1、PLC075系列电力线数据传输装置及其在配网自动化中的应用PLC075系列电力线数据传输装置及其在配网自动化中的应用及其在配网自动化中的应用国网南京自动化研究院南京南瑞集团公司1.PLC-075系列中压载波机1.1.概述国网南京自动化研究/南京南瑞集团公司从1998开始进行中压配电网载波通信的研究，先后承担国家电网公司有关中压载波通信内容的多项课题的研究，分别为：1）“中压配电网复合通信方式研究（SPKJ011-11）”；2）“配电线路数据传输装置关键技术的研究（SGKJ2007112号）”；3）“电力数字通信特种业务检测和评估技术的研究（SGKJ2007113号）”。在多年的理论研究及大量现
2、场测试、试验的工作基础上，国网南京自动化研究/南京南瑞集团公司技术人员解决了中压配电线通信的一系列技术难题，实现了10kV/35kV中压配电网上数字载波信号的可靠传输，研制出PLC-075系列电力线数据传输装置，并取得了全国工业产品生产许可证。PLC-075系列电力线数据传输装置采纳了具有自主知识产权的核心技术，如多频段多调制模式技术，增强型自适应模拟前端技术，载波设备自由路由技术及采纳卡接式电感耦合器技术，利用这些核心技术明显地改善了接收能力，提高了通信的可靠性，能够在有强噪声干扰的中低压配电线上实现稳固可靠的数据传输，可满足电力监控设备通过电力线进行数据通信的需求。数字信号接口采纳RS-2
3、32或RS-485接口，可与现有的配电自动化终端RTU、FTU、TTU以及负荷操纵等装置互联，实现中心站与配电自动化终端之间的透亮数据传输和组网通信，可广泛应用于配电自动化、中小水电站电能采集与监控、远程抄表、配变监测、油田远程监控等系统的数据通信。1.1.1.功能特点适用范畴：35kV/10kV中压架空线路、地埋电力电缆及混合线路填补国内空白，价格低廉，远低于国外同类电力载波通讯装置采纳专用集成电路设计，体积小，功耗低可靠性高，能够自适应线路变化，保证在强噪声干扰下的可靠数据传输超强组网能力，可在同一条配电线上实现多个互不干扰的逻辑网络安装爱护简单，且具有远程爱护功能，使得爱护成本更低多重防
4、雷技术1.1.2.要紧技术参数指标名称性能参数数据通信接口RS-232RS-485接口载波传输速率600bps 7.5kbps串口数据传输率300bps、600bps、1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19.2kbps、38.4kbps传输误码率 10-5适用电压等级35kV、10kV、6kV、380V、220V载波频率20kHz 100kHz、100kHz 500kHz传输距离架空电力线：10km，地埋电力电缆：8km调制方式差分码移键控标称输出阻抗75欧姆载波发送功率5W 或1W接收灵敏度 1mV接收信噪比 -3dB动态范畴 85dB通信协议支持主-从通信协议
5、、101规约、CDT规约。耦合方式架空电力线：电容耦合，支持相-相耦合和相-地耦合地埋电力电缆：电感耦合（注入式、卡接式）混合线路：卡接式电感耦合工作电源220VAC15； 110VDC10功率消耗峰值功率：45W，平均：8W环境温度-40 70环境湿度5%95%防雷特性结合设备进线避雷器、结合设备出线避雷器和电力线数据传输装置屏蔽电缆进线避雷器三重防雷措施1.2.产品分类PLC-075系列电力线数据传输装置现有四个型号的设备，以适应不同的应用及现场安装环境。1.2.1.PLC-075A型电力线数据传输装置PLC-075A型采纳全密封防水机箱设计，适用于野外安装，内含蓄电池，可在线路停电的情形
