一、
系统概述
城市路灯自动化监控系统管理的对象是路灯，通过控制中心的大屏幕或模拟盘，能有效监视路灯的运行情况，实时提供故障路灯的位置，及时进行维护，以保障城市路灯的照明。
每个路灯走的路径都是：变电站→10KV线→变压器→380V／220V线。要将路灯在控制中心进行控制要解决的关键问题是通信方式，解决这个问题，以前大部分采用一点多址、扩频无线传输等方式，由于路灯面广，点多，造价很高，且在城市中由于高层建筑造成阻拦，使得通信不畅。即便当时调好，几年后，又一座高楼建起，通道又被阻挡。因此，在城市中搞系统的一点多址、扩频往往是行不通的，而最理想的通信方式就是电力线载波方式。
电力载波是通过电力线传输信号的一种通信方式。其关键技术为中压10KV及低压0.4KV载波通信，ES2002-A/B电力线多址数字通信机是10KV中压通信设备，该产品根据我国电网的特性有效地解决了载波信号衰耗大、干扰强的问题，各方面指标均处于国内外领先水平。ES2002-C/D电力线多址通信机是380/220V低压通信设备，其特点为窄带传输、功频调制，在众多的低压载波技术中处于领先水平。结合中、低压载波技术，我公司已有效地解决了路灯管理系统的通信方式。再配以先进的控制中心管理及分析软件，便可对各种规模的城市路灯进行自动化管理。
目前，国内绝大部分城市都未实现路灯自动化管理，仍采用人工巡查的方式。主要缺陷为需用大量人工及车辆、漏查率很高、人为责任心因素很重，无法考察路灯管理业绩、无法合理调度人员施工等。随着城市建设水平的提高和人民生活保障对治安工作的要求。近十年来已有极少部分城市开始实行对路灯进行自动化监控管理。如北京、上海、深圳、大连、青岛等城市都建立了路灯管理监控中心。但因技术条件限制基本上都采用无线多址扩频方式。这种方式可有效的解决路灯管理问题，但造价高，一般中小城市很难承受。以青岛为例，现在只对市内不到三分之二的新建路灯进行了监控。投资已近2000万元。如对老城区混合线路进行监控的话，还需投入2000万元以上。虽然省内所有城市都来参观过，但都未参照实施，其主要原因是经费问题。
我公司研制成功的城市路灯管理设备，是利用电力线载波传输技术，在通讯线路中无需投入设备，采集数据方式也无需有线与无线的转换。可节省大量的投资。对同类城市而言，采用我们的设备要比无线方式节省60%的投入。按这种比例一个100条路以内规模的中小城市只需投入70万～80万的投入就可以解决中心区域的监控问题，投入200万～300万可以解决全市范围内的监控问题，这是一个非常容易接受的数目。
本系统的特点：技术先进、处国内外领先水平、投资小、运行可靠稳定、增加与改进方便、维护量小、符合未来的发展。我公司已着手申报创新及实用新型专利。
二、
与普通电力线载波机（ＦＳＫ方式）的比较
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普通电力线载波机 |
电力线多址数字通信机 |
| 耦合方式 |
应用于３５ＫV以上电压等级的线，可用与调度、变电站综合自动化。 |
应用于３５ＫV（含３５ＫV）以下电压等级的线路，可用于３５ＫV综合变电站、县调、配电网自动化、铁路、油田、矿山和城市交通、照明自动控制。 |
| 组网方式 |
点对点传输方式，需要使用阻波器。 |
一点对多址，不用阻波器，用电感（直埋电缆）或电容（架空电线）耦合。 |
| 产品价格 |
技术发展比较早，使用的技术目前国内外很成熟。 |
从九十年代末才开始发展，技术复杂度很大，非常先进，采用技术未普及。 |
| 信噪比 |
模拟调制：信噪比<５０db,
数字调制：信噪比≤６５db. |
数字调制：信噪比≥８５db,
接受灵敏度≤４００uv. |
| 应用技术 |
点对点方式，每对通道价格比较高 |
主站价格稍高，但所带多个终端的价格低，所以平均每个通道价格要低得多。 |
| 耦合方式 |
结构简单，相互之间是点对点通信。 |
结构复杂，Ｔ节点众多，采用一点多址和分群的方式进行组网通信。 |
| 应用场合 |
相一地、相一相电容耦合方式。 |
相一地、相一相电容耦合方式。电感耦合方式。 |
三、
与国内、外同类产品的比较
