一種能跨變壓器臺區的電力遠程抄表系統

摘要：采用過零調制技術，利用數字差分、匹配濾波、糾錯編碼方法處理接收數據。系統具有較強的抗干擾能力，可實現跨配電變壓器臺區的遠距離抄表，適合中國電網特點。

    關鍵詞：自動抄表 跨臺區 過零調制

電力系統自動抄表是電能營運部門用電管理自動化的重要手段。電力線網絡是一個廣泛存在的網絡，利用它作為質傳輸配用電數據是非常方便的。跨變壓器臺區電力遠程抄表系統采用工頻過零調制、匹配濾波、糾錯編碼技術，利用現有10kV/220V配電網實現無中繼、無橋接設備、跨變壓器臺區、在不同電壓等級之間的遠程自動抄表。這種抄表系統是一種不同于傳統電力線載波抄表的新型技術，它不存在配電網載波抄表中的多徑干擾與通信盲點問題，調制信號的頻率僅為幾百赫茲，可以隨電網遠距離跨變壓器臺區傳輸。

目前，電力系統自動抄表主要方式有：485總線、無線、紅外、普通電力載波、擴頻電力載波、零相超窄帶（TURTLE）、超窄帶極低頻（UNB）及工頻過零調制（PFC）跨變壓器臺區方式等。其中，工頻過零調制遠程抄表以其獨特的信號傳輸原理，可以完成以配電網絡為信號傳輸媒介，跨變壓器臺區遠程自動抄表。這種抄表系統的最大特點是：系統實施簡單，信號抗干擾能力強，可實現跨配電變壓器的遠距離數據傳輸[1]。

1 系統組成

圖1所示為跨變壓器臺區遠程自動抄表系統方框圖。該自動抄表系統由系統主站與采集模塊兩部分組成。系統主站位于二次變電所，完成遠方采集模塊的電能表數據抄收，并能上傳數據至用電管理部門。采集模塊位于用戶電能表，負責電能表脈沖數的累計，能按主站命令通過電力線網絡上傳數據。這種抄表系統以配電網10kV及220V電力線路為通信介質，在用戶變壓器附近不需要增加任何附加設備，對配電網絡沒有特殊的要求，既適合架空電纜，也可用于地下線路。

跨變壓器臺區自動抄表系統以半雙工方式工作，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，傳輸方向從系統主站到遠端采集模塊，代表系統主站的抄表命令；上行信號為電流調制方式，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主站，代表電表數據。

系統遠程秒表過程如下：在變電所主站中央處理系統的指令下，通過系統主站下行信號調制系統觸發主站調制變壓器，將主站命令以電壓信號的形式耦合到10kV母線，下行電壓調制信號隨母線電壓經10kV/400V用戶配電變壓器傳輸至千家萬戶，主站命令的發送到廣播方式，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。在采集模塊觸發系統的作用下，以瞬間電流脈沖變化實現了行信號的發送。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。主站信號采集處理系統從變電所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據抄收的全過程。

2 信號調制原理

跨變壓器臺區自動抄表系統信號耦合采用基波工頻過零調制方式，以過零點附近電網波形的微弱畸變來表示信息[2]。圖2（a）所示為下行電壓調制信號示意圖。通過主站調制變壓器的作用，在二次變電后母線電壓過零點附近產生瞬間脈沖電流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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