6、下连续工作24小时以上。外形尺寸为：385mm300mm210mm。图 11：PLC-075A电力线数据传输装置1.2.2.PLC-075B型电力线数据传输装置PLC-075B型采纳标准19英寸4U机箱，外形尺寸为：440mm310mm180mm，适合于中心站作主载波设备使用。每个B型机箱可放置两套电力线数据传输装置，可连接两条中低压配电线缆，组成两个通信网络。PLC-075B型设备又分PLC-075BH和PLC-075BL 两个型号，其中PLC-075BH可在10kV混合线路和纯电缆上实现稳固可靠的载波数据通信，PLC-075BL只能在应用在纯电缆上。PLC-075BH与PLC-075BL对
7、外接口完全相同。图 12：PLC-075B电力线数据传输装置1.2.3.PLC-075C型电力线数据传输装置PLC-075C型采纳挂壁式机箱设计，适合于安装在室内墙上，用于站点条件较为简单的室内安装。一样作为从载波使用。外形尺寸为：440mm310mm180mm。PLC-075C型设备又分PLC-075CH和PLC-075CL 两个型号，其中PLC-075CH可在10kV混合线路和纯电缆上实现稳固可靠的载波数据通信，PLC-075CL只能在应用在纯电缆上。PLC-075CH与PLC-075CL对外接口完全相同。图 13：PLC-075C电力线数据传输装置1.2.4.PLC-075F型电力线数据
8、传输装置PLC-075F采纳小型化设计，直流24V供电，外形尺寸为204mm153mm50mm，能够方便的安装在其他设备内，适合于作为从载波设备。PLC-075F型设备又分PLC-075FH和PLC-075FL 两个型号，其中PLC-075FH可在10kV混合线路和纯电缆上实现稳固可靠的载波数据通信，PLC-075FL只能在应用在纯电缆上。PLC-075FH与PLC-075FL对外接口完全相同。图 14：PLC-075F电力线数据传输装置1.3.要紧技术特点作为国内技术领先的中压电力线数据传输装置，PLC-075系列产品具有如下核心技术，保证其能够应用于不同类型的10kV线路。1.3.1.自适
9、应频段选择技术PLC-075系列电力线数据传输装置能够依照10kV载波信道情形，在其工作频段范畴内（20kHz 100kHz或100kHz 500kHz），自动调整使用频段，以取得最佳通信成效。当10kV载波通道发生变化，从而阻碍PLC-075当前使用频段的载波信号传输成效时，PLC-075系列设备能够自动检测载波通道全频段内的载波信号传输成效，并自动调整到传输成效较好的工作频段，从而实现在无人干预情形下载波通信的长期稳固性。1.3.2.卡接式电感耦合方式PLC-075系列电力线数据传输装置能够使用卡接式电感耦合器，在10kV纯电缆和混合线路上实现稳固可靠的数据传输，此项技术为国内首创。相比于
10、注入式电感耦合器，采纳卡接式电感耦合器具有如下明显的优势：不需要停电安装耦合设备，具备大规模工程实施的优势，且能够幸免停电带来的经济缺失。不改变10kV线路原有的接地点式，安全性能高。安装方便，利于大规模工程实施。1.3.3.载波设备自由路由的实现由于中压配电线路网络结构专门复杂。一样情形下，大部分K型站、P型站有多条载波通道可通达变电站，这种不明确的物理路由使得载波组网通信变得灵活和方便。PLC-075系列设备能够在负荷翻转、某些节点发生故障或其他情形下，导致从载波设备与原有主载波设备失去联系后，从载波设备能够自动查找其他能够通信的主载波设备，并在设定的时刻范畴内，与该主载波设备建立载波通道
