电力载波技术在用电信息管理中的应用

何保国山西省长治供电局(046001)
　　
　　摘要随着新的电力市场的建立，电力负荷监控系统，已经由单纯的“控制到户”，发展为负荷管理系统，而目前此套系统普遍采用无线电通道，由于无线电易受地形和空间干扰的影响，电力负荷监控系统通信信道的一种补充电力载波通信，目前随着技术的成熟越来越受到人们的青睐。本文较详细介绍了电力载波负荷管理系统结构、设备组成、工作原理及工作过程。
　　关键词电力载波技术用电应用
　　我国对电力用户的用电信息管理，目前普遍建立在电力负荷监控系统上，即在原系统上增加抄表功能。随着用电结构变化逐渐扩展到关口和低压侧电力用户，从而实现对关口点、35kV及以下关口点和各类电力用户的用电信息监控管理。并从功能上进行不断扩展、完善，满足电力管理部门各种需要。
　　1　电力负荷监控系统的现状
　　从1990年开始，用电部门为了落实计划用电政策，都相继组建了各自的负荷监控系统，大部分地区采用无线电方式组网，称为无线电电力负荷监控系统，其中也有少数地区采用音频、市话和电力载波方式组网。无线电电力负荷监控系统国内已经有不少厂家取得入网证，并且有一定生产和应用规模，成为一种成熟的产品，在用电部门计划用电工作中发挥了一定的作用。无线电电力负荷监控系统虽然是一种成熟技术，但是受地形及通信界面、空间干扰及运行费用等因素的影响，大面积推广特别是在山区推广存在一定困难。
　　2　电力市场对负荷监控系统的要求
　　随着社会主义市场经济的发展，电力市场的变化，用电结构也发生了相应的变化，给电力负荷监控工作提出了新的要求，供电企业要适应市场变化的要求，就要加强配电和用电管理自动化，实现“营配合一”工作。作为技术管理手段之一，电力负荷监控系统应该从以下几方面进行扩展和完善：
　　2．1　功能上实现远方抄表(RS485，RS232接口)，电能表缺相，最大需量，功率因数，TV、TA回路监视，用户各分路开关状态、用户端电压监视。
　　2．2　公用配电变压器、配电线路的各种运行参数(开闭锁、线路上开关)的监视控制。
　　2．3　系统要配合计划用电做好削峰、填谷、负荷监控、负荷分析、负荷预测和负荷平衡工作。其次用于电价预测和电量的结算，配合电量电费计算方便用户预购电量，实现营业抄收自动化，再则为报装提供所需运行资料，为配网运行管理提供数据，为用户需求侧管理服务。
　　只有为用电管理部门和电力用户提供及时可靠、准确、完整的信息，才能充分发挥负荷监控系统的作用。
　　3　电力载波负荷监控系统的特点
　　众所周知，用户要用电必须用电线把电引到使用电力的地方，这样只要是电力用户(注：以下电力用户简称用户)，电力部门就与用户之间有一条通道，如图1所示，若把用户比做树叶，供电部门比做树干、树支的话，电力线网络结构为“树形结构”，电力部门在树干上(主网)已经建立了完善的通信。而充分利用这条通道，使树支层(配网)建立供电企业与用户之间的通道，是一项很有应用前景和经济效益的工作。
　　目前电力系统在树干层(主网)使用的通信方式有无线电、有线、载波、微波、光纤、卫星数字通信等，都是用于35kV农网及以上电压等级的主网。本文介绍的电力载波技术是指如图2所示的35kV、10kV配网和380V、220V低压网实现的载波数据传输。
　　
　　该系统利用微电子技术为基础的通信手段，有机的结合了计算机网络和载波技术，系统涉及数据流安排、容错技术、软硬件可靠性、噪声处理、抗干扰、产品质量等诸多方面。电力载波技术采用配电网零序载波注入传输技术，注入功率很小，不需加阻波器。传输速率600bps，信号传输只限于计算机数据，并且只在本级配电网内传输，充分利用电力线路通道，节省资源，提高效益。
　　4　电力载波负荷监控系统组成和作用
　　电力载波负荷管理系统是由中央控制系统、变电所载波数据传输设备、变压器侧中继设备(TTU)、用户载波控制终端(CTU)、载波抄表器(CTA)、耦合设备组成。
　　中央控制系统包括互为热备用的两台前方监控机、双机切换装置、调制解调器(MODEM)、网络服务器、若干台网络连接的后方微机。
　　变电所数据传输设备由载波数据传输机、调制解调器、耦合电容器等设备组成，用于用户与中央系统信息的转换和传输。
　　低压用户中继设备包括TTU、CTA、耦合电容器等，用于低压用户信息收集和公变信息的采集传送。10kV、35kV用户终端包括CTU、耦合电容器等设备，用于用户信息的采集和控制。CTU 有RS232接口或RS485接口，四路遥信，四路遥控，两路模拟输入，两路脉冲输入。载波抄表器(CTA)用于低压220V用户电能表的读数采集和转发(RS232接口或RS485接口)。
　　5　电力载波负荷监控系统工作过程
　　电力载波负荷监控系统由控制中心、信道、终端机构成。主要功能为遥信、遥测、遥控。控制中心的中央机系统为主控制系统，用户CTU可在中央机系统的管理下，实现对用户用电情况遥信、遥测、遥控。CTA可以与无线电台、电信网连接。中央机系统向全体用户终端CTU或部分用户CTU和TTU或单个CTU和TTU发出指令，传送数据，控制CTU完成各种任务，同时可搜集用户TTU用电信息并存入服务器数据库，中央机系统中的监控机可以定时向用户发出指令，也可以随时接受后方机的命令向CTU和TTU发出指令。后方工作站通过网络服务器和前方机进行信息交换。
　　由于利用了计算机网络(NOVELL或WINDOWS NT)技术，后方机的数量可以根据各种不同需要设置。各后方机可根据权限完成各自不同的工作。例如信息中心后方微机只有处理有关用户用电信息的功能和权限；用电营业部门后方微机只处理用户电能表读数用于电费计算；计量部门后方微机只有处理有关用户电能表参数的功能；报装部门后方微机只有读取配电网有关参数的权限；负荷管理微机或调度后方微机可以分别向CTU设置定值或发送跳、合闸命令和预置RTU的有关参数，并且统计审查用户用电情况；总工或局长后方微机可以调用用户用电情况报告；用电业务各部门后方微机可以调用生产与经营指标的完成情况报告。
　　中央监控机向用户CTU和TTU发送的命令经过调制解调器专用(或复用)通道送至各变电所，各变电所调制解调器把命令送给载波数据传输机，载波数据传输机将命令转换成载波调制的数字信号，经耦合电容器注入配电网，各用户通过配电线路的用户侧耦合电容器把信号传入CTU，由CTU判断命令内容并执行。各公用变压器侧耦合电容器把信号传入TTU，由TTU判断命令内容并执行，TTU设备的工作分为公用变压器信息的采集和低压用户抄表。中央监控机除利用以上方式传输信息外，还设有标准232接口，作为备用或建立载波通信有困难的用户，来采用其他方式通信。
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