赵其甲
国网山东省电力公司兰陵县供电公司 山东 临沂 277700
摘要：HPLC 技术能够提高实时性、通讯速率、抗干扰性、可靠性、安全性、稳定性。在建设坚强智能电网过程中，能够保证实时、高效、安全、稳定、可靠的数据采集要求，有效提升台区采集成功率及台区线损合格率，满足台区下用户精细化管理、数字化管理、智能化管理的要求，保证低压配电网安全稳定运行的水平，搭建用户与电网沟通桥梁，极大地满足了用电信息采集需求，实现智能电网的全面可持续发展。
关键词：HPLC; 高速数据传输; 智能电能表; 载波通信
中图分类号: 文献标识码：A
引言
高速电力线载波通信( HPLC) 技术是一种利用电力线作为通信介质进行数据传输的高速电力线通信技术。随着国家电网公司不断扩展的业务需求，基于 HPLC 的高级应用试点以满足国家电网公司快速增长的通信数据需求。HPLC 智能电能表能够具备分钟级数据采集功能，可实现居民用电负荷、电量的实时监测，可广泛应用于任何通过电力线进行高速数据传输的场合，如远程抄表、智能家居、智能楼宇、远程监控、物联网、充电桩及路灯控制等。将 HLPC基本原理、优势及衍生出的多种深层次的功能应用作为研究重点，深入挖掘用电数据，为居民和企业更好地实施需求侧管理、有序用电提供依据。
1基于 HPLC 在电能数据采集中的新型功能描述
基于 HPLC 技术，可实现模块互联互通、高频数据采集、停电主动上报、相位拓扑识别、台区自动识别等功能。
1.1通信模块间互联互通
相对于窄带载波而言，HPLC 高速载波除了通信速率之外，其最大的一个功能就是实现了不同供应商的设备可以相互连接、相互通信，不会影响上层的应用业务，从而解决了窄带时期无法统一采购、统一调配、统一维护的问题。
1.2电流电压高频数据采集与分析
HPLC 数据采集要求将采集频率从原来的1 次 / d，提升到 1 次 / h、1 次 /15 min( 15 min 曲线) ，甚至 1 次/5 min( 5 min 曲线) 。利用 HPLC 通讯速率快的特点，可以有效提升智能电能表采集成功率并保证采集数据质量，同时利用高频数据采集的特性，可以实现对台区下每一用户的电能质量分析。通过对智能电能表电压、电流及电量曲线的大数据比对，可以分析出台区电能质量不合格用户的时间特性和空间特性，为线路和台区改造提供数据支撑。通过高密度的数据采集和大数据分析，还可以实现对用户智能用电和用电行为的分析，提供用能交互和用能增效的方案，进一步提高用电效率。从 HPLC 通信角度，主要是提供并发通信的能力，以此来提升应用层通信速率。主要从两方面来并发: 1) 集中器与电能表之间不采用一问一答制，集中器可以同时抄读多个电能表; 2) 每帧 Q/GDW1376． 2—2013 协议可以包含多帧电能表协议。
1.3台区停电主动上报
在 HPLC 子节点通信模块中( 如电能表 STA、Ⅱ型采集器) 配置超级电容，可实现低压户表停电。智能电能表断电后，通过 HPLC 通信单元在规定时间内将停电事件信息实时主动上报集中器并且在智能电能表复电后主动上报复电信息，集中器再上报给主站。主站可以根据上报的电能表停电信息，结合系统档案，及时准确地定位故障类型和故障位置，并通知技术服务人员前往排除故障。由被动抢修变为主动抢修，提高停电故障维修的准确性、及时性，提升客户服务保障能力。通过选取部分台区测试，更换 HPLC 模块后停电事件主动上报平均时长为37 s，上报准确率可达到 100% 。
1.4台区电能表相位
拓扑识别若供电线路三相负荷不平衡，会增加台区电力线路的损耗，产生零序电流，影响电气设备的安全运行。轻则增加线路和配电变压器的功率损耗，出现局部过热，加速绝缘老化，降低设备寿命;重则会导致配电变电器或用户用电设备烧毁等严重后果。
通过 HPLC 通信单元配备的过零检测电路，在正常入网、抄表过程中可实现电能表、采集器相位的智能识别，集中器通过本地通信单元获取电能表相位信息，为台区三相不平衡治理提供基础数据支撑。
2 HPLC 在智能电网数据采集中的实践应用
2.1数据测试方法及场景说明
试点台区为高层小区，台区负荷较稳定，峰谷用电明显，每个台区变压器都是在单元楼地下室通过电缆进入电井入户，现场信号强度稳定且相当，台区台户关系正确，不存在跨台区抄表的情况。数据采集通过用电信息采集系统对单户数据进行点抄记录数据返回时间，取多户平均值测算数据采集平均响应时间。采集成功率分为日冻结采集成功率和点抄一次采集成功率，均以台区为单位进行统计。日冻结采集成功率为用电信息采集系统制定抄表任务，对每日 0 时电能表冻结数据进行多次采集; 最后，对台区下电能表数据采集情况进行统计，点抄一次采集成功率为通过用电信息采集系统手动对台区下所有电能表进行数据单次随机采集，统计电能表数据采集情况。台区线损为台区损耗电量与台区供入电量的比值，合格台区线损标准为 0% ～ 8% 的线损率。
2.2测试结果分析
2.2.1数据采集平均响应时间
通过对某高层居民小区 10 个装有窄带载波模块的不同台区的 600 户进行系统数据采集测试，数据采集通道均经由集中器 4G 模块连接用电信息采集系统主站，窄带载波模块系统数据采集平均响应时间为 3． 38 s，相同台区更换 HPLC 模块后系统数据采集平均响应时间为 2． 12 s，数据采集平均响应数据提升 37． 28%。
2.2.2采集数据质量及成功率选取
攀枝花某高层居民小区 10 个台区，共计安装的 600 块智能电能表进行测试。数据采集通道均经由集中器 4G 模块连接用电信息采集系统主站，在原窄带载波通信时，通过采集主站召测测试台区日冻结数据，平均一次采集成功率仅为 83%，电压、电流、停复电上报、相位识别等功能数据存在采集失败或错误。全部更换为 HPLC 通信模块后，平均一次采集成功率达到 100%，每个台区 2 min 内可以完成一次采集数据的召测，抄表成功率 100%，电压、电流、停复电上报、相位识别等功能应用良好。
2.2.3台区线损合格率选取
攀枝花某三供一业老旧改造台区，结合用电信息采集系统抽取台区线损不合格台区 10 个，开展 HPLC 模块在台区线损中深化应用。在全部更换为 HPLC 通信模块后，台区采集成功率基本稳定在100% ，台区分相线损计算正常。结合用电信息采集系统 HPLC 深化应用数据分析判断，通过现场核实其中 3 个台区线损由不合格达到合格，3 个台区户变关系错误，1 个台区存在窃电情况。
结语
近年来，随着人工智能、物联网及通信技术的高速发展，用电信息采集不断地为多系统、多专业提供数据和应用支撑，采集数据类型不断增多，数据采集频率和采集速率要求也越来越高，前期使用的窄带载波通信速率慢、路由变化慢、易受干扰、组网进程慢、只能完成抄读日冻结数据、业务单一等问题凸显严重。为满足快速增长的通信数据需求，国家电网公司已全面推广高速电力线载波通信( high speedpower line carrier comccnication，HPLC) 新技术应用。
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