11、，构建网络关系，并在D-SCADA平台的支持下，最终将该站点的数据上传。PLC-075系列设备的自由路由功能，能够免除线路结构改变时需要人为的去更换从载波的网络参数，省去了大量的现场工作量，具备专门高的经济效应。1.4.耦合方式PLC-075系列电力线数据传输装置支持电容式耦合方式（安装饰为架空线路）、注入式电感耦合方式（安装饰为电缆线路）和卡接式电感耦合方式（安装饰为电缆线路）。采纳卡接式电感耦合方式实现10kV电缆和混合线路的载波通信，为南瑞集团公司PLC-075系列设备的独有技术，为国内独创。1.4.1.电容式耦合方式当变电站/配电站采纳架空方式出线时，能够采纳一体化电容式耦合方式。10
12、KV线路耦合电容由于重量较轻，能够使用支架固定在电线杆上。安装电容时，必须保证各相电缆之间的安全距离。一体化电容安装方式能够参考下图，电缆1连接耦合电容和10KV线路，电缆2连接耦合电容和PLC-075系列设备。图 14 一体化电容安装实例1.4.2.注入式电感耦合方式当变电站/配电站采纳电缆方式出线时，能够采纳注入式电感耦合方式。SL-Y2型注入式电感耦合器为南瑞公司研制的、具有独立知识产权的耦合器，具有信号衰减小、安装空间要求低等特点。为保证安全性，安装注入式电感耦合器时，需对所安装10kV线路停电操作。注入式电感耦合器安装方式能够参考下图图 15 注入式电感耦合器安装实例1.4.3.卡接
13、式电感耦合方式当变电站/配电站采纳电缆方式出线时（整条线路能够为纯电缆，也能够为电缆架空的混合线路），能够采纳卡接式电感耦合方式。SC-Y1、SC-Y2、SC-Y3、SC-Y4型卡接式电感耦合器为南瑞公司研制的、具有独立知识产权的耦合器，具有信号衰减小、安装时不需停电、安装过程安全方便等特点。四种类型的卡接式电感耦合器具备不同的信号传输衰减和内径，适合于不同的线路，具体如下表所示：型号传输衰减内直径（mm）内截面（mm2）适用范畴SC-Y1大957000无分支箱的纯电缆SC-Y2小957000混合线路、纯电缆SC-Y3较大957000有分支箱的纯电缆SC-Y4小1109500混合线路、纯电缆卡
14、接式电感耦合器安装方式能够参考下图图 16 卡接式电感耦合器安装实例1.5.推广应用情形南瑞集团PLC-075系列电力线数据传输装置从2004年开始批量生产后，在小水电信息采集系统、配网自动化系统、工业设备操纵系统得到了广泛的应用，下面分别介绍如下：1.5.1.PLC-075在小水电信息采集系统中的应用采纳PLC-075载波设备的福州永泰小水电信息采集系统于2004年12月建成试运行，2005年12月底通过验收。在验收会上，与会专家一致认为，PLC-075这一新型的电力线通信装置能够满足不同地区水电站信息传输的技术要求，而且符合调度自动化信息实时采集、逐级传输的原则，经济有用，简单可行，单站投
15、资低，应全面推广。小水电站点工作环境恶劣，设备工作电压波动大，且容易遭雷击。但载波设备投运以后，通信系统稳固可靠，传输实时、准确，且无运行费用，受到使用单位的一致好评。2007年，PLC-075系列载波机开始在福州小水电信息采集系统中全面推广应用。1.5.2.PLC-075在配网自动化系统中的应用1)厦门电业局由于受到市政治理的限制而无法铺设光纤，厦门电业局有众多配电站（开关站）由于没有通信通道而成为通信盲点。思明供电分局从2006年开始，采纳南瑞公司PLC-075系列载波机，对后滨开关站、金山长盛开关站等配电线路进行载波通道改造，在超过14个配电站安装了PLC-075从载波设备，在两个开关站
