电力线载波低压电缆的防盗运行探析

摘 要：本文论述了目前常用的电缆防盗方法的特性，基于各关键技术及方案优势，提出了电力载波技术的基础上加入多传感器融合信息技术，总体方案以及软硬件的实现，并提出了些实际可行的抗干扰措施，进行了测试与分析。最后，进行了总结和展望，供同仁参考。

关键词：电力载波；防盗运行；多传感器

1 前 言

随着城镇化的大力推进，各行各业用电设施越来越多，特别是大型居住区的配电工程建设中大量的电缆线铺设，在建设及大规模入住前期，存在较大的偷盗风险。一般来说高压电网因电压等级高，架设高度高，危险性大，发生被盗可能性较小。而低压电缆因线材价值较高，成为了一些不法分子的盗窃目标。目前大多数电缆防盗报警系统的设计是采用电压检测、漏电流检测，电容检测和电力载波方法等均没有达到预期理想的防患效果。笔者基于电力载波技术的基础上与多传感器融合信息技术的结合，采用一种构成简单、低成本、高可靠和组网灵活的设计方案，能通过主从式网络结构和系统软件配合，能全天、网络化、实时监测多线路电缆工作。通过载波发射和接收的系统，一旦出现不法分子盗窃电缆，系统进行声光报警和手机短信的方式通知管理人员，为低压电力电缆的安全运行、提高电缆报警系统的可靠性和可维护性开辟一条新的途径。

2 电缆防盗常法

2.1电流检测型的电缆防盗方案

通过检测电缆回路中是否有电流的存在来判断电力线缆的完整性如果检测到电缆回路中有电流，则说明电缆完整；如果检测到电缆回路中的电流为零，则说明某段电缆发生故障或者被盗。但该报警系统不适用于电缆防盗，在电力主电缆上一般都会并接有多路分支，只有当所有分支电缆都被剪时，电缆回路的电流才会为零，如果是局部电缆被盗剪，电缆回路的电流依然大于零，所以该防盗报警方案存在着严重的漏报现象，普适性不高。

2.2电容探测法

该法原理是利用一对空置的电缆，将其终端短接，始终与报警器的多谐振荡保持连接，当电缆回路正常的情况下，振荡器没有信号输出，报警器发生报警。当电缆被盗时，空置电缆就成了一个电容，而且容量的大小与空置电缆被剪的位置有关。因此电缆被盗的位置不同，振荡器所输出的信号的频率也不相同，对输出的方波脉冲进行计算就可以确定被盗的位置。该法的主要缺点是占用资源，且成本较高，投资较大。

2.3电力载波通讯法

电力载波通讯是在电力线缆上加载波信号，一旦电缆被盗，信号的传输就会中断，探测终端接收不到信号，就会发出报警。因为该方案是在电力线缆上传输载波信号，所以不需要另外架设专线。与其他线路检测技术相比，电力载波具有安装简便、侦测方法隐蔽、不受电缆是否带电以及不受外界环境影响等特点。

3 关键技术及其方案

3.1提高报警的准确性

（1）为了提高系统的容错性能，把报警定时器的时间设定为发完3次载波的时间，这样即使某次通信失败，只要不是3次通信连续失败，就不会误报。

（2）优化载波发送和接收终端的供电方案

为了避免由于停电而造成防盗报警系统的错报和漏报现象，发送和接收终端都应接上备用电源，在正常情况下以电力线进行供电，一旦停电，供电线路自动切换到备用电源。

3.2对报警地点进行定位

对接收终端进行编码，赋予每个接收终端一个地址，如第1个终端到第n个终端处于正常状态，而第n+1个及以后的终端都于处于不正常状态下，则可以推断出报警地点在n到n+1之间。在应用中两个终端之间的距离根据实际需要进行设置，对于对供电要求不高的线路可以设为100m，对于低压电缆可从分支箱设置终端，根据不同精度需求设定误差范围。

3.3对干扰的克服

干扰是利用电力电缆进行通信的主要障碍，干扰可以分为人为干扰和非人为干扰。人为干扰是由接在电力电缆上的用电设备所产生的，这种干扰对利用电力线进行通信的影响非常严重。非人为干扰是指一些自然现象，如雷电对电力线产生的干扰。所以，电力电缆上干扰并不是简单的可加性高期性自噪声。

为研究低压电力电缆的干扰特性，要在不同的地域进行大量的实验，如：工业区、城市以及乡村。现在把干扰噪声的主要来源归为四大类：

①电源电路和可控硅电路产生的50Hz或60Hz倍频谐波；②由于负载与电网不同步而产生的一种具有平滑功率谱的干扰，如：电动机所产生的干扰；③电器开启或关闭时所产生的单脉冲噪声干扰；④非同步周期的噪声干扰，如：电视机的行扫频率。脉冲干扰对通信系统的影响非常重大，脉冲噪声产生突发性干扰会引起瞬间的高误码率。

为了克服以上干扰，保证载波信号传输的准确性，拟采取以下措施：

3.3.1利用扩频技术

电力载波通信的实现方式主要有三种：窄带通信、幅度调制以及扩频通信。幅度调制技术是最早使用的数字通信技术，这种技术是通过对载波的幅度进行调制来传输信号，这种通信方式最不可靠，特别是在四周充满了噪声的低压电力电缆上，很难保证通信高速和可靠地进行，所以很少在实际中应用。窄带通信由于强干扰噪声，成功率比较差，同时载波接口电路中各器件参数的确定大都和载波中心频率有关，要保证耦合质量势必电路复杂。

扩频通信技术是利用与传输数据的无关码来扩展被传输信号的频谱，使所占有的带宽远远超过传送数据所需要的最小带宽，在接收终端利用相同的无关码对接收信号进行同步处理，以恢复数据。扩频通信的优点是：可抗频率选择性衰落、抗干扰能力强以及频谱利用率高、容量大。

3.3.2提高接收的阈值

在保证降低传输衰落和提高信号幅度的基础上，通过提高接收阈值，适当调低接收的灵敏度，以提高系统的可靠性。

4 防盗系统的基本结构

4.1载波的发送、中继以及接收电路

电力载波技术是在电力电缆上利用1.6-30MHz的频带范围进行信号的传输。在发射端对信号进行调制和线路耦合，然后在电力电缆上进行传输。而在接收终端就先进行耦合和滤波，将电力线上调制信号过滤再进行解调，把调制信号还原成原信号，然后送至单片对其进行处理。同时，通过中断模块把调制信号发送至下一个接收模块。载波发送与接收的结构原理图如图2所示。

4.2报警器部分

当被监测的电缆被盗时，报警主机便通过数据线向双音多频拨号器传送同步脉冲信号，此时双音多频拨号器输出双音多频信号，就会输出我们所预先设置的电话号码。同时在报警主机内接上GSM模块便可以传送无线电信号，将警情以短信的方式传送至预留手机。

5结束语

随着电力载波技术的迅速发展，基于此技术开发电力线防盗系统可大大降低电力线的防盗费用，所以基于电力载波的电力电缆防盗报警系统具有很大发展前景，电力载波技术的电力线防盗报警系统会为供电部门提供极为高效的管理手段。

参考文献

[1]叶远国，廖国武.低压配电电缆防盗问题的研究[J].华南师范大学学报（自然科学版）.2002 （2） 34-38.

[2]方波，秦大为，电力电缆防盗报警系统[J]，电工技术，2010，（1）