基于HPLC的智能抄表技术在客户侧泛在电力物联网中的研究及应用.pdfVIP

基于HPLC的智能抄表技术在客户侧泛

在电力物联网中的研究及应用

摘要：泛在电力物联网的构建作为对能源互联网及强智能电网支撑建设的重

要内容，可保证安全运行电网弹性，实现友好接入异质能源，从而获取精细化服

务用户的重要意义。在电力系统对产销两端进行连接的关键中间环节中，配电网

依靠泛在电力物联网技术，促使其精细控制能力及深度感知能力得到全面提升，

从单项功能模式的配电网转变为双向能量流动模式，并为电网能源赋予新角色，

从而为电力系统提供良好服务，实现数据共享。

关键词：智能电力系统；泛在电力物联网；技术应用

1HPLC技术概述

HPLC是一种高速电力线载波通信技术，具有实施简单、维护方便的特点，且

相较于窄带载波具有高速、互联的技术优势，因而已成为智能电网、能源管理、

智慧家庭、光伏发电、电动汽车充电等应用的主要通信手段10I。HPLC的总体特

点与窄带载波类似，但其通信频率范围为0.5~12MHz，通信速率可达1Mbit/s以

上IM，特点是速率高、实时性强、抗干扰能力强、传输可靠率高、可实现芯片级

互联互通。

1.1信道访问和带宽管理技术

低压台区的规模在典型环境下一般为300个节点左右，但用户规模较大的

小区也不在少数，最大甚至达1000个节点以上。HPLC通信信道为共享信道I4J，

其信道访问和带宽管理技术解决了大规模节点共享信道的宽带管理问题15-17)，

有效提高了通信带宽利用率。

1.2自动快速组网技术

针对各种台区典型环境特点和规模差异，自动快速组网技术解决了自动组网、

网络实时维护以及组网效率问题，提升了载波通信的效率及可靠性。

1.3白名单技术

通过用户表档案定义白名单，可支持台区稳定运行，不跨台区交叉入网，能

够很好地解决多台区串扰严重影响集中器载波模块的通信质量，导致抄表成功率

低的问题。

2基于HPLC的智能电能表非计量功能典型应用

2.1基于HPLC的低压用电设备电压监测方法

低压用户电压质量是供电服务“最后一公里”问题的矛盾核心，配变台区直

接与用户相连，是电力传输的关键节点。目前，电压质量问题发生的主要区域基

本都集中在台区及所属的用户端。加强对台区低压用户电压质量的监测和管理对

于提高供电质量、改善用户体验、提升供电企业社会形象具有举足轻重的作用。

2.1.1可反馈低压用电设备电压波动的过零点检测方法

电力线过零检测电路在电力载波通信、功率设备和家电接入切换等领域都有

广泛应用。现有的过零点检测电路均只是检测交流市电的过零点，提供了工频周

期信息和相位信息。本文采用的过零检测电路芯片，通过检测输入端电压得到电

力线过零检测信号，提供给应用控制系统，当输入端电压大于阙值时，输出端呈

现高阻态。内部迟滞处理使芯片更容易地将电力线上的毛刺滤除，有效防止电力

线上噪声导致的错误过零检测信号，并可以实现额外提供市电峰值变化信息特征，

从而可以进一步分析市电波动情况，形成台区特征信息。

系统硬件构成主要由PLC处理单元、载波通信单元、计量单元、数据存储单

元、过零检测单元等部分组成。其PLC处理单元负责设备运行与数据处理等工作，

HPLC通信单元负责宽带载波STA与路由设备宽带载波CCO模块通信，计量单元负

责数据测量与采集，数据存储单元负责计量数据、负荷记录数据、事件记录数据

等数据的存储，过零检测单元可实现实取用电设备工频周期信息和相位信息，并

额外提供市电峰值变化信息特征。

2.1.2电压波动获取方法

本方案芯片内部集成了芯片和光耦供电所需电源的整流二极管，输入端集成

稳压二极管。只需外接一个电容即可由输入端为过零检测电路进行供电，整体解

决方案所需外围器件较少。

通过调节R5，可以在靠近过零点附近产生过零点信号，从而可以提供交流电

的工频周期和相位信息。但由于R1-R5是分压关系，因此当交流电的某个周期

电压峰值发生变化，可以在过零点上产生向左或者向右的偏移，当市电峰值变大，

过零点会向右偏移，峰值电压变小，会向左偏移。通过计算前后过零点的相对位

置，可以得到相邻两个工频周期内电压波动信息，从而可以用于电网用电质量、

台区识别等应用。

2.2基于HPLC的停电事件类型研判方法

传统低压配电网停电故障抢修，供电公司无法及时得知停电信息，只能