HPLC+HRF雙模通信技術在電能計量領域的應用

低壓電網的數字化建設，是保障電力可靠供應，接納可再生資源、發展低碳經濟、促進節能減排的重要手段?！半p碳政策”及能源轉型的不斷深入，對傳統電網提出了智能化、低碳化、清潔化的新要求，新型電力系統應運而生，成為新一輪產業競爭的制高點。

HPLC，新型電力系統建設首選技術

1高速電力線載波(以下簡稱HPLC)

HPLC高速電力線載波，也稱為寬帶電力線載波，是低壓電力線上進行數據傳輸的寬帶電力線載波技術。

HPLC通信網絡以電力線作為通信媒介，實現低壓電力用戶用電信息匯聚、傳輸、交互的通信網絡。

HPLC主要采用正交頻分復用(OFDM)技術，頻段使用0.7MHz-12MHz，默認0.7-3MHz。

相較于傳統低速窄帶電力線載波技術，HPLC帶寬大、傳輸速率高，滿足低壓電力線載波通信更高的需求。

2 HPLC技術標準歷程01窄帶PLC為低壓電網數字化建設打下基礎

窄帶PLC2006年開始產品化、2011年技術成熟，它采用500KHz以下頻段通信，通過日凍結抄表業務代替人工月度抄表，為低壓電網數字化建設打下了基礎。

窄帶PLC技術短板：無統一標準、無法互聯互通;速率低、性能差，無法支持業務進一步開展深化應用。

02HPLC技術滿足電網業務對低壓電力線載波通信更高的業務需求

2016年中國電科院牽頭，正式發布HPLC企標， 2017年6月國家電網發布《低壓電力線寬帶載波通信互聯互通技術規范》，高速載波通信形成統一標準;2018由中國電科院、國網信通產業集團等企業聯合制訂發布《適用于智能電網應用的中頻(低于12MHz)電力線載波通信技術標準》，提出以OFDM、雙二元Turbo編碼、時頻分集拷貝為核心的物理層通信技術規范，及以信道時序優化、樹形組網、多臺區網絡協調為代表的數據鏈路層技術規范，提高了通信信號的收發質量和數據傳輸性能，HPLC開始全面商用。HPLC采用OFDM技術，具備大帶寬、高速率、高可靠性，同時支持高頻采集、停電上報、相位識別、臺區識別等深化應用。

HPLC技術在實施中存在的短板：沒有設定明確的通信性能門檻及NTB精度等業務應用的技術指標，不同廠家產品深化應用效果差異很大;同時無法接入非電力線供電的設備、在通信層沒有對應的安全加密措施。

HPLC+HRF雙模，低壓配電網絡通信技術再升級

1 HPLC+HRF雙模

2018年由中國電科院牽頭企標立項，2020年標準發布。雙模采用國網自主知識產權的HPLC+HRF技術，是低壓電網領域最關鍵的通信技術。雙模技術在物理層，采用OFDM調制方式、Turbo編碼、及國網自有知識產權的拷貝交織技術等;鏈路層上網絡支持連接節點數由1000節點增加至2000節點，且在HPLC的鏈路層協議基礎上，增加HRF信道的組網路由機制，支持兩種信道可以互為路由，組成一張網絡;協議中增加了完備的加密算法和加密機制，保障網絡安全。

2 HPLC+HRF雙模技術優勢

性能更優：HPLC+HRF的雙通同時收發且道路由互為備份，能夠滿足“新型電力系統”業務場景下對通信更大帶寬、更高速率和更高可靠性的要求;

連接更廣：網絡支持節點數增加至2000個，支持mesh和星型網絡，可以支持在智能電表接入的基礎上，增加智能開關等設備的接入，為營配一體化、數字化和智能化奠定基礎;

更加安全：增加加密算法和相應的安全機制，能夠有效抵抗網絡攻擊和信息泄露等風險。

功耗更低：系統級模擬射頻架構降低功耗設計、基帶部分低功耗接收升級算法，優化降低產品在不同階段的功耗;

深化應用：HRF信道可以在停電時電力線信道斷開情況下，保障設備停電信息及時準確上報， 無人工干擾情況下，臺區戶變識別、分支電氣拓撲識別及線路故障預警告警準確率達99%+;

雙模技術明確增加了HPLC和HRF通信性能的指標要求及模塊的靜態功耗指標，增加了基于NTB的過零檢測指標，以及加密算法的檢測等，保障通過國網認證的產品質量。同時積極探索和明確提升業務寬帶能力的通信方案，實現HPLC+HRF雙通道有效互補和高效配合的通信方案，為高頻數據采集、停電主動上報等深化應用更好落地，打下堅實的基礎。

3 雙模助力深化應用業務升級

雙模技術發揮HPLC+HRF雙信道優勢，分鐘級實時采集。雙模技術中HPLC和HRF信道可互為備選路徑，充分利用不同信道特點，保障通信和業務可靠性;HPLC和HRF可獨立并行工作，并發能力由并發5提升到并發20，業務帶寬可提升40%以上，充分滿足高頻采集業務需求，為源、網、荷、儲實時互動提供基礎保障。

在停電主動上報業務中，雙模技術可以通過廣播、匯聚等策略， 使得HPLC和HRF通道在停電上報業務中互為補充，實現分鐘級實時采集上報，保證電表停電事件0誤報，漏報率降低至1%以下。

雙模技術提升業務實時性及可靠性，在智能表箱、智能分支箱、智能配電室等場景，實現集抄設備和配電設備通過HPLC+HRF雙模技術組成一張網絡。保證在分支節點和末端節點都具備通信能力，通過HPLC電力線測距、HRF的空間感知及電力線固有特征的獲取，在不額外增加硬件電路的同時實現低壓網絡的物理拓撲識別及距離繪制，為精細化線損管理、故障快速定位、自動隔離和快速搶修，提供了堅實的技術支撐。

雙模面向多業務場景。雙模初傳統抄表業務外，具備多種設備、低功耗節點的接入能力，可擴展支持星型網絡。設備廠家可規劃單模HRF作為單獨的通信模式，內置于智能微斷、智能鎖具、智能傳感器等設備，通過與雙模節點連接，將信息匯總至頭端設備，實現低壓設備從智能配電房，到智能分支箱，到智能表箱的全數字化網絡覆蓋。實現多業務場景業務，如多能表、斷路器、開關、充電樁、傳感器、智能箱鎖等豐富業務場景。

雙模技術是未來低壓電網領域最為關鍵的通信技術，兩者結合可實現臺區設備安全可靠的接入網絡;電源側、電網側、負荷側設備全景監測和實時感知;精細化運維管理、負荷精準預測及柔性調節。助力電網低壓側升級為全聯接、廣覆蓋及高效運維的數字化網絡。

電網發展中，智能化和數字化將逐步向用戶側滲透，雙模技術將拓展更豐富的業務場景，電動汽車有序充電、智能家電家居、及多表集抄等多業務領域將發揮更重要的作用。

審核編輯：湯梓紅