用电信息采集系统低压集中抄表典型台区问题分析及处理

李 翀，唐如意，柴奕春，张 强，王俊龙

（1.国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄 050021；2.国网河北省电力公司，石家庄 050021；3.国网河北省电力公司石家庄供电分公司，石家庄 050091；4.国网河北省电力公司保定供电分公司，河北 保定 071051）

1 概述

用电信息采集系统是支撑智能电网建设的重要组成部分［1－2］，是加强精益化管理、提高优质服务水平的必要手段。现场低压集中抄表台区的安装调试是用电信息采集系统建设的重要组成部分，台区采集成功率是台区调试并投入正常运行的一个重要的指标。随着低压台区安装调试的进行，现场若干台区在采集主站设置、运行正常的情况下，遇到了采集成功率提升的瓶颈。通过对现场采集成功率低的台区进行大量排查、试验，根据采集故障情况及台区特点确定了4种典型台区，并对河北省南部电网现场“载波孤岛”台区、“载波串扰”台区、大台区、量控卡表台区4种典型集中抄表台区进行总结，结合每种典型台区的具体概况，提出解决此类台区的方案。

2 典型台区类型

“载波孤岛”指台区供电线路过长或载波干扰严重，载波模块无法将数据送达至目标电能表（或目标表数据无法返回至集中器）。“载波孤岛”现象多出现在农网及城网中比较老的小区。

现代化的大型住宅小区，集中供电，统一管理，同时使用7～8个甚至更多变压器，安装的集中器使用同一载波模块，同频率载波信号通过变压器以高压电力线为媒介在各个台区间串扰，导致台区抄表失败，此种现象称为载波串扰［3］。

大台区是指供电台区所辖智能表超过600只，电网敷设面积大，台区供电半径大，且节点分布较为分散的台区。集中器需抄读电能表正向有功日冻结电能、购电次数、累计购电金额、剩余金额4个数据项，在规定时间内，大台区无法抄全全部数据，台区成功率达不到使用要求。

低压量控卡表台区是指用电信息采集系统主站、网络表、规约集中器、量控卡表构成的低压卡表集中抄表台区［4］。主站下发给集中器的命令首先由网络表接收，再通过网络表与集中器之间的485线传送给集中器，集中器接收并执行命令，再由485线传送给网络表，通过网络表的GPRS 向主站回应。虽然国家电网公司大力推广智能电能表，但是现场仍有大量的低压卡表台区在运行，且大都处于老旧小区，环境非常复杂。

3 典型台区存在的问题及处理措施

3.1 “载波孤岛”台区

石家庄某小区1号台区概况：柏林小区为90年代老小区，线路老化严重，该小区1号台区安装355块电能表，供电线路采用架空线及地埋线，从1号台变到最近一块电能表的总长度约200 m，超过载波模块通信范围，集中器发送的载波无法达到居民楼电能表，集中器的抄表成功率为0。

通过安装中继放大器，将“孤岛”进行通信连接，载波中继放大器向上与集中器载波通信，向下与电能表载波通信。载波中继放大器无需设置参数，中继放大器的电源由电力线供给。

继放大器的安装位置需进行测试，安装中继放大器时通信距离不应超过150m。中继放大器安装位置的测试方法为：在选择的中继放大器安装点用载波监控器测试是否能收到集中器下行报文，若能收到说明此点与集中器通信没有问题，然后测试此点是否能抄回“孤岛”范围的电能表，在中继安装点使用抄控器抄收“孤岛”范围的电能表，若能抄回说明此点与电能表通信没有问题。上行与集中器通信畅通，下行与“孤岛”范围电能表通信畅通，该点便是理想的中继安装点。若测试时通信不良或根本不通，可以考虑在此地点后面150m 处再加装中继放大器，最多加4级中继放大器。中继放大器安装位置示意见图1。

图1 中继放大器安装位置示意

3.2 “载波串扰”台区

石家庄富强站某小区为新建高层小区，2 个供电配电室，10个台区，共计3 092户。10 个台区分为2个配电室，1－6号台区在一个配电室，各集中器电压电流由配电室引到地下楼道口；7－10号台区在另一个配电室，各集中器电压电流由配电室引到地下楼道口。由于配电室内相邻台变距离较近，同频率载波信号通过变压器和高压电力线在各个台区间串扰，造成台区抄表成功率很低。

该问题可以通过查找串扰源并选择使用阻波器的方法解决。具体步骤如下：

a.拨出串扰源排查台区的集中器载波模块，停止集中器的载波通信。

b.用载波监控器监测所排查台区的集中器电源端载波接收报文，根据报文中的电能表地址锁定串扰源台区，报文中同一地址的报文越多则表明该台区串扰越严重。

c.根据锁定的串扰台区在集中器电源端安装阻波器，阻波器的安装示意见图2。

图2 阻波器的安装示意

选择阻波器要注意以下事项。

a.阻波器所选用的电容应考虑载波中心频率、串扰的载波信号强度来进行选择，对载波信号的衰减应在10～20dB。

b.阻波器电容C1的容抗为Xc＝1／（2πfc），其中fc为载波信号的频率。

c.经阻波器后衰减的电压信号Uout＝Uin［Xc／（Xc＋R1）］，其中，R1为电力线等效电阻，Uin为A台区串扰到B台区的电压信号。

随着电容器容抗Xc的减小，电容器输出电压信号就越小，即实现了对载波串扰信号的衰减。

在该小区串扰台区安装的阻波器为一个0.42 μF电容，在电网上构成滤波电路，在一定程度上衰减信号，取得了很好的效果。

3.3 大台区

保定某小区是新建高层小区，入住户数少，大部分住户在装修。Y0053 台区采集智能电能表数据870块，分布在地下车库、21 号楼、23 号楼，其中车库电能表345 块；21号楼218块，23号楼307 块。最初安装调试时，Y0053台区在变压器低压侧只安装了1台集中器，由于供电线路较长，到车库和楼栋的电缆从地下室走电缆桥架，超过载波模块的理想范围，然而台区电能表较多，远超过500块，导致集中器抄表时间不够用。

