国网湖南计量中心  熊德智  吴志勇  国网湖北省电力公司  沈晗阳

中压电力线载波通信是利用 10kV 配电网本身的电力线路作为数据信息的传输媒介的一种特殊通信方式。它首先将电力二次设备的模拟信号或数字信号变成高频信号，耦合到电力线上实现中远距离传输。一般由于输电线支撑结构十分坚强，并架设3条以上的导体（一般有二相良导体及1或2根架空地线），因而输电线同时输送工频电流和传送载波信号具有经济性、便利性和安全性，其早已成为电力公司特别是欧洲电力公司优先采用的特有通信手段。

中压载波比较适用于城乡结合地区的长支线，中压载波通信应用于实际工程中有其自身的特征和问题：中压配电网信道环境较高压电网差，比低压配网好；城乡结合部电力线传输距离较长，和远距离的配网终端监控通信需要设置中继节点，不同调制方法所采取的中继方式可能会有所不同；中压电网一般是分级结构，载波通信网络没低压复杂但也需要进行组网设计。

基于上述中压电力线载波通信的自身特征，为了解决实际工程问题，提出了相应的自动组网方案和智能载波节点设计，目前已能显著提高中压载波通信质量和通信可靠性，尤其是可以和光纤、GPRS通信配合使用。目前，国网湖南省电力公司正率先开展用电信息采集中压载波通信系统的设计与应用工作。

1  系统设计方案

在10kV高压电力线载波通信中，同一条输电线上的每个从载波机都有一个主载波机与之对应。这种一主一从的点对点方式能有效保证载波通信的实时、高效。但是由于中压配电线路上的节点数量众多，如果在中压电力线载波通信中也采用一主一从方式，则需要安装大量主载波机，使成本过大。由于主载波机仅作为透明的数据通道，并无数据转发和管理等功能，因此设计了一种载波通讯管理机与主载波机相连，用来实现数据转发和管理等功能。这样即可用一主多从的方式实现中压电力线载波通信，从而节约了成本。

中压电力线载波通信在用电信息采集中的系统方案如图1所示。将中压配电线路上一个有信号的配电台区作为主节点，将线路上其它无信号的配电台区作为从节点。在从节点处，使用一体化电容耦合器或卡接式电感耦合器作为将载波信号注入电力线或者从电力线中接收载波信号的耦合设备，再使用从载波机作为载波信号的收发和处理设备。从载波机通过数据接口与从节点配电台区处的集中器等终端设备相连，终端设备再通过低压载波或485总线等方式与该台区内的电能表相连。在主节点处，同样需要使用一体化电容耦合器或卡接式电感耦合器与中压配电线相连，并使用主载波机作为载波信号的收发和处理设备。主载波机再与载波通讯管理机相连，在载波通讯管理机上配有GPRS无线通信模块，可以实现与主站系统间的无线通信。

在实际运行中，主站系统通过GPRS无线通信下发报文，下发的报文被主节点处的载波通讯管理机接收到。由于载波通讯管理机具有协议转换功能，能够对接收到的报文进行解析，根据解析的结果确定将该报文转发给哪个从节点，并将该报文加上相应从载波机的地址。加了从载波机地址的报文通过数据接口从载波通讯管理机传送到主载波机，主载波机对这些数字信息进行编码和调制，变成载波信号，再通过耦合设备将载波信号发送到中压配电线路进行传输。载波信号沿中压配电线路传输，会通过各个从节点处的耦合设备传到各个从载波机上。从载波机接收到载波信号后，进行解调和解码，变成数字信号，并通过对数据中从载波机地址的验证来确认该数据是否是发送给该从节点。如果地址不匹配则不进行响应；如果地址匹配则通过数据接口将接收到的数据传送给相连的终端设备，这样终端设备就接收到了主站系统下发的报文。

终端设备接收到报文后，会根据报文中的命令将从台区电能表中抄读的用电信息上传给主站系统。终端设备首先通过数据接口将这些数据信息传送给相连的从载波机，从载波机进行编码、调制，将这些数据信息变成载波信号，再通过耦合设备发送到中压配电线路上。载波信号传输到主节点处，通过耦合设备进入主载波机，并通过解码、解调变成数字信号。主载波机通过数据接口将数据传送到载波通讯管理机，管理机再通过GPRS无线通信将数据发送给主站系统。这样，通过中压电力线载波通信，就实现了主站系统与无信号处终端设备间的下行和上行通信。

2  现场测试

为了验证中压电力线载波通信在用电信息采集中的应用效果，选取在湖南长沙市的1条10kV架空线路上进行现场测试。选1个有GPRS信号覆盖的台区作为主节点，将线路上无GPRS信号覆盖的台区作为从节点。在主节点处安装一体化电容耦合器、主载波机和载波通讯管理机，在从节点处安装一体化电容耦合器和从载波机，并将从载波机与该台区的集中器相连。

在现场的安装中，一体化电容耦合器的施工量较大。由于需要接10kV线路，在安装前，需要对线路进行停电。使用线杆抱箍将耦合器安装在配电线杆上，用铜接线鼻子将耦合器的线路端子与1根高压电缆线相连，再用压线夹板将高压电缆线连接到10kV架空线上。安装好耦合器后，再从耦合器的线缆侧端子接出高频信号线，与载波机连接。载波机以及载波通讯管理机可以放置在集中器表箱中，并从集中器上取电。

中压电力线载波通信设备安装完成后，通过中压电力线载波通信，无GPRS信号覆盖处的集中器可以接收到主站系统下发的报文，在主站系统也可以召测到无GPRS信号覆盖处集中器的数据。现场测试表明，中压电力线载波通信能实现无信号区域的终端设备与主站系统间的通信，从而有效保证了用电信息采集系统的覆盖率。

3  结束语

对于光纤通信和GPRS通信而言，中压电力线载波通信以其建造成本和维护费用低有其自身的特殊优势，目前也具有十分成熟的技术和产品。同时，中压载波技术可结合自身特点和GPRS、光纤通信方式配合使用。随着技术的逐年进步，中压电力线载波通信的传输距离和通信速率会进一步提高，其在用电信息采集中必将有广阔的应用前景。

鉴于中压电力线载波通信的诸多优势，通过中压电力线载波通信实现配网终端与配电自动化主站间的数据传输，在未来也将有很大的应用空间。