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ES2002型 |
国外同类产品 |
国内同类产品 |
| 无中继距离 |
10、35KV线路≥20km |
10、35KV线路≤10km |
10、35KV线路≤10km |
| 有效波特率 |
600bps，端口为2400bps |
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| 误码率 |
10KV线路≤10-535KV线路≤10-6 |
10、35KV线路≤10-5 |
10、35KV线路≤10-5 |
| 发射功率 |
一般为１Ｗ。 |
在我国使用为１Ｗ。 |
实际≥１Ｗ |
| 组网方式 |
一点多址方式，特有的分群和并行多通道技术，有效解决传输的带宽瓶颈。 |
一般为点对点方式。 |
点对点方式。 |
| 实际线路使用经验 |
先后在全国50多条以上的线路运行使用，效果很好。 |
引进我国后在几条线路试用效果不理想。 |
只在个别线路试运行，抗干扰能力较差。 |
| 产品可靠 |
３重避雷，５重防死机，平均故障时间10年。 |
有较强的防死机能力和很长的设计使用寿命。 |
有防雷措施 |
| 单通道价格 |
主通信机价格较高，因终端价格低且只有一台主机故平均单通道价格很低。 |
价格很高，平均单通道价格为国内产品４倍以上 |
采用点对点方式，平均单通道价格比较高。 |
四、 与各种常用通信方式的比较
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无线 |
无线扩频 |
普通线缆 |
光 纤 |
配电载波 |
| 速 率 |
较低 |
高 |
很高 |
特别高 |
较低 |
| 无中继距离 |
近 |
远 |
中 |
较远 |
中 |
| 安装 |
较难 |
较难 |
很难 |
很难 |
容易 |
| 可靠性 |
可靠性差，容易受地形和天气的干扰，随着数目的增加通信质量会明显下降。 |
可靠性较高，但直线传播特性明显，易受障碍物影响。 |
可靠性中等，易受外力、温度和湿度的影响。 |
可靠性高，抗干扰能力强。 |
可靠性高，能比较好地适应电力线路结构的调整。 |
| 造价 |
费用较低，但要交频点费。 |
一点多址，费用高 |
铺设造价高 |
铺设和端机设备造价很高。 |
一点多址，费用较低。 |
| 总评 |
比较适合移动目标的管理，不适合配电网使用。 |
适合平原地带使用，不适合城市配电网自动化使用。 |
使用简单，但因为工程和维护量很大，不适合配电网自动化大面积使用。 |
比较适用干线通信，其作为主干通信手段可与配电载波配合使用。 |
充分利用现有电力线资源，投入成本低，维护工作量小，在配网支线使用具有较高的性价比。 |
五、ES2002电力线多址数字通讯机产品性能指标
| 指标名称 |
性能参数 |
| 数据通信接口 |
RS-232或RS-485通信接口，透明数据传输。终端通信机拥有4通道，可按照时分服用方式带4个采集控制终端 |
| 数据传输速率 |
有效传输速率为600bps,端口传输速率可选600、1200、2400bps. |
| 无中断传输距离 |
10KV、35KV为20KM,380/220为3km |
| 传输误码率 |
380V传输误码率≤10-5,35KV线路上传输误码率<10-6 |
| 适用电压等级 |
35KV、10KV、380KV以及6KV。 |
| 传输频率 |
60KHZ-130KHZ |
| 传输带宽 |
4KHZ,380/220为窄带、功频调制。 |
| 发送功率 |
1W.低压端小于1mw |
| 工作电压 |
交流160-400 V,直流24±5V或48±10V |
| 接收灵敏度 |
接收灵敏度≤400uV |
| 输出标称阻抗 |
75欧姆 |
| 工作模式 |
异步半双工工作模式 |
| 耦合方式 |
架空电线采用电容耦合，支持相相耦合和相地（B相）耦合，支埋电缆采用电感耦合。 |
| 温度特性 |
普通型：-10℃--+80℃;低温型：-40℃--+80℃ |
| 防雷特性 |