16、安装了4台主载波设备。该系统投运以后，通过了三遥试验的现场测试。而且系统运行后，载波通信系统稳固可靠，能够及时提供电网监测数据，大大降低了人工爱护成本。厦门电业局相关领导及技术人员一致认为，该系统的成功投运，为解决厦门配网自动化系统的通信难题提供了切实可行的解决方案。2)上海市电力公司松江供电分公司PLC-075型载波机于2005年10月开始在松江绿洲华庭小区配电自动化系统中应用。该系统为松江供电分公司第一个采纳配电线载波通信的小区配电自动化系统。该系统投运以后，系统运行正常，技术指标符合设计要求，专门是载波通道的误码率满足配网自动化系统的指标要求。2007年，PLC-075型载波机在松江混合
17、电缆及特长纯电缆上得到进一步的应用。要紧应用站点有：明清街小区（混合电缆手拉手电缆），明丰小区（混合电缆手拉手电缆），西部污水配电站（特长电缆）等。这些站点的设备投运后，系统设备稳固可靠，载波通信稳固可靠，能够及时上传配网自动化数据。3)上海市电力公司嘉定供电分公司嘉定供电分公司于2007年10月对“新城站-嘉怡开关站”的新27线路进行10kV载波通道建设。新27线路为混合线路，新城站电缆出线，嘉怡开关站电缆进线，中间为架空线路（线路型号：LJ-120）。载波设备采纳南京南瑞集团公司的PLC-075型电力线数据传输装置，耦合设备采纳PLC-075载波机配套的SC-Y2型卡接式电感耦合器。新27
18、线路载波通道建成后，位于嘉怡开关站的采集终端将数据通过载波通道上传至新城站，然后再通过光纤通道上传至嘉定供电分公司精细化治理系统，为系统的运行及时提供了现场数据。新27载波通道于2007年10月开始投入试运行，设备投运后，系统运行正常，技术指标符合方案要求，PLC-075型电力线数据传输装置和SC-Y2型卡接式电感耦合器运行稳固，新27载波通道数据误码率满足精细化治理系统的技术指标要求。4)上海市电力公司青浦供电分公司青浦供电分公司于2007年7月对“解放站-平桥开关站”的解15线路进行10kV载波通道建设。解15线路为纯电缆线路，线长4公里。载波设备采纳南京南瑞集团公司的PLC-075型电力
19、线数据传输装置，耦合设备采纳PLC-075载波机配套的SC-Y2型卡接式电感耦合器。解15线路载波通道建成后，位于平桥开关站的采集终端将现场遥信、遥测数据通过载波通道上传至解放站，然后再通过光纤通道上传至青浦供电分公司的D-SCADA系统，为系统提供了实时现场数据。解15载波通道于2007年7月开始投入试运行。设备投运后，系统运行正常，指标符合方案要求。PLC-075型电力线数据传输装置和SC-Y2型卡接式电感耦合器运行稳固，解15载波通道数据误码率满足配电自动化的技术指标要求。5)广东电网公司佛山供电局为满足配网自动化通信需求，佛山供电局于2007年6月开始载波通道的建设。初期建设共有20个
20、配电站，载波设备采纳南瑞公司PLC-075型载波机和SC-Y2型卡接式电感耦合器。初期建设站点中，覆盖不同10kV线路类型（混合线路，手拉手电缆）。在所选线路上，PLC-075均能实现稳固可靠的载波通信。而且，系统投运后，设备长时刻运行正常。2.PLC-075系列中压载波机适用线路PLC-075系列电力线数据传输装置可适用于各种不同类型的10kV线路，包括纯电缆、混合电缆及架空线，并已都在现场得到验证，分别介绍如下。2.1.电力电缆PLC-075系列设备能够采纳卡接式电感耦合器在电力电缆上实现稳固可靠的数据传输。可实现单段电缆、多段电缆及有分之箱（环网柜）电缆的载波通信。2.1.1.单段电缆此
21、类型线路的典型应用为上海市电力公司青浦供电分公司“解放变电站-平桥配电站”线路，此线路为单段电缆，长3500m。配网自动化系统（含载波通道）现场施工方案如下图所示：图 21 “解放变电站-平桥配电站” 载波通信方案在系统投运以后，主、从载波之间通信稳固可靠，平桥配电站的数据能够通过载波通道稳固上传至青浦D-SCADA主站。2.1.2.多段级连电缆此类型线路的典型应用为上海市电力公司松江供电分公司“九亭变电站-嘉禾阳光1号配电站”线路，此线路通过3个环网柜，共4段电缆。配网自动化系统（含载波通道）现场施工方案如下图所示：图 22 “九亭变电站-嘉禾阳光1号配电站”载波通信方案在系统投运以后，主、
