广西电网低压宽带载波应用中的匹配性问题分析

梁 捷，梁广明

（广西电网有限责任公司计量中心，广西 南宁 530023）

电力线载波通信技术的基本原理是通过电力线传输高频弱电信号，主要采用正交频分复用技术（简称OFDM），广西电网常用的频率范围为（0.7～12）MHz，是当前电网公司的主要低压抄表通信方式。

相比电力线窄带载波通信，宽带载波通信技术（high speed powerline communication，HPLC）可实现2 Mbit/s以上的数据传输速率，满足现代计量自动化系统数据高速传输的需求，支持实时全双工的工作模式和不同厂家的互联互通，可实现数据并发通信及大数据量采集，近年来在广西逐步得到推广应用。

1 宽带载波技术在广西的应用现状

广西电网宽带载波技术标准统一采用南方电网公司2019年发布的《计量自动化系统电力线宽带载波通信技术要求》，高级应用扩展功能由省公司在该标准的基础上统一制定。南方电网标准的宽带载波支持3个频段，分别为频段0：1.953～11.96 MHz，频段1：2.414～5.615 MHz，频段2：0.781～2.930 MHz，广西常用的频段为频段2。该技术标准给出了不同厂家宽带方案之间的互联互通的协议标准并考虑了高级应用扩展性的要求。

广西电网从2020 年起开始逐步推广HPLC 应用。公司营销部提出推广措施，例如要求低压集抄批量新建、改造项目应优先选择HPLC技术方案等。为保证入网产品质量，要求HPLC 设备厂家应通过南方电网公司的互联互通实验室送样测试。同时公司定期组织现场测试，各网区选择的通信模块厂家应通过公司组织的现场互联互通测试。截至2020年12 月，广西已在4 个地市网区推广HPLC 用户共计98300户，目前正常运行的用户为89628户，安装集中器572台。目前该系统运行情况稳定，数据采集成功率达到96%以上，逐步得到了电力用户的认可。

2 存在的问题

广西电网HPLC推广和应用中发现的一些问题：

使用时发现，由于不同版本的单相电能表技术规范对电源针脚定义不一致，按不同接口标准生产的HPLC模块混插混用可能会导致烧坏HPLC模块的问题。

在台区改造项目将窄带载波模块更换为HPLC模块的过程中，发现由于不同版本的技术规范对三相电能表和集中器载波模块插槽的硬件结构设计不一致，若HPLC 模块和对应三相电能表或集中器的接口标准不匹配，则会造成HPLC 模块造成无法安装的问题。

2019 年南方电网宽带载波技术标准发布以前，广西各地市局曾购买使用其他标准的宽带载波模块，推广南网标准的HPLC 方案时若将这些模块淘汰，改造成本较高。

此外，由于低压电力线环境中高频噪声严重、负载种类繁多、网络结构复杂，使得载波信号在宽频带模式下的衰减较传统窄带载波更难以预测，导致HPLC 在宽频带工作模式下通信质量无法保持应有的高速传播水平。

3 解决方案

广西在用单相电能表技术规范主要包括2 种，分别是Q/CSG 113003—2011《单相电子式电能表技术规范》（简称“11版规范”）和Q/CSG 1209003—2015《单相电子式费控电能表技术规范》（简称“15版规范”）。虽然这2种标准的电能表载波通信模块的硬件针脚布局相同，可以互换插入插槽，短期内也不影响正常抄表，但因11版规范模块的模拟电源为+12～+15 V，15 版规范的模拟电源为12 V±1 V，若15 版规范的通信模块安装在11 版规范的单相表上，会存在因电压过高烧毁模块的安全隐患。故从安全方面考虑，15 版规范的单相表HPLC 模块不允许使用在11版规范的电能表上。

广西在用的三相电能表技术规范主要包括2种，分别是Q/CSG 113006—2011《普通三相电子式电能表技术规范》、Q/CSG 113007—2011《三相多功能电能表技术规范》（以上简称“11版规范”）和Q/CSG 1209004—2015《三相电子式费控电能表技术规范》（简称“15版规范”）。这两种标准的电表模块硬件针脚布局不一致、模块外形有差异。三相表载波通信模块虽然载波耦合接口均采用2×10双排插针作为连接件，但11版规范的弱电接口采用2×11双排插针作为连接件，15版规范采用2×6双排插针，故15版规范的载波通信模块无法插入11版规范的三相表插槽，即这2种标准的三相电表HPLC模块无法互换使用。

根据上行通信规约分类，广西在用集中器的技术标准主要包括2 种，分别是《广西电网公司低压电力用户集中抄表系统集中器数据传输上行规约》（简称“广西规约”）和Q/CSG 11109004—2013《中国南方电网有限责任公司计量自动化终端上行通信规约》（简称“南网规约”)。广西规约集中器接口协议部分厂家存在私有协议，因此广西规约不同厂家集中器的载波模块不能互换，广西规约与南网规约的集中器载波模块也不能互换，但南网规约不同厂家的集中器载波模块可以互换使用。

广西各网区2019年以前HPLC模块主要有2种：一种是第一代国家电网标准的HPLC 模块，其特点为频段2～12 MHz，物理层与目前南网现行标准基本类似，可通过软件升级方式兼容南网现行标准HPLC 模块。另一种是宽带降频前广东电网标准的HPLC 模块，该模块是广东在国家电网标准上增加了部分高级应用功能，其物理层与目前南网现行标准相同，可兼容南网现行标准宽带载波模块，可直接作为南网现行标准宽带载波模块的备品备件使用。

对宽频带工作模式下的载波信号衰减或干扰问题，常见的解决方案为：首先，可采用“宽带＋微功率无线”的双模通信方式。微功率无线通信采用无线信道作为通信介质，不受电力线中各种对载波有效的干扰因素的影响，且不受电力线的重负载影响，但无线信号容易被障碍物衰减、屏蔽或遮挡。双模通信方式能够将宽带载波通信与微功率通信方式的优点结合起来，充分发挥宽带载波的优势，无线方式弥补宽带载波的不足。其次，低压载波转GPRS/CDMA通信方案。

如图1，该方案由主机、从机以及信号转换模块组成。主、从机之间通过无线方式进行数据传输，GPRS/CDMA 信号转换模块接收从机采集的数据并将其转换为GPRS/CDMA 信号，主机通过HPLC 信号转换模块将该无线信号转变成载波信号，再通过电力线载波传至下一通信节点。该方案的优点在于不需要现场重新布线，安装工作量小，缺点在于只支持一对一方式，设备成本高。

图1 低压载波转GPRS/CDMA通信方案

4 结束语

为做好宽带载波的推广工作，各供电企业应对所辖网区存量宽带载波方案的投运时间、技术标准、安装和库存数量等情况进行梳理，针对应用时存在的问题进行分析，确定解决方案。在HPLC 高级应用方面，供电企业仍有很长的路需要走，包括不同抄表台区的自动识别，远程费控功能的支持、异常事件的统计和辅助处理等，这将成为电网公司下一阶段的工作计划。