一、电力通信领域发展情况
2013年之后,国家电网开始酝酿宽带载波技术标准方案,2014年10月华为海思提出的2-12Mhz、通讯速率高于1Mbps的OFDM调整技术方案,彻底改变了低压电力线载波的技术发展路径,2015年标准广泛讨论、2016年技术论证及修订、2016年11月提交了正式版的报批规范。
自2017年开始试点,以国家电网公司全资公司中电华瑞、深圳国电、智芯微电子为主在政策的驱动下,依托华为海思的技术方案,在国网27个省市进行大力试点推广,2018年下半年开始全面招投标批量应用;目前低压电力线载波主流技术主要是以智芯微电子、中电华瑞、华为海思、青岛东软等为代表的技术方案。
二、HPLC功能实现
在国家电网低压宽带载波技术简称为HPLC,基于HPLC技术可实现:(1)高频数据采集,(2)停电主动上报,(3)时钟精准管理,(4)相位拓扑识别、台区自动识别,(5)ID统一标识管理,(6)档案自动同步,(7)通信性能监测和网络优化等功能。
2.1高频实时数据采集
每天采集24~96点实时用电数据,一般包括电压、电流、功率因数、功率等信息,存储采集间隔起始从0分开始,采集间隔为15分钟时,每天存储密度可达96点/天,存储深度可达62天或200天;如果采集间隔为1小时,每天存储密度可达24点/天,电能表存储深度可达30天~300天。
电能表本身具备负荷曲线的定制冻结功能,可以对电量数据、瞬时量数据进行定制存储,存储频率、存储密度也可以设置,为提高同期考核指标的准确性,一般采集任务都是采集电能表冻结存储数据,可以实现任务抄读、穿透抄表、漏点补抄。
由于HPLC采集速率较高、带宽较大、每帧数据长度较大,能够实现并发通信的能力,且可以在每帧中规范包含的抄表数据项、并发帧数、抄读规则;这样可以提升应用层通信速率。主要从两方面来并发,一是、集中器与电表之间不采用一问一答制,集中器可以同时抄读多个电表对象。二是、每帧Q/GDW 1376.2可以包含多帧电表协议(DLT645或DLT698.45包含多个OAD)。
2.2停电主动上报
实施停电主动上报的设备有集中器、电能表、采集器,上报的对象是电能表的掉电、复电、时钟异常、开表盖、电能表清零、恒定磁场干扰、电源异常、失压、失流等,优先通过判断电能表的运行事件来确定线路用户的运行状态。
2.3时钟精准管理
由于费控电能表及采集业务的数据准确性受到电能表时钟的影响较大,之前窄带载波只能够做到每天广播对时一次,而广播校时只是针对时钟偏差在5分钟之内的情况。普通校时也基本做不到,因为普通校时需要在私钥状态下进行,且针时钟偏差超过5分钟的现场进行设置。
国家电网和南方电网目前现场运行的电能表及计量采集设置,时钟偏差情况比较多,终端本身时钟偏差的情况得不到及时的纠正和发现。所以依托HPLC低时延通信和灵活的广播校时机制,可以保证电表与集中器之间的时钟同步及精准管理,为分时电价、阶梯电价政策的实施提供技术保障。
在STA上增加电能表时钟超差主动发现功能,由STA主动发现时钟超差,然后上传至CCO,通过集中器主动上报时钟超差事件,对于偏差情况较多的台区,由主站主动进行偏差校正。
2.4相位拓扑识别
相位识别是指在三相供电线路中存在A相、B相、C相三条线路,单相表可能会接在其中一相,可以通过HPLC的技术特性实现判断台区表计都接在哪条线路上,对台体线路负荷平衡、线路负载状态的监测有很大的优势。
方法是CCO采集HPLC过零NTB信息采集命令,获取从节点的相关过零NTB信息,与CCO本地的过零NTB信息进行比对,分析识别从节点的相位信息,同时判别从节点的零火线接线状态。如果是三相表,可以读取三个过零的方式,依据时序关系及存在状态判断逆相序和断相事件。也可以采用一个过零的方式实现,通过读取电能表中的相序及断相状态信息,确定三相的相序状态,当CCO读取其三相NTB信息时,拟合生成三相过零NTB信息响应CCO的命令。
2.5台区自动识别
台区自动识别是指通过读取STA的属性信息,结合台区相位信息,能够绘制出台区各个线路上的表计安装和分布情况。
采用台区识别技术,可以识别不同HPLC网络的工作台区,进而提高户变关系判断的准确性,有利于台区线损的管理。
确定户变关系较为异常的台区:根据采集成功率及线损合格率,筛选档案信息管理混乱的台区清单,针对此类台区将发起台区识别业务。一般识别周期为1天,并将识别结果上报集中器,集中器继续上报主站。针对台区上报的归属错误信息,进行响应的处理,将错误的档案关系在错误的集中器中删除,将正确的档案关系添加到正确的集中器中,操作完成后即可远程关闭台区识别功能。
2.6 ID统一标识管理
ID标识统一管理是指每个HPLC芯片都有唯一ID编码,他们一旦设置进小区将在寿命周期内不再允许更改。依托系统管理平台,可以对出厂、检验、运行、故障、报废等环节实现资产的寿命周期管理。
通过ID编码的有效绑定,可以实现台区非法接入、设备非法连接、非法攻击识别等安全管理需求。
2.7档案自动同步
档案自动同步是指台区在运行维护过程中,由于存在用户注销、设备故障更新、申校更新、线路调整等工况,为提升台区采集信息的准确性,实行动态档案更新,主要包含采集档案更新、集中器交流采样点中的电能表通讯地址更新、STA模块信息的自动同步更新、设备参数同步更新等。
2.8通讯新能监测与网络优化
由于载波通讯信号会受到线路干扰,每个节点的信号强度也不一样,HPLC载波模块可以实现采集HPLC节点的信号强度、相邻节点信息、网络路径信息等参数,在主站可以监测每个设备的状态信息,可以对不同的芯片厂商、模块厂商设备运行情况进行评价。并可通过监测数据,分析网络运行水平,调整HPLC性能参数,对通信网络进行持续优化。