基于新一代电力载波的低压用户过压预警方法

基于新一代电力载波的低压用户过压预警方法

李江锋 殷海森 郭苑灵 罗铁 余琅

摘要：针对三相负载不平衡状态下发生零线断线导致的过电压问题，提出了一种基于新一代电力载波的低压用户过压预警方法。该方法利用载波通信模块从电表模块获取用户电压值，根据过压阈值与持续时间判断是否达到过压条件，产生过压告警主动上报。本文对提出的过压预警的方法作了介绍，在测试环境中验证了该方法的可行性和有效性。

关键词：新一代电力载波；低压；过压预警；

引言

10kV/0.4kV配电变压器（简称配变）外壳保护接地与低压系统工作接地的设置方式，当配变台区发生零线中断等异常故障时，过电压会设备损毁、人身触电、电气火灾等事故，造成严重的生命财产损失。电网与居民的直接连接处是电能表，电能表的输入是配网末端，单相电压是220V，三相电压是380V，输出是居民用电端,承载负荷。控制好电能表输入端的电压，就保障了输入居民家的电压，避免因配网送电电压过压导致居民电器起火事件。

1.新一代载波技术概述

基于电力线载波通信技术构建物联网的通信网络，具有覆盖范围广、低成本、免安装维护等天然资源优势；但目前电网单位使用的高速电力线载波技术主要应用于用电信息采集，在频率利用率、网络管理性能、通信质量等领域的性能有待提高，难以适应将广泛互联的技术需求。PLC（Power Line Communication）以电力线为媒介通过高频信号实现通信，传统的低速窄带PLC（30kHz～500kHz）存在速率低、稳定性差等缺陷已经逐渐退出应用，现在应用于电网用电信息采集的高速PLC通信速率高，但存在通信距离短、覆盖性能低的缺陷，难以满足电力泛在物联网全程交互、广泛互联的需求

在此情况下，利用信息通信技术在调制解调、编解码、频谱认知、微电子等领域飞速发展的有利条件，国内研究提升电力线载波在频带利用率、网络管理、通信质量等领域的性能，建设统一接口标准、多业务融合传输、业务终端信息相互兼容的载波通信方案，并且通过核心技术芯片产业化可以在功耗低、体积小、成本低的条件下适配电力泛在物联网的通信需求，构建新一代载波通信系统。

2.基于新一代电力载波技术的低压用户过压预警方法实现

本文提出一种支持过压预警的电力载波通信系统如图1，系统硬件包含智能网关、集中器本地通信模组（载波主节点通信单元CCO），电能表本地通信模组（载波通信从节点通信单元STA）和低压（400V及以下）电力线。载波通信从节点通信单元STA周期性获取电能表电压值，并根据过压阈值与持续时间判断是否达到过压条件，产生过压告警主动上报给载波主节点通信单元CCO，CCO收到告警后转发至智能网关。过压阈值与持续时间通过智能网关下发配置，可动态调整过压条件。智能网关对过压告警进行综合统计分析，决策下发智能开关控制modbus指令，指令经CCO转发至载波感知终端，还能实现对智能开关的远程控制。

3.系统测试与性能评估

在测试环境中，模块具备边缘计算引擎，可充分发挥边缘计算能力部署电压监测任务，同时可对监测任务参数进行配置，包括监测周期、监测时长、电压基准值、正偏差阈值和负偏差阈值等，监测参数可在模块中保存，掉电不重置。启动电压监测任务后，模块根据监测周期定期（最小周期为1分钟）获取电表的电压值，与配置参数进行比较，比较的过程在边缘层进行，使得系统能够在本地进行快速决策，而无需依赖远程服务器，实现了更快的响应速度。在比较的过程中，系统会基于基准值检查电压值是否超过了预设的正偏阈值或负偏阈值，以及电压异常是否持续了超过预定的时间。一旦发现电表电压异常并满足预设参数条件，边缘监测任务将迅速触发主动上报机制，主动产生告警信息，实时推送上报。智能网关在接收到告警信息后，通过MQTT方式推送至平台，实现后台实时监测。

4.结论

综上所述。基于新一代电力载波技术的低压用户过压预警系统应用在计量自动化用电信息采集场景，能够实时监测居民用户的输入电压，自动生成过压告警信息并主动上报，实现快速保护，防止电器烧毁及起火隐患。

参考文献

［1］林志超，孙荣可，丘桢坤等.配电变压器台区接地故障对低压系统暂态转移过电压分析［J］.供用电，2022，39（6）：33-39

［2］王晓晖.新一代载波通信技术在智能配用电网的研究与应用［J］.南方能源建设，2015.