中国电科院设计高速电力载波技术体系，让用电信息采集更高效

核心提示 用电信息采集是电网营销业务的一项重要工作，主要借助通信技术手段监测和分析用电负荷。中国电力科学研究院有限公司围绕本地物联通信，设计了完整的高速电力线载波（HPLC，High-speed power line carrier）技术体系，提高了用电负荷数据的采集频率，并推动技术成果转化，严把产品入网检测关，为实现阶梯电价、智能费控等营销业务策略提供技术支撑。

12月10日，在国家智能电网量测系统产业计量测试中心，中国电科院计量研究所通信技术研究团队围绕HPLC分钟级采集开展技术攻关。此前，该团队的用电信息采集HPLC研究成果实现了每15分钟采集一次台区内智能电表用电量。

随着我国提出构建新型电力系统，以分布式光伏、电力现货市场交易、有序用电为代表的相关业务迎来新发展机遇，需要更加安全、可靠、经济、灵活的通信技术支撑。此外，依托用电信息采集系统实现对客户负荷数据的高频采集，也是新型电力系统高效运转的客观需求。

打通智能物联高速路

12月1日，中国电科院计量研究所通信技术研究团队开展新一轮HPLC产品入网前的速率测试工作。产品有5个批次，测试结果显示，来自5个不同供应商的样品点对点通信速率均在1.1兆比特/秒以上。团队全面检验产品的功能、性能，把好产品的“入网关”。

HPLC是一种电力线载波技术，主要产品形态是通信单元，安装于表计等计量设备和控制类智能设备。HPLC利用电线传输信息，无须额外布线，即可连接各种以电线接入的智能设备，连接对象可以是智能表计、智能家电、智慧路灯、新能源汽车等。

2009年，国家电网公司建设用电信息采集系统并引入窄带电力线载波技术。用电信息采集系统由主站、采集终端、电能表、通信信道组成。当时窄带电力线载波频率为3到500千赫，数据传输速率较低，载波信道环境差，逐渐无法适应日益增长的信息采集和电网供需互动效率需求。

2017年1月，中国电科院计量研究所通信技术研究团队开展电力线载波技术的产学研用联合攻关，设计了载波数据传输信道可用的4个工作频段。团队在速率模式设计中，将点对点通信速率提升至1兆比特/秒以上，为用电信息采集系统提供了通信数据传输“高速路”。针对载波信道环境差的问题，团队提出了一种在时域和频域同时进行信道交织与分集拷贝处理的方法，通过时频分集，解决了电力线信道中噪声干扰、多径、衰落等关键问题，使得最终接收到的数据准确可靠。该方法获2021年度电力建设科学技术进步奖（专利类）二等奖。

2017年年底，首批通过测试的HPLC通信单元在国网重庆市电力公司应用，使当地用电信息采集频率提升至每15分钟一次，实现了台区、户表事件的主动上报，停电上报及时率达到95%，准确率达到98%。供电抢修由被动变成主动，客户服务保障能力进一步提升。

2020年起，HPLC通信单元在国网冀北电力有限公司分布式光伏台区试点应用，实现负荷侧特性的监测分析，助力调度运行部门及时掌握光伏等新能源出力水平、消纳能力以及负荷的变化规律。

自2019年起，该团队与19家集成电路企业合作，推动技术成果实现转化。截至今年10月，HPLC通信单元已在国家电网经营区安装运行2.07亿个，组建起用电信息采集系统通信网络。

实现通信单元互联互通

12月5日，中国电科院计量研究所通信工程师开展HPLC通信单元互联互通测试，将待测的HPLC通信单元样品与标准设备组网通信，检测HPLC通信单元的互联互通性能，提供HPLC通信单元的入网许可。

HPLC通信单元是HPLC系统的终端器件，其核心在于芯片的感知作用。2016年以前，各厂商自主设计芯片，标准不一，窄带载波通信单元不能互联互通，造成电网运维工作量大、成本高。

在HPLC技术攻关过程中，团队牵头发布的第一版HPLC通信协议统一了芯片设计标准，并具备了HPLC通信单元互联互通测试能力，实现了用电信息采集系统内HPLC通信单元的互联互通。该功能在国网冀北电力应用推广后，实现了台区节点层级、节点数量等信息统计。运维人员针对每一层级的节点信息统计采集成功率，并且通过动态图形展示台区下HPLC模块组网拓扑，为台区网络优化提供数据支撑。此外，通过互联互通，运维人员还可以便捷更换HPLC通信单元，一定程度上降低了用电信息采集系统的运维成本。

为了进一步推广应用HPLC，团队还将研究重点从基础的抄表业务扩展到更为全面的深化应用功能研究，集成了HPLC高频数据采集、停电主动上报、时钟精准管理、相位拓扑识别、台区自动识别、ID统一标识管理、档案自动同步、通信性能监测和网络优化八大深化应用功能，为电网安全经济运行、企业经营质效提高、服务质量改善筑牢了技术基础。

依托HPLC停电事件上报、通信性能监测和网络优化等功能，运维人员可及时监测客户供电故障，客户停电信息可以在90秒内自动上传到主站；依托HPLC高频采集功能，可快速收集客户侧电力消费数据，提升双向互动用电服务能力；依托HPLC相位拓扑识别和台区自动识别功能，可以识别并自动更新台区档案关系。

目前，HPLC的八大深化应用功能在湖南电网完成推广。在HPLC深化应用功能的辅助下，今年来该公司累计派发主动抢修工单329个，识别三相不平衡台区9326个、低电压台区9480个，台区相位识别率由43.34%提升到98.75%，台区拓扑识别率由57.69%提升到99.85%。

创新探索下一代通信技术

12月8日，中国电科院计量研究所通信技术研究团队开发HPLC采集分钟级测试项目，验证HPLC以及双模通信产品分钟级采集能力，通过发送“并发抄表”命令的方式，测试HPLC一分钟内抄读同一网络中300只电能表的能力。这是该团队开展HPLC系统深化应用研究以来，在通信效率方面的又一次“提速”尝试。

随着新型电力系统构建的不断推进，单一电力系统正在向综合能源系统演变，电力系统的通信需求逐渐向实时化、精细化方向发展。在此背景下，未来的电网营销业务场景会对通信的实时性和可靠性提出更高要求。

今年9月份起，团队基于HPLC高速载波与无线融合的双模通信技术方案，从通信环境和软件两方面，推进双模通信产品测试能力的建设。双模通信将成为继HPLC之后的下一代演进技术，具备更强的传输能力和环境适应性，突破了单一网络可靠性与稳定性的瓶颈，可以结合有线传输和无线传输的优点，消除通信盲点，将停电上报准确率由90%提升至99.9%。团队将继续深挖HPLC的深化应用功能，聚焦低压配用电网络的物理拓扑识别，提高台区精细化管理水平。

截至目前，团队基于HPLC技术研究成果，已牵头发布国际标准2项、中电联团体标准6项、国家电网公司企业标准6项，申报获得国内专利21项、海外专利2项，开发测试系统1套，申请注册商标1项。

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