22、从载波之间通信稳固可靠，嘉禾阳光1号配电站的数据能够通过载波通道稳固上传至松江D-SCADA主站。2.1.3.有分支箱（环网柜）电缆此类型线路的典型应用为上海市电力公司松江供电分公司“昆岗变电站-西部污水配电站”线路，此线路通过1个分支箱。配网自动化系统（含载波通道）现场施工方案如下图所示（分支箱不加装高频耦合设备）：图 23 “昆岗变电站-西部污水配电站”载波通信方案在系统投运以后，主、从载波之间通信稳固可靠，西部污水配电站的数据能够通过载波通道稳固上传至松江D-SCADA主站。2.2.混合线路PLC-075系列设备能够采纳卡接式电感耦合器在10kV混合线路上实现稳固可靠的数据传输。此类型的
23、应用已在松江供电分公司“荣乐变电站-明清街1号配电站”、“其昌变电站-明丰1号配电站”，金山供电分公司“星浦变电站-中达开关站”，闵行供电分公司“马桥变电站-紫旭开关站”等多条线路上得到验证。下面以闵行供电分公司“马桥变电站-紫旭开关站”线路为例，说明载波设备施工方案及验证方法。现场施工方案如下图所示：图 24 “马桥变电站-紫旭开关站”载波通信方案在系统投运以后，主、从载波之间通信稳固可靠，紫旭开关站的数据能够通过载波通道稳固上传至松江D-SCADA主站。(科研项目内容，数据先通过载波通道送至马桥变电站，再通过光纤送至松江D-SCADA主站。)2.3.特种电缆PLC-075系列设备能够采纳卡
24、接式电感耦合器在10kV油浸纸绝缘电缆上实现稳固可靠的数据传输。此类型线路的典型应用为上海市电力公司闵行供电分公司“钦州变电站-桂平开关站”线路。配网自动化系统（含载波通道）现场施工方案如下图所示：图 25 “钦州变电站-桂平开关站” 载波通信方案在系统投运以后，主、从载波之间通信稳固可靠，桂平开关站的数据能够通过载波通道稳固上传至松江D-SCADA主站。(科研项目内容，数据先通过载波通道送至钦州变电站，再通过光纤送至松江D-SCADA主站。)2.4.架空线路PLC-075系列设备能够采纳一体化电容耦合设备在10kV架空线路上实现稳固可靠的数据传输。此类型线路的典型应用为福州永泰小水电信息采集
25、系统。此系统现场施工方案如下图所示：图 26 福州永泰小水电信息采集系统载波通信方案在系统投运以后，主、从载波之间通信稳固可靠，兴源水电站、溪平水电站和梧桐洋水电站的数据能够通过载波通道稳固上传至永泰主站。2.5.确定线路是否可使用PLC-075的参考结论通过在全国范畴内对各种不同10kV线路的大量测试、试验及理论分析，我们得出如下结论，为确定在面对一条10kV线路时，是否能够采纳PLC-075系列电力线数据传输装置来构建载波通道提供参考意见。1)PLC-075系列设备能够应用在架空、纯电缆及混合线路上；2)PLC-075系列设备能够在载波信号传输衰减高达80dB的情形下实现稳固可靠的数据通信
26、；3)卡接式电感耦合器的传输衰减在10dB左右；4)纯电缆每公里的载波信号传输衰减为3dB6dB左右；5)长距离纯电缆线路无中继传输可达8km；6)在电缆线路中，一个分支箱会产生6dB10dB的载波信号传输衰减；7)分段电缆的手拉手结构，采纳高频桥接器，载波通信可达4级或者4段电缆，46段电缆与具体线路有关，超过6段可采纳载波中继方式实现载波组网通信；8)10kV架空线路每公里的载波信号传输衰减为4dB8dB左右；9)关于混合线路，可实现3段架空线路，4段电缆的混合线路的载波组网通信；10)在多于2个分支线路处，安装阻抗匹配器，可改善传输衰减3dB6dB。关于某一站点有两条或两条以上载波通道通
