一種能跨變壓器臺區(qū)的電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)

摘要：采用過零調(diào)制技術(shù)，利用數(shù)字差分、匹配濾波、糾錯編碼方法處理接收數(shù)據(jù)。系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可實現(xiàn)跨配電變壓器臺區(qū)的遠(yuǎn)距離抄表，適合中國電網(wǎng)特點。

    關(guān)鍵詞：自動抄表 跨臺區(qū) 過零調(diào)制

電力系統(tǒng)自動抄表是電能營運部門用電管理自動化的重要手段。電力線網(wǎng)絡(luò)是一個廣泛存在的網(wǎng)絡(luò)，利用它作為質(zhì)傳輸配用電數(shù)據(jù)是非常方便的�？缱儔浩髋_區(qū)電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)采用工頻過零調(diào)制、匹配濾波、糾錯編碼技術(shù)，利用現(xiàn)有10kV/220V配電網(wǎng)實現(xiàn)無中繼、無橋接設(shè)備、跨變壓器臺區(qū)、在不同電壓等級之間的遠(yuǎn)程自動抄表。這種抄表系統(tǒng)是一種不同于傳統(tǒng)電力線載波抄表的新型技術(shù)，它不存在配電網(wǎng)載波抄表中的多徑干擾與通信盲點問題，調(diào)制信號的頻率僅為幾百赫茲，可以隨電網(wǎng)遠(yuǎn)距離跨變壓器臺區(qū)傳輸。

目前，電力系統(tǒng)自動抄表主要方式有：485總線、無線、紅外、普通電力載波、擴(kuò)頻電力載波、零相超窄帶（TURTLE）、超窄帶極低頻（UNB）及工頻過零調(diào)制（PFC）跨變壓器臺區(qū)方式等。其中，工頻過零調(diào)制遠(yuǎn)程抄表以其獨特的信號傳輸原理，可以完成以配電網(wǎng)絡(luò)為信號傳輸媒介，跨變壓器臺區(qū)遠(yuǎn)程自動抄表。這種抄表系統(tǒng)的最大特點是：系統(tǒng)實施簡單，信號抗干擾能力強(qiáng)，可實現(xiàn)跨配電變壓器的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸[1]。

1 系統(tǒng)組成

圖1所示為跨變壓器臺區(qū)遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)方框圖。該自動抄表系統(tǒng)由系統(tǒng)主站與采集模塊兩部分組成。系統(tǒng)主站位于二次變電所，完成遠(yuǎn)方采集模塊的電能表數(shù)據(jù)抄收，并能上傳數(shù)據(jù)至用電管理部門。采集模塊位于用戶電能表，負(fù)責(zé)電能表脈沖數(shù)的累計，能按主站命令通過電力線網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)。這種抄表系統(tǒng)以配電網(wǎng)10kV及220V電力線路為通信介質(zhì)，在用戶變壓器附近不需要增加任何附加設(shè)備，對配電網(wǎng)絡(luò)沒有特殊的要求，既適合架空電纜，也可用于地下線路。

跨變壓器臺區(qū)自動抄表系統(tǒng)以半雙工方式工作，信號分為下行信號與上行信號兩部分。下行信號為電壓調(diào)制方式，以電壓過零點附件電壓微弱畸變來表示信息，傳輸方向從系統(tǒng)主站到遠(yuǎn)端采集模塊，代表系統(tǒng)主站的抄表命令；上行信號為電流調(diào)制方式，以電壓過零點附件電流脈沖來表示信息，傳輸方向從采集模塊到系統(tǒng)主站，代表電表數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)遠(yuǎn)程秒表過程如下：在變電所主站中央處理系統(tǒng)的指令下，通過系統(tǒng)主站下行信號調(diào)制系統(tǒng)觸發(fā)主站調(diào)制變壓器，將主站命令以電壓信號的形式耦合到10kV母線，下行電壓調(diào)制信號隨母線電壓經(jīng)10kV/400V用戶配電變壓器傳輸至千家萬戶，主站命令的發(fā)送到廣播方式，所有在220V同相電壓的采集模塊都可收到信號。采集模塊收到信號后，進(jìn)行地址匹配，符合地址要求的模塊返回上行信號。在采集模塊觸發(fā)系統(tǒng)的作用下，以瞬間電流脈沖變化實現(xiàn)了行信號的發(fā)送。上行電流信號是終必然會在10kV母線電流互感器上有所體現(xiàn)。主站信號采集處理系統(tǒng)從變電所10kV電流互感器上完成上行信號的檢測，以上是完成一次電表數(shù)據(jù)抄收的全過程。

2 信號調(diào)制原理

跨變壓器臺區(qū)自動抄表系統(tǒng)信號耦合采用基波工頻過零調(diào)制方式，以過零點附近電網(wǎng)波形的微弱畸變來表示信息[2]。圖2（a）所示為下行電壓調(diào)制信號示意圖。通過主站調(diào)制變壓器的作用，在二次變電后母線電壓過零點附近產(chǎn)生瞬間脈沖電流ic，由于主變的等效漏感對該脈沖電流的阻礙，形成了下行電壓調(diào)制信號emod，emod與ic有90°的相位差。圖2(b)中emod與母線電壓的疊加使其在過零

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