基于不同频率信号的多表位串户排查系统设计

寿佳珏，许纯恺，朱丹燕，程 玉，孙 婷，陆沈敏，徐雪峰，丁 倩，沈 峰，孙 俊

(国网上海市电力公司青浦供电公司，上海 201799)

随着电能表的规范化集中布线安装，经常会发生电能表和用户之间的串户问题。为了进一步规范电能表装接管理，提升电网服务水平，电表串户问题越发引起相关部门的重视[1-5]。电表串户由于一般牵涉用户，而传统串户检测设备需要进入用户家中，给用户带来麻烦，串户排查效率也大大降低。新型多表位串户设备的研发则将这一问题彻底解决。

1 串户排查方法

现今常用的电能表串户排查设备主要采用入户排查。这种方法虽然能够精准确定电能表和用户电路之间的一一对应关系，但是必须要求入户检测[6-7]。这就增大了串户排查的实行难度，增加了工作量。

目前已有的非入户串户排查方案，主要通过比较电力线两端电平变化或线路投切电容等改变线路物理参数，并结合电压、电流、功率因数等参数进行联合判断，结论可信度不高[8-11]。由于排查系统在信号馈入线路时，信号本身也会通过电网流入其他用户回路，影响检测结果。另一方面，由于利用无线通信进行信息传输，信号容易受干扰，导致结果不准确。

2 多表位串户排查的实现

多表位串户排查系统主要由主机(含配套电缆)和从机两部分组成，其排查系统原理见图1。

图1 多表位串户排查系统原理

多表位串户装置的主机与电流钳实现了同时可发出16组不同频率的PLC载波信号，通过电力入户线分别进入客户家中，使用从机从16户客户家门外一一接收载波信号，实现完整的载波信号从发出到接收的闭环网络。将主机输入用户的信号与从机检测对应用户的信号进行分析，对比核实用户频率是否相同，如果相同，则为未串户；如果不同，则为串户。为了更直观地显示是否串户，运用软件识别算法将频率相同转换为接收到的信号最强，通过接收频率强弱来辨别是否串户，这样能够更清晰地将用户是否串户告知测试员。

多表位串户排查系统的主机(如图2所示)基于软件无线电架构，采用嵌入式开发平台设计，集成了高速FPGA及D/A转换器，实现跳频载波信号发生并利用电流耦合原理将载波信号耦合到电力线中，完成载波信号注入，注入的载波信号是按一定规律变化的脉冲信号(具体如图3所示)。主机具有以下特征：① 多路同时检测。为实现主机含16通道电流耦合钳，可将频率为10～50 MHz的载波信号同时注入16路用户的电路中，2 min内即可完成全部表位接线排查。最大载波功率不大于20 dBm(0.1 W)，主机功率消耗小于2 W；② 操作直观。采用10寸液晶显示，屏幕为触屏操作，以此实现主机控制；③ 便携性。主机内置大容量4.2 V锂电池，满足全天测试需求。设备集成USB端口，一路作为充电端口使用，另一路作为通信端口使用。

图2 载波信号示意图

主机硬件结构图如图3所示。

图3 主机硬件结构图

(1)编码调制模块：作为主机的编码调制模块，它负责了串户设备的编码需求，实现了载波信号的生成和数字化编码调制。

(2)人机交互模块：内置AD、DA转换模块，具有隔绝外部信号的干扰，提高设备稳定性功能，便于数据进行交互处理。

(3)信号合成模块：将编码调制模块输出的数字化信号变换成数模信号，得到高频率的载波信号。

(4)调理电路模块：将信号合成模块输出的信号进行优化，过滤采样时钟产生的高频镜像，优化波形，使信号驱动能力增强。

(5)反馈模块：辨别馈网功率，使输出信号的幅值稳定在一定的范围内。

(6)电源模块：为主机各部件提供相匹配的电压。

多表位串户排查系统的从机(如图4所示)基于无线信号收发原理，利用定向天线实现载波信号接收并进行实时处理，给出是否串户的综合评判。具有以下功能：① 从机集成摄像头及闪光灯，可实现对表箱、表位的扫码录入功能；在光线较暗的环境中可打开闪光灯，实现照明；② 通过MICRO USB接口，实现数据传输、充电等功能；③ 通过插接nano sim卡，具备移动通信功能；④ 具备测量过程声音提示功能；⑤ 采用5寸液晶显示，触屏操作，实现从机控制。

图4 从机示意图

3 多表位串户排查系统的测试

3.1 测试流程

(1)主机开机，根据表箱表位数量，从主机电流钳收纳袋中取出相应数量的电流钳，把电流钳BNC端子连接到主机的信号输出BNC接口上。打开电流钳上盖滑动开关，露出测试卡槽，将各个电流钳卡到待测试电能表的出线端(入户端)，合上滑动开关，要确保电流钳是完全闭合的，如果表后有空开，则优先卡到空开后的火/零线上。

(2)根据主机界面上的指示，手动选择对应通道，确定选择通道与电流钳接入通道完全一致后，则点选打开通道按钮，建立通道。

表2 测试二频偏结果

(3)组装从机手柄与天线，启动从机进入串户排查App，选择第一项“户号编辑”，建立默认户表关系。根据实际接线情况，添加户号，户号即为表计上对应标号，之后点击保存户号返回主界面。

(4)点击开始测量，手持从机到待排查住户门口按照从机提示逐户测试，直至从机提示测试完成。

(5)测量完成后，会弹出“测量完成…”提示，点击确定查看测量结果，如果没有红色字体提示，则说明未发现异常线路接线；如果有红色显示，则说明表户关系接线可能存在异常，需要对异常的线路进行复测。

3.2 测试结果

借助新型串户排查系统，基于测试流程对现场各类小区进行功能测试及验证。

(1)测试一：某新建小区高层。表箱位置：各楼层集中装表；户型：一梯三户；走线方式：明线；测试结果如表1所示。

表1 测试一频偏结果

由表1发现，在101室门口测量得表尾号为0201和0202的信号强度为4531和3214，表尾号为0203的信号强度为9999，即在101室用户处测量得的表尾号为0203的信号强度强于其他两块表计，而实际101室用户对应表计尾号为0201，所以101室用户存在串户现象。在102室用户门前用从机接收信号，测得表尾号为0202的信号强度为9999，表尾号0201与0203用户表尾号强度为2515与3898，即在102室用户处测量得的表尾号为0202的信号强度强于其他两块表计，并且102室用户对应表尾号为0202，所以102室未发生串户现象。同理，在103室测得尾号为0201的信号强度高于其他两块表计，但103室对应表尾号为0203，即103室用户存在串户现象。

(2)测试二：光明工程改造多层住宅。表箱位置：楼底集中装表；户型：一梯两户；走线方式：明线；测试结果如表2 所示。

在用户202室和302室测得接收的信号强度最大的不是对应表号传送的，即用户202室与302室存在串户现象。其余用户在门口测得接收的12组信号强度最大的为其对应表号传递，即未发生串户现象。

4 结语

本文设计的多表位串户排查系统采用主机和从机分离技术，使用该设备进行串户排查，操作简单，不需入户、不断电即可同时排查多个户表关系。这将大大降低工作人员的排查难度、提高排查效率，有效提高用户与电表的一致性，避免电能表串户引起的用户投诉与相关纠纷，为供电公司提高供电服务质量提供帮助.

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