核心提示 用電信息采集是電網(wǎng)營銷業(yè)務(wù)的一項(xiàng)重要工作，主要借助通信技術(shù)手段監(jiān)測和分析用電負(fù)荷。中國電力科學(xué)研究院有限公司圍繞本地物聯(lián)通信，設(shè)計(jì)了完整的高速電力線載波（HPLC，High-speed power line carrier）技術(shù)體系，提高了用電負(fù)荷數(shù)據(jù)的采集頻率，并推動(dòng)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，嚴(yán)把產(chǎn)品入網(wǎng)檢測關(guān)，為實(shí)現(xiàn)階梯電價(jià)、智能費(fèi)控等營銷業(yè)務(wù)策略提供技術(shù)支撐。
12月10日，在國家智能電網(wǎng)量測系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)計(jì)量測試中心，中國電科院計(jì)量研究所通信技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)圍繞HPLC分鐘級采集開展技術(shù)攻關(guān)。此前，該團(tuán)隊(duì)的用電信息采集HPLC研究成果實(shí)現(xiàn)了每15分鐘采集一次臺(tái)區(qū)內(nèi)智能電表用電量。
隨著我國提出構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，以分布式光伏、電力現(xiàn)貨市場交易、有序用電為代表的相關(guān)業(yè)務(wù)迎來新發(fā)展機(jī)遇，需要更加安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、靈活的通信技術(shù)支撐。此外，依托用電信息采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對客戶負(fù)荷數(shù)據(jù)的高頻采集，也是新型電力系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的客觀需求。
打通智能物聯(lián)高速路
12月1日，中國電科院計(jì)量研究所通信技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)開展新一輪HPLC產(chǎn)品入網(wǎng)前的速率測試工作。產(chǎn)品有5個(gè)批次，測試結(jié)果顯示，來自5個(gè)不同供應(yīng)商的樣品點(diǎn)對點(diǎn)通信速率均在1.1兆比特/秒以上。團(tuán)隊(duì)全面檢驗(yàn)產(chǎn)品的功能、性能，把好產(chǎn)品的“入網(wǎng)關(guān)”。
HPLC是一種電力線載波技術(shù)，主要產(chǎn)品形態(tài)是通信單元，安裝于表計(jì)等計(jì)量設(shè)備和控制類智能設(shè)備。HPLC利用電線傳輸信息，無須額外布線，即可連接各種以電線接入的智能設(shè)備，連接對象可以是智能表計(jì)、智能家電、智慧路燈、新能源汽車等。
2009年，國家電網(wǎng)公司建設(shè)用電信息采集系統(tǒng)并引入窄帶電力線載波技術(shù)。用電信息采集系統(tǒng)由主站、采集終端、電能表、通信信道組成。當(dāng)時(shí)窄帶電力線載波頻率為3到500千赫，數(shù)據(jù)傳輸速率較低，載波信道環(huán)境差，逐漸無法適應(yīng)日益增長的信息采集和電網(wǎng)供需互動(dòng)效率需求。
2017年1月，中國電科院計(jì)量研究所通信技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)開展電力線載波技術(shù)的產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合攻關(guān)，設(shè)計(jì)了載波數(shù)據(jù)傳輸信道可用的4個(gè)工作頻段。團(tuán)隊(duì)在速率模式設(shè)計(jì)中，將點(diǎn)對點(diǎn)通信速率提升至1兆比特/秒以上，為用電信息采集系統(tǒng)提供了通信數(shù)據(jù)傳輸“高速路”。針對載波信道環(huán)境差的問題，團(tuán)隊(duì)提出了一種在時(shí)域和頻域同時(shí)進(jìn)行信道交織與分集拷貝處理的方法，通過時(shí)頻分集，解決了電力線信道中噪聲干擾、多徑、衰落等關(guān)鍵問題，使得最終接收到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。該方法獲2021年度電力建設(shè)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)（專利類）二等獎(jiǎng)。
2017年年底，首批通過測試的HPLC通信單元在國網(wǎng)重慶市電力公司應(yīng)用，使當(dāng)?shù)赜秒娦畔⒉杉l率提升至每15分鐘一次，實(shí)現(xiàn)了臺(tái)區(qū)、戶表事件的主動(dòng)上報(bào)，停電上報(bào)及時(shí)率達(dá)到95%，準(zhǔn)確率達(dá)到98%。供電搶修由被動(dòng)變成主動(dòng)，客戶服務(wù)保障能力進(jìn)一步提升。
2020年起，HPLC通信單元在國網(wǎng)冀北電力有限公司分布式光伏臺(tái)區(qū)試點(diǎn)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷側(cè)特性的監(jiān)測分析，助力調(diào)度運(yùn)行部門及時(shí)掌握光伏等新能源出力水平、消納能力以及負(fù)荷的變化規(guī)律。
自2019年起，該團(tuán)隊(duì)與19家集成電路企業(yè)合作，推動(dòng)技術(shù)成果實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化。截至今年10月，HPLC通信單元已在國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)安裝運(yùn)行2.07億個(gè)，組建起用電信息采集系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)。
實(shí)現(xiàn)通信單元互聯(lián)互通
12月5日，中國電科院計(jì)量研究所通信工程師開展HPLC通信單元互聯(lián)互通測試，將待測的HPLC通信單元樣品與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備組網(wǎng)通信，檢測HPLC通信單元的互聯(lián)互通性能，提供HPLC通信單元的入網(wǎng)許可。
