]。

2.4.1 信號衰減

信號衰減是影響低壓電力線通信的重要因素。電力線上并聯著對信號衰落影響較大的許多負載及用于調整電網功率因數的大電容。可通過研究不同類型信號的衰減程度，來選擇合適的傳輸信號，保證抄表系統中的信號頻率維持在較高水平。電力線上的信號衰減一般分為耦合衰減和線路衰減兩大類，信號衰減是傳輸距離的函數，通常為40～100 dB/km，相關數據如表1所示。

表1 信號衰減對比表

2.4.2 噪聲干擾

低壓電力線上的眾多設備是產生噪聲的主要原因，其中噪聲一般分為人為噪聲和非人為噪聲。人為噪聲由用電設備自身配置和開關過程產生，非人為噪聲由自然界中閃電和大風等引起，其信道特性中的背景噪聲呈現出較為明顯的高斯離散型特性，一直貫穿于載波通信的整個過程，且背景噪聲的大小與通信線路中的介質溫度呈正比關系。除此之外，異步周期性和工頻同步性也是影響低壓電力線載波采集成功率的因素。電力企業要從根本上把握臺區內用電器的種類與數量，通過安裝電子鎮流器和開關電源電器來保證電網穩定運行，從而降低噪聲對采集成功率的影響。

2.4.3 阻抗復雜

低壓電力線傳輸信號的頻率與輸入阻抗密切相關。低壓電力線負載多、負載接入或切出較為隨機及用電器類別不同等使低壓電力線阻抗呈現動態變化。低壓電力線的輸入阻抗是隨負荷變化的，在無負載狀態下，電力線相當于一根均勻分布的傳輸線，由于分布電感和分布電容的影響，輸入阻抗會隨著頻率的增大而減小[7]。在有負載狀態下，不同頻率的低壓電力線輸入阻抗都會減小，且各種負載類型導致不同阻抗的變化也不相同。

2.5 運行維護

低壓電力線載波通信采集系統安裝與調試完成后，就會進入實際應用階段。為保證系統實際應用的穩定性與安全性，需要相關人員進行日常維護與管理。日常維護與管理包括設備維修與更換、線路優化與調整以及臺區管理與監測等。低壓電力線載波采集設備一般由采集器、集中器、智能電表以及轉變終端組成，設備壽命為8～10年。現階段電力設備實際應用中，每年有8%的智能電表和1%的采集終端需要維修與更換，設備的日常維護與更換對提高采集成功率具有十分重要的現實意義[8]。

3 提高低壓電力線載波采集成功率的建議

3.1 解決采集系統存在的突出問題

針對表計采集失敗問題，應檢查營銷系統對應戶運行狀態是否銷戶，并調取、檢查表計數據庫信息與檔案信息。同時，應加強電能表載波模塊的技術應用，避免由于通信不良導致的停抄和抄送失敗等問題。針對臺區采集失敗問題，應第一時間檢查集中器參數是否出現錯誤，避免集中器出現故障。此外，還可通過調試天線位置和更換移動卡等措施來拓展信號傳輸途徑，以提高低壓電力線載波的采集成功率[9]。

3.2 建立規范的用電信息采集流程

電力企業要將用戶實際需求作為系統優化的導向，建立全面且完善的用電信息采集管理服務系統，為規范信息采集流程提供有力保障。在科學信息技術快速發展的背景下，電力企業應積極運用信息化手段優化原有的信息采集系統，以實現信息的自動采集，發揮低壓電力線載波通信技術的優勢[10]。

4 結 論

用電信息采集系統建設涉及到施工、監理、營銷以及客服等多項內容。要想進一步提高低壓電力線載波采集成功率，必須全面分析基礎建設、集抄設備以及載波通信等影響采集成功率的因素，不斷規范采集流程，創新工作管理機制，從而實現電力企業可持續發展的目標。