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一種能跨變壓器臺(tái)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(cuò)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(shí)現(xiàn)跨配電變壓器臺(tái)區(qū)的遠(yuǎn)距離抄表，適合中國電網(wǎng)特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：自動(dòng)抄表 跨臺(tái)區(qū) 過零調(diào)制
電力系統(tǒng)自動(dòng)抄表是電能營運(yùn)部門用電管理自動(dòng)化的重要手段。電力線網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)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_(tái)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(cuò)編碼技術(shù)，利用現(xiàn)有10kV/220V配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無中繼、無橋接設(shè)備、跨變壓器臺(tái)區(qū)、在不同電壓等級(jí)之間的遠(yuǎn)程自動(dòng)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(diǎn)問題，調(diào)制信號(hào)的頻率僅為幾百赫茲，可以隨電網(wǎng)遠(yuǎn)距離跨變壓器臺(tái)區(qū)傳輸。
目前，電力系統(tǒng)自動(dòng)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(tái)區(qū)方式等。其中，工頻過零調(diào)制遠(yuǎn)程抄表以其獨(dú)特的信號(hào)傳輸原理，可以完成以配電網(wǎng)絡(luò)為信號(hào)傳輸媒介，跨變壓器臺(tái)區(qū)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表。這種抄表系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是：系統(tǒng)實(shí)施簡單，信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，可實(shí)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(tái)區(qū)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)方框圖。該自動(dòng)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(jì)，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(duì)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(tái)區(qū)自動(dòng)抄表系統(tǒng)以半雙工方式工作，信號(hào)分為下行信號(hào)與上行信號(hào)兩部分。下行信號(hào)為電壓調(diào)制方式，以電壓過零點(diǎn)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(hào)為電流調(diào)制方式，以電壓過零點(diǎn)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(hào)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(hào)的形式耦合到10kV母線，下行電壓調(diào)制信號(hào)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(hào)。采集模塊收到信號(hào)后，進(jìn)行地址匹配，符合地址要求的模塊返回上行信號(hào)。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(shí)現(xiàn)了行信號(hào)的發(fā)送。上行電流信號(hào)是終必然會(huì)在10kV母線電流互感器上有所體現(xiàn)。主站信號(hào)采集處理系統(tǒng)從變電所10kV電流互感器上完成上行信號(hào)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(hào)調(diào)制原理
跨變壓器臺(tái)區(qū)自動(dòng)抄表系統(tǒng)信號(hào)耦合采用基波工頻過零調(diào)制方式，以過零點(diǎn)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(hào)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(diǎn)附近產(chǎn)生瞬間脈沖電流ic，由于主變的等效漏感對(duì)該脈沖電流的阻礙，形成了下行電壓調(diào)制信號(hào)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
[1] [2] [3]
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