HPLC通信單元是HPLC系統(tǒng)的終端器件，其核心在于芯片的感知作用。2016年以前，各廠商自主設(shè)計(jì)芯片，標(biāo)準(zhǔn)不一，窄帶載波通信單元不能互聯(lián)互通，造成電網(wǎng)運(yùn)維工作量大、成本高。
在HPLC技術(shù)攻關(guān)過程中，團(tuán)隊(duì)牽頭發(fā)布的第一版HPLC通信協(xié)議統(tǒng)一了芯片設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并具備了HPLC通信單元互聯(lián)互通測試能力，實(shí)現(xiàn)了用電信息采集系統(tǒng)內(nèi)HPLC通信單元的互聯(lián)互通。該功能在國網(wǎng)冀北電力應(yīng)用推廣后，實(shí)現(xiàn)了臺(tái)區(qū)節(jié)點(diǎn)層級、節(jié)點(diǎn)數(shù)量等信息統(tǒng)計(jì)。運(yùn)維人員針對每一層級的節(jié)點(diǎn)信息統(tǒng)計(jì)采集成功率，并且通過動(dòng)態(tài)圖形展示臺(tái)區(qū)下HPLC模塊組網(wǎng)拓?fù)洌瑸榕_(tái)區(qū)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。此外，通過互聯(lián)互通，運(yùn)維人員還可以便捷更換HPLC通信單元，一定程度上降低了用電信息采集系統(tǒng)的運(yùn)維成本。
為了進(jìn)一步推廣應(yīng)用HPLC，團(tuán)隊(duì)還將研究重點(diǎn)從基礎(chǔ)的抄表業(yè)務(wù)擴(kuò)展到更為全面的深化應(yīng)用功能研究，集成了HPLC高頻數(shù)據(jù)采集、停電主動(dòng)上報(bào)、時(shí)鐘精準(zhǔn)管理、相位拓?fù)渥R(shí)別、臺(tái)區(qū)自動(dòng)識(shí)別、ID統(tǒng)一標(biāo)識(shí)管理、檔案自動(dòng)同步、通信性能監(jiān)測和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化八大深化應(yīng)用功能，為電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、企業(yè)經(jīng)營質(zhì)效提高、服務(wù)質(zhì)量改善筑牢了技術(shù)基礎(chǔ)。
依托HPLC停電事件上報(bào)、通信性能監(jiān)測和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等功能，運(yùn)維人員可及時(shí)監(jiān)測客戶供電故障，客戶停電信息可以在90秒內(nèi)自動(dòng)上傳到主站；依托HPLC高頻采集功能，可快速收集客戶側(cè)電力消費(fèi)數(shù)據(jù)，提升雙向互動(dòng)用電服務(wù)能力；依托HPLC相位拓?fù)渥R(shí)別和臺(tái)區(qū)自動(dòng)識(shí)別功能，可以識(shí)別并自動(dòng)更新臺(tái)區(qū)檔案關(guān)系。
目前，HPLC的八大深化應(yīng)用功能在湖南電網(wǎng)完成推廣。在HPLC深化應(yīng)用功能的輔助下，今年來該公司累計(jì)派發(fā)主動(dòng)搶修工單329個(gè)，識(shí)別三相不平衡臺(tái)區(qū)9326個(gè)、低電壓臺(tái)區(qū)9480個(gè)，臺(tái)區(qū)相位識(shí)別率由43.34%提升到98.75%，臺(tái)區(qū)拓?fù)渥R(shí)別率由57.69%提升到99.85%。
創(chuàng)新探索下一代通信技術(shù)
12月8日，中國電科院計(jì)量研究所通信技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)HPLC采集分鐘級測試項(xiàng)目，驗(yàn)證HPLC以及雙模通信產(chǎn)品分鐘級采集能力，通過發(fā)送“并發(fā)抄表”命令的方式，測試HPLC一分鐘內(nèi)抄讀同一網(wǎng)絡(luò)中300只電能表的能力。這是該團(tuán)隊(duì)開展HPLC系統(tǒng)深化應(yīng)用研究以來，在通信效率方面的又一次“提速”嘗試。
隨著新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的不斷推進(jìn)，單一電力系統(tǒng)正在向綜合能源系統(tǒng)演變，電力系統(tǒng)的通信需求逐漸向?qū)崟r(shí)化、精細(xì)化方向發(fā)展。在此背景下，未來的電網(wǎng)營銷業(yè)務(wù)場景會(huì)對通信的實(shí)時(shí)性和可靠性提出更高要求。
今年9月份起，團(tuán)隊(duì)基于HPLC高速載波與無線融合的雙模通信技術(shù)方案，從通信環(huán)境和軟件兩方面，推進(jìn)雙模通信產(chǎn)品測試能力的建設(shè)。雙模通信將成為繼HPLC之后的下一代演進(jìn)技術(shù)，具備更強(qiáng)的傳輸能力和環(huán)境適應(yīng)性，突破了單一網(wǎng)絡(luò)可靠性與穩(wěn)定性的瓶頸，可以結(jié)合有線傳輸和無線傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，消除通信盲點(diǎn)，將停電上報(bào)準(zhǔn)確率由90%提升至99.9%。團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)深挖HPLC的深化應(yīng)用功能，聚焦低壓配用電網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)渥R(shí)別，提高臺(tái)區(qū)精細(xì)化管理水平。
截至目前，團(tuán)隊(duì)基于HPLC技術(shù)研究成果，已牽頭發(fā)布國際標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)、中電聯(lián)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)6項(xiàng)、國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)6項(xiàng)，申報(bào)獲得國內(nèi)專利21項(xiàng)、海外專利2項(xiàng)，開發(fā)測試系統(tǒng)1套，申請注冊商標(biāo)1項(xiàng)。
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