结合设备进线避雷器（晶闸管）、结合设备出线避雷器（真空放电管）和电力线多址数字通信机屏蔽电缆线进线避雷器（氧化锌）3重防雷措施。在10KV陪变进线还有主避雷器。 |
| 端口设置方式 |
通常设置为2400、N、8、1，即端口速率2400，无校验，8位数据位，1位停止位，可以根据用户需要改动 |
| 通道容量 |
一条线上可以有16个并行传输通道，每个通道的有效速率位600bps,每个通道可以用一点多址的方式时分复用，开16个通道时一条母线的最低有效通信速率为9600bps; |
| 通信规约 |
全透明 |
| 设计适用寿命 |
采用工业级电子元器件，部分电子元器件采用军用级，板件高度集成化设计，确保产品稳定可靠，产品MTBF为10年。 |
| 组网方式 |
根据配电网的线路分布结构特点，一个变电站有多条母线，每条母线或几条组作为一个子群，通过主通信机与终端通信进行数据传输，在变电站将各条母线数据进行汇集，并通过光纤、电缆、公网或专网主用数据通道与中心机房进行信息传输。 |
六、系统组成及功能
路灯管理示意图（一）、（二）、（三）。
1． 主站部分。
设备：服务器、台式机、工控机；
功能：是对各变电站子系统进行综合管理并将信息汇集于中心，它一般采用客户机/服务器结构和基于WEB方式，以数据库为信息中心，以SCADA系统和GIS系统作为基本平台，配合各种应用软件完成监视功能。与变电站的通信方式较节省为电话线。
2． 中压通信部分。
设备：ES2002---A/B (见原理图)
功能：ES2002-A放在变电站端，可与数十条10KV线路通信；ES2002-B为变压器高压侧通信机，与ES2002-A形成一点对多点的通信，并可以通过RS485口与变压器低压端进行通信，采集数据
。
3． 低压（380/220V）通信部分：
设备：ES2002-C/D (见原理图)
功能：负责采集路灯电流（I）、电压（V）及电量(kwh)，分两种情况：
a. 台变纯路灯型：只使用ES2002-C设备，实时采集I、V、kwh，可有三个月每天的整点数据存储。并通过RS485口上传至ES2002-B至监控中心。由该线路的路灯个数，可计算出总的电流（I）值，其减少的多少通过软件可判断出路灯故障的个数及位置，电压（V）量，可判断是否线路故障等，电量(kwh)可作为计量的依据计算出费用，并做为防偷盗电的参考数据。
b. 台变混路灯型：指还接有其他用电户，或需进行分片监视，需使用ES2002-C及ES2002-D。ES2002-D将实时采集的I、V、kwh传给ES2002-C，其方式为CDT(循环)方式。
七、ES2002型设备原理：
1、 ES2002-A 38KV/10KV多址数字通信机主站
2、 ES2002-B 38KV/10KV多址数字通信机从站
3、 ES2002-C 380V/220V具采集数据及集中的多址载波通信机
4、 ES2002-D 380V/220V采集数据载波通信机
八、控制中心微机系统构成及软件原理：
路灯管理控制中心是一个城市路灯运行信息汇总及维护调度中心，它利用计算机和电力载波传输技术对路灯运行状况进行综合分析，并发出合理的人员及车辆调度指令。替代人工巡查方式，大量节省人力、物力和财力。
控制中心的主要组成部分：
A. 数据传输拨号控制器及集中器
B. 主服务器及网络设备。
C. GIS工作站、调度工作站、维护工作站。
D. 大屏幕指示系统。
E. 路灯管理综合分析软件系统。
路灯管理综合分析软件是该系统的核心控制部分，它将全市路灯运行情况汇总处理，通过与基础数据的比较和综合判断数据变化的比例来确定路灯的故障，并指出故障方向。同时将综合分析后的数据传送给GIS工作站及调度工作站发出具体维护指令。该软件除对路灯的I、V、Kwh进行动态监控外，还可对路灯变压器进行状态监控，对供电状态和设备状态进行有效跟踪。该系统可对人员安排，完工报告等进行统计，具有内部管理功能。
该软件原理及流程图如下：
各功能模块分别为：
●数据处理及综合分析模块
●故障判断及报警模块
●调度分析模块
●维护派工及记录模块
●基于GIS地理信息图形处理模块
●权限设置及管理模块
●综合统计报表模块
●大屏幕控制显示模块
●设备台帐及用品仓库管理模块
●人员及车辆在岗在位管理模块
●其他办公管理模块
