电力载波通信技术在能源数据采集系统中的应用_胡亚静.pdf

Application 创新应用356 电子技术 第 52 卷 第 2 期（总第 555 期）2023 年 2 月的优势也极为突出。因此该技术被更多地运用到电力网络体系中，其终端数量大于另外的专线与无线终端数量。2 电力载波通信技术在能源数据采集系统中的应用能源数据采集系统的功能需求。厂区通过多种能源协同集中供能模式获得所需的电、冷、暖能源，其需要有完备的能源管理系统来实现对各类能源的优化分析与统一管理。在该管理系统中，能源数据采集居于平台前端，需要以安全稳定的方式来获取并传输能源数据，从而支持管理决策、能源控制、数据分析等工作。不少厂区的能源测点都有数量庞大与种类丰富的特点，分布方式也较为分散。计量仪表被设置到车间中，仪表本身不具有远传数据的功能，因此需要通过人工抄表的方式获取数据，形成了极高的人力成本，同时也难以确保数据供给的准确性与实时性。为了改变这种情况，需要将能源用量计量数据汇集到管理平台中，现对包括电力载波通信在内的可选择的通信技术的应用情况进行分析。无线技术的应用。若运用无线通信技术来满足采集能源数据的需求，则需要先借助无线发送器来对测点仪表提供的能源测量数据进行转化，从而获得无线信号，再通过无线网关将无线信号转化为有0 引言分布式能源的运行方式较为灵活，造成的污染相对比较少，损耗也很低，整体经济价值高，因此深受市场欢迎。而越来越多的用能单位提高了对能源智能管理体系的关注度，加大了对能源的综合化、智能化利用程度。为了满足各项能源管理需求，应做好能源相关数据采集工作。电力载波通信技术在通信支持方面具有成本低、可靠性强的优势。现探讨将电力载波通信技术应用到能源数据采集系统中的相关内容。1 电力载波通信技术的特点电力载波通信系统中所用的传输媒介为低压配电线，一般为380V或者220V，其能够满足传输语言数据与信息数据的需求。该项通信技术的传输效率较高，能够实现与电网建设工作的同步推进。电力载波通信在技术层面实现了对传统点对点式通信技术模式的突破，对具有开放化特点的网络结构加以运用，受控设备能够共同组建成完整的通信网络，进而支持集中控制功能1。运用这一通信技术手段后，可省略重新进行网络架构的环节，仅仅依靠配电线路即可完成对数据的高效传递。电力载波通信系统可被运用到机电保护、水电控制、直流输电、传输图像、电力调度等活动中，其在数据采集方面作者简介：胡亚静，北京智芯微电子科技有限公司；研究方向：电力载波通信技术。收稿日期：2022-11-07；修回日期：2023-02-12。摘要：阐述电力载波通信技术的特点，在能源数据采集系统中的应用，包括能源数据采集系统的功能需求、无线技术、有线技术、电力载波通信技术在系统设计中的应用。关键词：通信技术，电力载波，能源数据采集系统。中图分类号：TN92，TP308文章编号：1000-0755(2023)02-0356-02文献引用格式：胡亚静.电力载波通信技术在能源数据采集系统中的应用J.电子技术,2023,52(02):356-357.电力载波通信技术在能源数据采集系统中的应用胡亚静（北京智芯微电子科技有限公司，北京 100192）Abstract This paper describes the characteristics of power carrier communication technology and its application in energy data acquisition system,including the functional requirements of energy data acquisition system,wireless technology,wired technology,and the application of power carrier communication technology in system design.Index Terms communication technology,power carrier,energy data acquisition system.Application of Power Carrier Communication Technology in Energy Data Acquisition SystemHU Yajing(Beijing Zhixin Microelectronics Technology Co.,Ltd.,Beijing 100192,China.)Application 创新应用电子技术 第 52 卷 第 2 期（总第 555 期）2023 年 2 月 357线信号，对接DCS系统，完成上传数据的任务2。