浅议电力载波技术在用电信息管理中的应用

朱芳宇 张东

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，而电力负荷监控系统通信信道的一种补充通讯通道――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 应用

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：

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

随着我国市场经济的发展，电力市场进程的加快，用电结构和供用关系发生了相应的变化，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。

中央监控机向用户发送的命令可分为监控命令和用户数据返回两类。中央机系统根据用户返回信息进行审核、归类处理，存入中心数据库，便于各专业后方微机利用该信息进行业扩报装、用电监察、电能计量、电费、负荷预测、配电的管理工作。

总之，电力载波负荷管理系统作为市、县区电力部门电力电量管理的较佳技术管理手段之一，其方法越来越体现出它的优越性，如何配合厂家应用和完善发展该系统，将是我们今后努力工作方向。可以预言，未来的电力市场和需求管理要求必须建立一个投资少，功能强，易扩充，准确性、可靠性高，运行费用低，便于更新维护管理的用电信息管理系统。随着微电子技术发展和载波通信技术的成熟，利用电力载波技术实现电力电量监控管理将是未来商业化电网运营的必不可少的手段之一。