電力系統(tǒng)通信低壓抄表系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸裝置的研究陳超

1、低壓PLC抄表系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸裝置的研究陳超，侯思祖，嚴(yán)丁(華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院河北保定071003)摘要：設(shè)計(jì)了一種基于電力線載波通信技術(shù)的自動(dòng)抄表系統(tǒng)，介紹了該系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及技術(shù)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了基于PL3105C的數(shù)據(jù)傳輸裝置的硬件及軟件系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)通信性能進(jìn)行了測(cè)試。關(guān)鍵詞：電力線載波通信；自動(dòng)抄表；PL3105C中圖分類(lèi)號(hào)：TN915.853文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：10057641（2009）100019040引言隨著我國(guó)

2、電力事業(yè)的迅速發(fā)展和城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造工作的逐步推進(jìn)，以及“一戶(hù)一表、供電到戶(hù)”政策的貫徹實(shí)施，電力用戶(hù)數(shù)量急劇膨脹，工業(yè)和民用電表日益增多，用電網(wǎng)絡(luò)日益龐大，供電企業(yè)的管理任務(wù)越來(lái)越重，這給用電管理部門(mén)在管理規(guī)范化、收費(fèi)網(wǎng)絡(luò)化和配網(wǎng)自動(dòng)化等方面提出了新的課題。因此，無(wú)論是用戶(hù)還是用電管理部門(mén)，都迫切希望引入現(xiàn)代化的管理技術(shù)和手段。采用遠(yuǎn)程傳輸、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)，將各個(gè)用戶(hù)的計(jì)費(fèi)終端和管理中心組成自動(dòng)抄表系統(tǒng)，不但節(jié)約了開(kāi)支，還能實(shí)時(shí)地監(jiān)控

3、用戶(hù)的用電情況，有利于管理部門(mén)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。自動(dòng)抄表可提高工作效率，減少人為差錯(cuò)，加強(qiáng)用戶(hù)管理，實(shí)現(xiàn)信息采集、傳輸、查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、線損分析、異常報(bào)警、報(bào)表生成等工作的全面自動(dòng)化。1抄表系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)自動(dòng)抄表系統(tǒng)由主站系統(tǒng)、集中器、電能表、通信信道、數(shù)據(jù)傳輸裝置構(gòu)成，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可與供電局的營(yíng)業(yè)收費(fèi)系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)抄表收費(fèi)一體化，具體方案如圖1所示。1）主站系統(tǒng)。定時(shí)或?qū)崟r(shí)抄收電表的數(shù)據(jù)，對(duì)集中器設(shè)置通信參數(shù)及操作參數(shù)，與供電局營(yíng)業(yè)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)后，可進(jìn)行

4、電費(fèi)計(jì)算、票據(jù)打印、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、圖1自動(dòng)抄表系統(tǒng)方案Fig.1Schemeofautomaticmeterreadingsystem電費(fèi)實(shí)收等功能。2）集中器。完成與數(shù)據(jù)傳輸裝置的通信，定時(shí)接收采集器的用電信息，或根據(jù)要求接收某個(gè)電表的數(shù)據(jù)，完成與主站的通信，將用電信息等傳送到主站數(shù)據(jù)庫(kù)中。3）電能表。有脈沖電能表和機(jī)械電能表2種。脈沖電能表可輸出標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)，而機(jī)械電能表需將用戶(hù)的用電量通過(guò)光或磁的方法轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)。4）通信信道。

5、集中器與主站之問(wèn)的通信線路可以采用電話、無(wú)線、專(zhuān)線等通信介質(zhì)；集中器與采集器之間的通信線路，主要有485總線、低壓線路載波2種通信方式，本文采用低壓線路載波通信方式。5）數(shù)據(jù)傳輸裝置。集中器與數(shù)據(jù)傳輸裝置、數(shù)0引言隨著我國(guó)電力事業(yè)的迅速發(fā)展和城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造工作的逐步推進(jìn)，以及“一戶(hù)一表、供電到戶(hù)”政策的貫徹實(shí)施，電力用戶(hù)數(shù)量急劇膨脹，工業(yè)和民用電表日益增多，用電網(wǎng)絡(luò)日益龐大，供電企業(yè)的管理任務(wù)越來(lái)越重，這給用電管理部門(mén)在管理規(guī)范化、收費(fèi)

6、網(wǎng)絡(luò)化和配網(wǎng)自動(dòng)化等方面提出了新的課題。因此，無(wú)論是用戶(hù)還是用電管理部門(mén)，都迫切希望引入現(xiàn)代化的管理技術(shù)和手段。采用遠(yuǎn)程傳輸、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)，將各個(gè)用戶(hù)的計(jì)費(fèi)終端和管理中心組成自動(dòng)抄表系統(tǒng)，不但節(jié)約了開(kāi)支，還能實(shí)時(shí)地監(jiān)控用戶(hù)的用電情況，有利于管理部門(mén)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。自動(dòng)抄表可提高工作效率，減少人為差錯(cuò)，加強(qiáng)用戶(hù)管理，實(shí)現(xiàn)信息采集、傳輸、查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、線損分析、異常報(bào)警、報(bào)表生成等工作的全面自動(dòng)化。1抄表系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)自動(dòng)抄表系統(tǒng)由主站系統(tǒng)、

