王晓敏

摘要：随着用电信息采集建设的不断深入，采集终端安装率和采集数据量的不断增长，系统已逐步具备对计量装置进行在线监测和智能诊断的能力。但是在实际监测中，基于载波通信的数据采集由于受到现场环境的影响，抄读准确率会有较大偏差，需要设计一种仿真检测方法对各类采集终端现场环境的适应性进行考核。

计量装置和终端设备异常事件检测系统可以通过模拟现场设备的运行工况，最大限度地满足用电信息采集系统现场终端使用要求，达到未装先检的效果，大大提高采集终端现场应用效果和运维工作效率，减少现场采集运维工作量，缩小运维成本，从而加快电力营销信息化建设的进程。

关键词：终端检测;载波通信;干扰分析;模拟实验

引言

在近些年的发展中，欧美发达国家的智能电网建设技术水平有了很大的提高，已经远超我国。但我国的智能电网建设一直都在按照已经拟定号的步骤和方向在继续进步。目前已经建立起了一套较为完善的智能电网系统，其主要的部分就是在针对用户用电情况建立的电信息采集系统。

1电力载波通信介绍

电力载波通信主要指的是以220V或380V的低压配电线当作传输媒介，对信息数据或语言数据等进行传输的一种通信方式。它具有可靠性高、投资少、见效快、与电网建设同步等得天独厚的优点。在技术上，电力载波通信不再是点对点通信的范畴，而是突出开放式网络结构的概念，使得每个控制节点（受控设备）组成一个网络进行集中控制。该通信技术最大特点是不需要重新架设网络，体现在现实中就是不需要对现有建筑物进行修正，只要有电线，就能进行数据传递。电力线载波通信的应用范围从电力调度通信，扩展到更广泛的数据采集、继电保护、远方抄表、系统监控、图像传输、直流输电、配网自动化、小水电控制及IP网络等方面。电力网上加载的终端数量远超过无线和专线的终端。

2实验设计

智能采集终端检测系统由装置硬件和计算机软件两部分组成，装置硬件为被测智能采集终端及采集器提供工作电源和信号载体，计算机软件包含采集终端与电能表模拟通讯、方案配置、数据分析等功能。测试装置主要由测试电源、表位控制器、载波影响模块组成。如图1所示，其中测试电源为采集终端和采集器或智能表提供电压、电流信号，表位控制模块实现各工位的接入和断开，而载波影响试验模块接入电压线路，对通讯情况进行模拟干扰。整个系统通过计算机和交换机统一控制，通过对不同载波干扰条件下数据抄读成功率、准确率的汇总统计，达到分析不同厂家采集设备现场适应性和抗干扰能力的目的。

3电力载波通信关键技术研究及在信息网与工业网的融合应用

通讯环境模拟采用2种方法实现：（1）在集中器和载波表之间加入载波衰减器，该衰减器为宽带衰减器，衰减值可以在1-90DB设置，用于模拟电力线的距离增加和阻抗不匹配导致信号衰减所造成的通讯影响。（2）增加噪声信号发生器，在载波通讯线路注入线号干扰信号，模拟电器工作时产生的噪声对载波通讯影响。

实验时，装置挂表板可挂接2只采集终端，一主一备。18只采集器或18只智能表，各工位有电压电流输入，且电压电流均可以单工位控制。该仿真系统有如下特点：

（1）根据采集终端+采集器+模拟表的任意组合，各工位可选择不同的挂表方式，测试所有现场可能的组合模拟，并接入不同的载波衰减和噪声干扰，便于对比考核。

（2）装置可最大化模拟终端现场运行环境，上行与主站通讯方式支持GPRS/CDMA无线公网，In-ternet网口通讯等，下行与采集器电能表通讯支持载波通讯和RS485通讯，模拟表的个数可以设置为不同。实验时，先由模拟表根据需求产生对应的事件，而后經由不同的通讯组合和方式，在特定的干扰下，测试抄读成功率。

数据集中器往上与系统上位机通信的网络成为比较棘手的问题。可以新建网络，但集中器分布在厂区不同位置，作为老厂区重新布网涉及的工作量、工作难度都很艰巨。该文选择利用现有的光纤网络，即企业局域网。选择企业现有网络传输，需从网络安全性、数据量的测算、互相之间的干扰、企业下一步信息发展规划及具体联通方式等多个角度做评估，当数据传输不影响现有企业局域网的正常运行、不存在风险时，可以借用现有网络平台，免去重新建网所需高昂的费用。

4实验分析

为了验证智能采集终端检测系统的实用性，实验室抽取了青岛鼎信、瑞斯康、东软等六个厂家的载波通讯模块进行检测。通过模拟不同测试环境，分析载波厂家产品优劣。

（1）优良环境

优良环境下，各项数据抄读正常。不仅用时较少而且成功率达到100%，进一步验证了实验台体数据的可靠性。

（2）纯载波衰减环境影响

中睿昊天载波模块抗衰减能力较强，在载波衰减达到140db时，数据抄读成功率仍能达到100%;而瑞斯康载波模块抗干扰能力较弱，在载波衰减达到67db时，抄读成功率已显著下降。

（3）纯谐波干扰环境影响

在纯谐波干扰影响下，中睿昊天载波模块抗干扰能力较强，在接近同频率调制波干扰下，通讯几乎不受任何影响;而青岛鼎信在此方面较弱，同频率调制波干扰下，通讯成功率下降至20%以下。

（4）复杂环境实际影响

在现场实际环境中，载波通讯既会受到衰减影响，又会有谐波干扰等情况发生。所以需要将二者进行组合，模拟用电现场的实际环境。经实验分析，中睿昊天载波模块在同时受到同频率调制波干扰和信号衰减时，仅能衰减6db，数据抄读成功率就会显著下降;而东软载波模块则能衰减至16db，仍能不受影响。经综合测试，各载波厂家抗干扰能力如表1所示：

由上述分析可知，在未受载波衰减和噪声干扰的优良环境下，载波通信成功率很高，各项目测试均可通过。但当加入噪声干扰和对载波通信进行衰减后，各载波通讯模块会受到不同程度干扰，通信成功率也会相应降低。如果载波制造厂商生产的通讯模块抗干扰能力强，则通信受影响较小，反之通信成功率下降极快。达到实验目的。

结束语

本项研究以系统先进性和实用性为基本原则，充分发挥软件与硬件相结合的优势，模拟现场数据采集过程并加以诊断分析。电力线载波通信技术也存在一些不足之处。这主要是由于电力线是用来传输电能的，电力线上接有各种各样的负载，这些负载的接入和断开具有随机性，造成收、发信机的输出阻抗和输入阻抗很难和线路的阻抗匹配，信号衰减严重，同时连接在电力线上的各种负载设备也成了噪声来源。在系统的建设过程中，能够实现主站与采集终端、终端与采集器、终端与载波表、采集器与模拟表、采集器与物理表间的数据交换和数据采集，能够监测在不同载波环境下的计量数据抄读成功率，并判断相应载波制造厂商通信模块制造技术的优劣，从而选择稳定，抗干扰能力强的载波通信模块，确保用电采集系统数据采集成功率达到国网公司的技术要求，进而满足电力用户的需要。

参考文献

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