27、达时，我们举荐按如下原则选择：1)差不多上纯电缆线路，优先选择电缆级数少的通道，而不是选择电缆总长度短的。2)差不多上混合线路，优先选择供电的线路作为载波通道，因为混合线路要紧利用芯线传输，不供电线路的开关通常是打开的，无法进行载波信号传输。当两条线路差不多上常通时，优先选择架空部分分支少的（有专线优先选择专线）。3)当有纯电缆和混合线路时，假如按照上述原则运算信号衰减差不多，或者纯电缆估算可稳固通信，优先选择纯电缆作为载波通道。3.PLC-075现场施工前期预备关于预备选用PLC-075系列设备的工程现场，应按照以下步骤进行现场施工前的预备工作。1)选定站点，统计10kV线路的情形，并依照本
28、文第二章节中的“确定线路是否可使用PLC-075的参考结论”，判定此线路是否能够采纳PLC-075系列载波机实现载波通信；2)如判定可使用PLC-075系列载波机，则需考察现场情形，判定采纳何种耦合方式及何种型号的耦合设备（专门是采纳卡接式电感耦合器时，需依照电缆粗细判定使用卡接式电感耦合器的类型）；3)如无法判定是否能够使用PLC-075系列载波机，或者疑虑较大，则能够在主、从站点安装卡接式电感耦合器，然后使用便携性载波通道测试仪器，测试载波通道情形，然后依照测试数据进行判定（载波信号衰减大于80dB，PLC-075系列载波机通信稳固性无法保证）。4)依照10kV线路的拓扑结构，进行载波组网
29、设计。然后依照“PLC-075在10kV配网自动化中的标准配置明细”，进行相关设备的预备工作；5)依照组网设计方案，进行PLC-075的参数设置，然后等待工程实施。4.PLC-075安装调试过程PLC-075系列电力线数据传输装置采纳频率自适应、自调整技术，在现场正确安装完成以后，无需进行频段调整等调试测试工作，主、从载波之间即可实现数据通信。PLC-075及其配套设备的安装、调试按如下步骤进行。1)选定站点，统计10kV线路的情形，并依照上文第三章所述过程判定是否能够采纳PLC-075系列载波机；2)如可使用PLC-075系列载波，则依照站点10kV线路情形进行PLC-075载波组网方案设计
30、，并依照现场条件选定相应型号的载波设备和耦合设备；3)依照设计方案，设定各站点PLC-075主、从载波机的参数。（具体设置方法参加各型号产品使用说明书）；4)在各站点安装PLC-075载波设备，并将其数据口连接到终端设备；5)在各站点安装耦合设备，并将高频连线连接到PLC-075载波设备；6)给PLC-075载波设备上电，在载波设备参数设置正确、连线无误且线路载波通道可行的条件中，主、从载波设备即可实现稳固的数据通信；7)当现场显现主、从载波设备无法通信的情形时，可参考“PLC-075系列载波机工程爱护”文档，内有各种故障判定及解决方法。5.PLC-075在10kV配网自动化中的标准配置明细PLC-075系列电力线数据传输装置及其配套设备在10kV配网自动化中的标准配置如下各表所示。表格 51 变电站设备清单序号设备名称型号单位数量备注1载波通信治理机DS-100A台1一台载波通信治理机可接4台主载波，并监控这些主载波及其所属从载波。2载波主站PLC-075BH台1一台主载波连接一条或多条10kV出线，可带16台从载波3卡接式电感耦合器SC-Y2台若干每根10kV出线上一台4阻抗匹配器ZP-4台若干依照出线的数量确定表格 52 K型站设备清单序号设备名称型号单位数量备注1从载波机PLC-075F台12卡接式电感耦合器SC-Y2台若干进线上一台，每根出线上需要一台3阻抗匹配器Z