7、集中器、電能表、通信信道、數(shù)據(jù)傳輸裝置構(gòu)成，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可與供電局的營(yíng)業(yè)收費(fèi)系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)抄表收費(fèi)一體化，具體方案如圖1所示。1）主站系統(tǒng)。定時(shí)或?qū)崟r(shí)抄收電表的數(shù)據(jù)，對(duì)集中器設(shè)置通信參數(shù)及操作參數(shù)，與供電局營(yíng)業(yè)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)后，可進(jìn)行電費(fèi)計(jì)算、票據(jù)打印、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、圖1自動(dòng)抄表系統(tǒng)方案Fig.1Schemeofautomaticmeterreadingsystem電費(fèi)實(shí)收等功能。2）集中器。完成與數(shù)據(jù)傳輸裝置的通信，定時(shí)接收采集器的用電信息，或根據(jù)要

8、求接收某個(gè)電表的數(shù)據(jù)，完成與主站的通信，將用電信息等傳送到主站數(shù)據(jù)庫(kù)中。3）電能表。有脈沖電能表和機(jī)械電能表2種。脈沖電能表可輸出標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)，而機(jī)械電能表需將用戶(hù)的用電量通過(guò)光或磁的方法轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)。4）通信信道。集中器與主站之問(wèn)的通信線路可以采用電話、無(wú)線、專(zhuān)線等通信介質(zhì)；集中器與采集器之間的通信線路，主要有485總線、低壓線路載波2種通信方式，本文采用低壓線路載波通信方式。5）數(shù)據(jù)傳輸裝置。集中器與數(shù)據(jù)傳輸裝置、數(shù)第30卷第

9、204期電力系統(tǒng)通信Vol.30No.2042009年10月10日TelecommunicationsfElectricPowerSystemOct.10，200919斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序。載波通信接收中斷程序流程如圖4所示。圖4載波通信接收中斷程序Fig.4Interruptprogramofcarrierreceiving由于載波通信為總線方式通信，所以載波模塊的常態(tài)設(shè)置為接收態(tài)。不同的載波模塊分配不同的通信地址。載波模塊接收到數(shù)據(jù)

10、幀后，首先進(jìn)行地址判別，地址相同的模塊按規(guī)約進(jìn)行應(yīng)答，完成通信過(guò)程。4數(shù)據(jù)傳輸裝置試驗(yàn)本文在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下完成了對(duì)本自動(dòng)抄表系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸裝置的試驗(yàn)。RS232規(guī)約：異步接收發(fā)送（UART，UniversalAsynchronousReceiverTransmitter）方式，2400bits，無(wú)校驗(yàn)；規(guī)約參考PL3105C的《DEMO板與PC機(jī)通信協(xié)議》。載波通信：半雙工，同步方式，500bits。電源電壓：AC220V20%。功耗：靜

11、態(tài)≤0.5W，發(fā)射狀態(tài)≤5W。傳輸通道：220V電力線載波。溫度范圍：40～85℃。濕度范圍：RH10%～85%。試驗(yàn)臺(tái)示意圖如圖5所示。實(shí)驗(yàn)板通過(guò)RS232與PC機(jī)連接，實(shí)驗(yàn)板通過(guò)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的插座接入220V電網(wǎng)。試驗(yàn)過(guò)程：通過(guò)PC機(jī)1發(fā)送一幀數(shù)據(jù)給實(shí)驗(yàn)板1，載波通信模圖5試驗(yàn)臺(tái)示意Fig.5Schematicdiagramoftestbed塊將數(shù)據(jù)調(diào)制擴(kuò)頻后耦合到電力線上；實(shí)驗(yàn)板2上的載波通信模塊進(jìn)行信號(hào)接收，通過(guò)RS232口上傳給P

12、C機(jī)2，PC機(jī)2反饋一幀數(shù)據(jù)；經(jīng)過(guò)上述過(guò)程，PC機(jī)1接到反饋的數(shù)據(jù)，如果接收的數(shù)據(jù)跟期望收到的數(shù)據(jù)一致，則判定為這次通信成功，否則失敗。每次通信次數(shù)為1000次。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1所列。表1載波通信模塊實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table1Theexperimentalresultsofcarriercommunicationmodule從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，通信成功率在98%以上，具有優(yōu)良的電磁兼容特性，符合IEEC6100044Level4標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明將擴(kuò)頻

13、通信技術(shù)應(yīng)用到電力線載波通信進(jìn)行信號(hào)傳輸是可行的，同時(shí)也說(shuō)明噪聲干擾及信號(hào)衰減對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懖豢珊鲆?。在?shí)驗(yàn)的過(guò)程中，還注意到通信出現(xiàn)失敗并不是連續(xù)的，所以軟件設(shè)計(jì)上采用自動(dòng)請(qǐng)求重傳與路由選擇協(xié)議可以解決通信失敗的問(wèn)題。圖6是在測(cè)試過(guò)程中捕捉的發(fā)射與接收波形圖。5結(jié)束語(yǔ)低壓電力線載波自動(dòng)抄表系統(tǒng)適用于電力部門(mén)對(duì)居民區(qū)、工廠、變電站等用電區(qū)域或者居住小區(qū)、工廠內(nèi)部用電狀態(tài)數(shù)據(jù)的管理。它具有遠(yuǎn)程自動(dòng)采集、數(shù)據(jù)集中、交費(fèi)管理、用電統(tǒng)計(jì)分析、