PLC075系列电力线数据传输装置自动化应用Word格式文档下载.docx
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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
动态范围
>85dB
通信协议
支持主-从通信协议、101规约、CDT规约。
耦合方式
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
220VAC±
15%;
110VDC±
10%
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型采用全密封防水机箱设计,适用于野外安装,内含蓄电池,可在线路停电的情况下连续工作24小时以上。
外形尺寸为:
385mm×
300mm×
210mm。
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型采用标准19英寸4U机箱,外形尺寸为:
440mm×
310mm×
180mm,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定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型采用挂壁式机箱设计,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。
一般作为从载波使用。
180mm。
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定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型电力线数据传输装置
PLC-075F采用小型化设计,直流24V供电,外形尺寸为204mm×
153mm×
50mm,可以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定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1–4:
PLC-075F电力线数据传输装置
1.3.主要技术特点
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,保证其可以应用于不同类型的10kV线路。
1.3.1.自适应频段选择技术
PLC-075系列电力线数据传输装置能够根据10kV载波信道情况,在其工作频段范围内(20kHz~100kHz或100kHz~500kHz),自动调整使用频段,以取得最佳通信效果。
当10kV载波通道发生变化,从而影响PLC-075当前使用频段的载波信号传输效果时,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效果,并自动调整到传输效果较好的工作频段,从而实现在无人干预情况下载波通信的长期稳定性。
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定可靠的数据传输,此项技术为国内首创。
相比于注入式电感耦合器,采用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,且可以避免停电带来的经济损失。
●不改变10kV线路原有的接地方式,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非常复杂。
一般情况下,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况下,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寻找其他能够通信的主载波设备,并在设定的时间范围内,与该主载波设备建立载波通道,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,可以免除线路结构改变时需要人为的去更改从载波的网络参数,省去了大量的现场工作量,具备很高的经济效应。
1.4.
PLC-075系列电力线数据传输装置支持电容式耦合方式(安装点为架空线路)、注入式电感耦合方式(安装点为电缆线路)和卡接式电感耦合方式(安装点为电缆线路)。
采用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/配电站采用架空方式出线时,可以采用一体化电容式耦合方式。
10KV线路耦合电容由于重量较轻,可以使用支架固定在电线杆上。
安装电容时,必须保障各相电缆之间的安全距离。
一体化电容安装方式可以参考下图,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/配电站采用电缆方式出线时,可以采用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。
为保障安全性,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可以参考下图
图15注入式电感耦合器安装实例
1.4.3.卡接式电感耦合方式
当变电站/配电站采用电缆方式出线时(整条线路可以为纯电缆,也可以为电缆架空的混合线路),可以采用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)
适用范围
SC-Y1
大
95
7000
无分支箱的纯电缆
SC-Y2
小
混合线路、纯电缆
SC-Y3
较大
有分支箱的纯电缆
SC-Y4
110
9500
卡接式电感耦合器安装方式可以参考下图
图16卡接式电感耦合器安装实例
1.5.推广应用情况
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、工业设备控制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
采用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可以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,经济实用,简单可行,单站投资低,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,通信系统稳定可靠,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
由于受到市政管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,采用南瑞公司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,载波通信系统稳定可靠,能够及时提供电网监测数据,大大降低了人工维护成本。
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用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,尤其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电缆及特长纯电缆上得到进一步的应用。
主要应用站点有:
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,系统设备稳定可靠,载波通信稳定可靠,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)。
载波设备采用南京南瑞集团公司的PLC-075型电力线数据传输装置,耦合设备采用PLC-075载波机配套的SC-Y2型卡接式电感耦合器。
新27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管理系统,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定,新27载波通道数据误码率满足精细化管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。
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定,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)
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个配电站,载波设备采用南瑞公司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均能实现稳定可靠的载波通信。
而且,系统投运后,设备长时间运行正常。
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系列设备可以采用卡接式电感耦合器在电力电缆上实现稳定可靠的数据传输。
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、从载波之间通信稳定可靠,平桥配电站的数据能够通过载波通道稳定上传至青浦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,此线路经过3个环网柜,共4段电缆。
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、从载波之间通信稳定可靠,嘉禾阳光1号配电站的数据能够通过载波通道稳定上传至松江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,此线路经过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、从载波之间通信稳定可靠,西部污水配电站的数据能够通过载波通道稳定上传至松江D-SCADA主站。
2.2.混合线路
PLC-075系列设备可以采用卡接式电感耦合器在10kV混合线路上实现稳定可靠的数据传输。
此类型的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、从载波之间通信稳定可靠,紫旭开关站的数据能够通过载波通道稳定上传至松江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系列设备可以采用卡接式电感耦合器在10kV油浸纸绝缘电缆上实现稳定可靠的数据传输。
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。
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、从载波之间通信稳定可靠,桂平开关站的数据能够通过载波通道稳定上传至松江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系列设备可以采用一体化电容耦合设备在10kV架空线路上实现稳定可靠的数据传输。
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、从载波之间通信稳定可靠,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定上传至永泰主站。
2.5.确定线路是否可使用PLC-075的参考结论
经过在全国范围内对各种不同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,是否可以采用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的情况下实现稳定可靠的数据通信;
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3dB~6dB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6dB~10dB的载波信号传输衰减;
7)分段电缆的手拉手结构,采用高频桥接器,载波通信可达4级或者4段电缆,4~6段电缆与具体线路有关,超过6段可采用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4dB~8dB左右;
9)对于混合线路,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3dB~6dB。
对于某一站点有两条或两条以上载波通道通达时,我们推荐按如下原则选择:
1)都是纯电缆线路,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)都是混合线路,优先选择供电的线路作为载波通道,因为混合线路主要利用芯线传输,不供电线路的开关通常是打开的,无法进行载波信号传输。
当两条线路都是常通时,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,如果按照上述原则计算信号衰减差不多,或者纯电缆估算可稳定通信,优先选择纯电缆作为载波通道。
3.
PLC-075现场施工前期准备
对于准备选用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准备工作。
1)选定站点,统计10kV线路的情况,并根据本文第二章节中的“确定线路是否可使用PLC-075的参考结论”,判定此线路是否可以采用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,则需考察现场情况,判定采用何种耦合方式及何种型号的耦合设备(特别是采用卡接式电感耦合器时,需根据电缆粗细判断使用卡接式电感耦合器的类型);
3)如无法判定是否可以使用PLC-075系列载波机,或者疑虑较大,则可以在主、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,测试载波通道情况,然后根据测试数据进行判断(载波信号衰减大于80dB,PLC-075系列载波机通信稳定性无法保障)。
4)根据10kV线路的拓扑结构,进行载波组网设计。
然后根据“PLC-075在10kV配网自动化中的标准配置明细”,进行相关设备的准备工作;
5)根据组网设计方案,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用频率自适应、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线路的情况,并根据上文第三章所述过程判断是否可以采用PLC-075系列载波机;
2)如可使用PLC-075系列载波,则根据站点10kV线路情况进行PLC-075载波组网方案设计,并根据现场条件选定相应型号的载波设备和耦合设备;
3)根据设计方案,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定的数据通信;
7)当现场出现主、从载波设备无法通信的情况时,可参考“PLC-075系列载波机工程维护”文档,内有各种故障判断及解决方法。
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
载波通信管理机DS-100A
台
一台载波通信管理机可接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
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
若干
每根10kV出线上一台
4
阻抗匹配器
ZP-4
根据出线的数量确定
表格52K型站设备清单
从载波机PLC-075F
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