解决方案：同一台区由一个主集中器和多个子集中器组成，其中，主集中器在负责所划范围用户电能表采集的同时，还负责台区考核数据的采集；子集中器可以根据台区现场需要安装多个，负责所划范围用户电能表采集。

根据现场供电线路分支情况，将一个整体台区划分为多个子集中器，子集中器安装在需切分的分支中心节点，该子集中器只采集本分支电能表数据。因需要接入TA、TV，主集中器安装在台区配电房，子集中器选择供电线路的负荷中心，中心节点离分布在线路上的电能表最近，通信效果最好。根据该小区实际情况，Y0053台区安装主集中器1台、3台子集中器，其中主集中器采集地下车库和商铺表；1台子集中器采集21号楼A 单元；1台子集中器采集21号楼B单元；1台子集中器采集23号AB两单元，子集中器安装位置示意见图3。

图3 子集中器安装位置示意

时段划分：因相同载波模块的集中器同时发送数据将会造成数据干扰，需对各集中器分时段运行。根据试验情况规定，每块电能表的抄表时间为60s，考虑到每百块电能表有1 块首次抄读不成功的情况，且有2次抄读阀值，时间为120s。故时段划分计算公式如下：

式中：t为集中器抄收时间；n为该集中器应抄电能表数量。

该台区集中器工作时段分配见表1。

表1 大台区集中器工作时段分配

通过安装子集中器，每台集中器抄读的智能电能表数量减少，供电半径减小，对抄读失败的电能表重复抄读的次数减少，提高大台区的抄读成功率。

3.4 低压量控卡表台区

石家庄0400408台区为低压量控卡表台区，台区变压器所带用户都是平房，是典型的城中村台区，共159户，即159块电能表。此台区大多数为出租房屋，每一户居住不只一家人，因此台区负荷大。该台区电能表箱示意见图4。

图4 量控卡表台区电能表箱示意

1－10是10 个电线杆，线杆间距约50m，变压器与1号杆之间连接是地埋线，直线距离约30 m，实际电线距离约50m；70－73是7号杆分支线上4个电能表箱；90－93是9号杆分支线上4个电能表箱。其余电能表具有电线杆上直接引出挂在路边墙上，与电线杆之间的引线距离约20 m，7 号杆距离350m，9号杆450m，距离远造成抄表率低（仅30%左右），且每日有波动，抄表效果不稳定。

解决方案：在现场安装中继放大器解决低压量控卡表台区抄表率低的问题。在集中器位置用笔记本通过demo抄读需要安装中继放大器的线路上的电能表，抄读过程由近及远，一直到抄读失败的位置，安装中继放大器的位置距离集中器尽量远，但是能够抄到，且通过demo抄读的成功率在80%以上。这样就确定了1号中继放大器的位置，在集中器的位置通过demo软件手动组中继关系，用1 号中继放大器作为一级中继抄读同一条线路上1号中继放大器后面的电能表，由近及远，直到抄读失败，安装2号中继放大器的位置距离1 号中继放大器尽量远，但是应能够抄到数据，且通过1号中继放大器做中继放大器的抄读成功率在80%以上。这样就确定了2号中继放大器的位置。（也可以在1号中继放大器的位置由近及远抄读线路上后面的电能表，用确定1号中继放大器位置的抄读标准来确定2号中继放大器的位置），以此类推可确定3、4号中继放大器位置，最多安装4级中继放大器。

中继放大器安装以后，要在集中器中加载中继放大器的档案信息，首先清空集中器中电能表档案，通过测试软件将现场安装的中继放大器通信地址手动添加到集中器中，再由主站下发电能表档案。

4 结束语

台区抄表成功率是评价台区是否达到实用化的一个重要指标，针对台区抄表成功率低的典型台区，按照“试点先行，以点带面，整体推进”的解决方案，将现场台区分为“载波孤岛”台区、“载波串扰”台区、大台区、量控卡表台区4种典型台区，通过安装载波中继放大器、阻波器、单变台多集中器等措施攻克了载波抄表复杂、抄表成功率偏低的突出问题，对提高低压台区用电信息采集实用化水平，规范、改进低压台区用电信息采集设计方案提供技术支持。

［1］Q／GDW 376.1－2009，电力用户用电信息采集系统通信协议：主站与采集终端通信协议［S］.

［2］Q／GDW 376.2－2009，电力用户用电信息采集系统通信协议第二部分：集中器本地通信模块接口协议［S］.

［3］孙海翠，张金波.低压电力线载波通信技术研究与应用［J］.电测与仪表，2006，43（8）：54－57，43.

［4］徐 伟，王 斌，姜元建.低压电力线载波通信技术在用电信息采集系统中的应用［J］.电测与仪表，2010，47（10）：44－47.