在这种通信方案中，无线网关装置是主要通信设备，环境条件对于其运行的稳定性存在不可忽视的影响，无论是接收还是发送信号时都容易受到外部干扰，且干扰程度较为严重。在实际运用该方案时，需要对测点处运用的仪表进行更换，安装无线通信活动中所需要的信号接收设备、中继设备以及信号发送设备，并对其分别开展调试。购置无线设备时，可选择中高档次的国产产品，需要的施工费用并不高，作业实施难度也极低，不需要过长的施工时间。但是不少厂区中都存在诸多障碍物，电机干扰问题严重，因此最终的通信效果的稳定性无法得到保障。有线技术的应用。有线通信方案可按照分区域采集数据的思路来满足通信需求，先对仪表进行串接，而后再将采集装置接入，采集装置可借助网络系统进行上传数据的工作。在增强通信可靠性时，可将UPS电源安装到各个区域中，以此为通信设备以及仪表提供电能。该方案的成本较高，同时还具有较为复杂的施工过程除了敷设桥架、安装通信线与电力线之外，还要推进开挖路面、钻墙施工，破坏厂区建筑原有美观度的同时，还会增加改造成本，并且需要较长的作业周期。电力载波通信技术。在设计通信方案时，（1）需要对原有的普通计量仪表进行替换，调整为能够对Modbus-RTU协议且具有RS485接口的新型计量仪表，并且为所有仪表都配置单独的采集装置，其可借助低压供电回路来传输数据信号，使信号成功进入配电网。（2）为变压器配置必要的数据集中器装置，采集装置采集到的数据能够集中上传至其所在辖区的变压器。配电变压器能够阻碍电力载波信号，所以这种信号只能够在变压器对应的管控范围内完成传输。（3）有线网络可支持集中器的数据上传活动，使能源管理系统实现对各个车间能源使用情况的有效监视。为上位机安装操作软件后，上位机即可在网络支持下与集中器保持良好通信状态，系统后台则在和DCS系统的通信活动中，完成集中上传数据的任务。考虑到能源测点以分散化的方式分布在厂区各处，为了确保实现对其的全部覆盖，可配置网络优化器，使载波信号更加稳定。该通信系统由核心服务器、局域网与数据采集端共同组成。其中核心服务器主要有数据库、数据缓冲服务器；局域网作为数据传输载体，有效连接核心服务器与采集端；采集端中有电力载波通信系统的传输网络，其构成部分包括低压电力线、集中器、采集器与电表，前置处理器、以太网与集中器能够对采集到的数据实施实时处理。相比其他的技术方案，该以电力载波通信为基础的方案能够提供更加稳定的通信服务，只需凭借电流即可实现对信号的有效传递，并不需要构建新的通信线路，所以作业难度不高，作业所需时间较短，成本也更低，覆盖范围更广。将该技术方案运用到测点间距离大，分布不集中的改造类项目后，能够获得良好的通信效果。在具体实施方案时，可结合厂区的具体情况，利用企业局域网来支持通信活动，但需要做好测算与分析数据量，评价网络安全性，明确不同通信系统的相互干扰情况等工作，并充分考虑企业日后的信息化建设计划，若传输数据的活动不会增加企业内部网络信息风险，也不会阻碍其他网络通信系统的正常使用，即可对企业当前的网络平台进行利用，以此节省建网的费用。系统设计要点。能源数据采集过程中常常会出现校验码传输错误与系统运行不稳定等情况，可采用有线与无线多种不同的运行方式，同时借助电力载波通信技术来改善数据采集效果。硬件设计中，做好数据服务器选型，需关注其内存、硬盘存储容量、通信延迟优化以及运行条件等，确保为处理能源数据活动中所运用的应用程序设置可靠的运行条件，部分服务器可对处理器装置的互联需求进行满足。对接收无线数据的通信节点进行选择时，可通过合适的节点来使控制执行与数据采集系统一体化，并实现和无线子网以及总线的搭配使用，确保扩展路由装置的串口连接功能，以智能化、自动化的方式完成数据处理任务。软件设计中，可选用485通信传输协议，产生传输能源数据需求时，在系统的传输端中完成字符间隔的有效停顿处理，设备获取能源数据之后，解码所有字节，并根据解码结果，确定发送地址。CRC低字节、高字节，具体数据内容、数据的实际数量、功能类代码以及地址信息是传输格式的基本构成要素。运用无线网络来获取数据，依靠载波通信技术实施上传处理，转换数据格式，使其保持统一，校验数据的正确性，依照读取的字节来确定能源参数，最后向数据集中装置中传送能源数据，完成能源数据采集任务。3 结语无线通信与有线通信方案，电力载波通信技术方案的经济性较强、施工技术难度较低，通信效果更稳定，因此可优先采用这一技术方案，提升通信系统建设的综合效益。在后续的技术升级环节，还需针对通信过程中的噪声问题、信号衰减等问题进行解决，以此拓展电力载波技术的应用范围。参考文献1 王子敬,舒钦,姚先威.基于NB-IoT及电力载波三表合一集抄系统J.煤气与热力,2021,41(08):37-40+46.2 兰梦心,许彦斌,曹雨微等.面向新能源消纳的数据中台建设研究J.现代电子技术,2021,44(19):136-139.