新型低压电能表宽带载波模块的研制

唐楚凡　李少娟　张晨晨　孙慧盈

摘  要：长期以来，供电局主要依靠供电服务指挥平台进行低压故障处理，但对停电位置、规模、所需人员和抢修计划的分析主要靠人为预判，这易造成后续现场处理工作量增加，恢复时间的误判。为提升客户服务质量，及时获知低压用户停电信息，该文通过研究宽带载波停电上报技术，使用用电信息采集系统实时推送低压户表、台区总表或集中器停上电事件，辅助分析判断故障真伪、故障地点、故障原因、故障性质和故障范围，实现低压用户停上电事件上报。

关键词：用电信息采集;宽带载波;停上电事件上报

中图分类号：TM73                  文献标志码：A

1 项目内容及目标

1.1 项目内容

目前，珠海供电局着力提升客户服务质量，在各方面提升服务效率。实现及时地将停电情况或停电计划通知到客户，使客户获得更优质的客户服务。目前，计划停电可以及时通知到客户，但是临时停电或故障停电尚无法做到及时通知客户。目前，低压集抄集中器和配变监测计量终端均可以实现停电事件上报，如果台区停电，主站可以自动检测，电表端尚无法停上电监测。

为了提升客户服务质量，让客户及时获知停电信息，开展了该项目新型低压电能表宽带载波模块的研制的研究。

1.2 项目应用前景

该项目针对宽带载波技术的停电事件上报进行研究。可以实现低压台区电能表停上电事件的实时监测和上报。停电时，载波模块可以通过超级电容供电，将停电事件上报给集中器，然后由集中器上报给计量自动化系统。及时获取具体停电表计和范围，并派出运维人员进行排查。提升客户服务质量，提升各方面的供电服务效率。

2 项目原理

2.1 研究内容原理简述

通过该项目的研究和开发，可以实现以下功能。

2.1.1 实现载波信号的跨线路断路/空开断路的传输

此技术难点在于电力线载波通信是将电力线作为通信信道进行数据传输。当交流电火线/零线发生断路，空开内部磁感应机制和载波信号具备空间耦合能力，载波信号跨越断路点将造成巨大衰减，且不同型号的空开衰减存在差异，该研究需提升载波的耦合能力。

2.1.2 三级停电上报的智能研判技术

依据不同的停电场景，将停电事件分为3类：全台区停电;分支开关断开或线路损坏导致的多只电能表掉电;表前开关断开导致的单只电能表掉电。因此建立恰当的研判机制，以实现三级停电上报事件的智能分析、研判。

2.1.3 跨越空开的载波信号避撞机制的研究

若不做特殊处理，从掉电节点处发送停电信息时，由于通信通道等因素影响，冲突概率高。而且停电事件上报时间较短，需要研究一种高效的避撞机制完成信息的可靠传输。

2.2 技术路线

2.2.1 新型通信技术方案选择

当空开断开时，空开内部磁感应机制和载波信号需具备一定的空间耦合能力，宽带载波信号能够满足跨越断路点的能力和空间耦合衰减能力。通过实验获取大量数据统计分析，然后进行建模运算，实现宽带载波信号跨断路传输，最终完成断路状态下载波信号对停电事件的穿透上报。

经过不同型号空开及不同频率的测试分析，宽带载波通信为最佳跨越断路空开穿透传播的技术方案。

2.2.2 新型通信模块停上电事件感知设计

2.2.2.1 通信模块硬件方案

通信模块工作原理图如图1所示。

通信模块弱电接口采用2×6双排插针作为连接件，通信模块管脚定义见表1。

当电表产生事件时，电表芯片将EVENTOUT管脚置成有效电平（高电平），载波芯片检测到后，即认为事件发生。集中器采用命令轮询抄读时，产生事件的目的节点（载波从节点）会在路由主动上报数据，通过信息域里的事件标志告知集中器该电表有事件发生。

2.2.2.2 通信模块软件方案

（1）电表停电时，通信模块经电力过零信号检测电路检测到停电发生，同时，通过超级电容备电电路，保证掉电后可维持模块正常工作60 s以上，延迟判断电能表停电后发起停电事件上报，避免误判，最后经本地通信信道上报至集中器模块。

（2）通信模块，根据STA、GND 管脚判断是模块拔出还是电能表停电。

（3）模块拔出不上報事件，电能表停电上报事件。

（4）停电事件定义，见表2。

2.2.2.3 跨越空开的载波信号避撞机制的研究

如图2高效避撞机制的示意图所示。停电事件是同时发送的，如果不做特殊处理，停电信息将在停电节点处，立即发送停电信息，由于信息通道传输等影响，冲突概率高。而且停电事件上报时间较短，通过宽带高效常用避撞机制（TDMA+CSMA/CA）完成信息的可靠传输。

3 结语

随着电能表集抄入户，低压集抄也由过去粗放式的管理向精细化的转变。该文通过对新型电能表宽带载波的研究，将实际运行现场情况与计量自动化系统结合，对低压配网故障进行有效定位，反馈故障情况，并科学合理运用集中管理分析对策，提升低压配网运行的安全性、可靠性。

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