王軍凱

摘要：文章就電子載波抄表系統(tǒng)的組成、功能進行具體闡述，并以圖解的形式深入分析電力線載波遠程抄表系統(tǒng)集中器的硬件設(shè)計原理及技術(shù)指標，以供同行參閱。

關(guān)鍵詞：電力載波抄表系統(tǒng)總體設(shè)計

1 自動抄表系統(tǒng)的組成及功能概述

1.1 系統(tǒng)組成 自動抄表系統(tǒng)由計算機抄表中心、集中器、電力線Modem、數(shù)據(jù)采集器和電能用戶表五部分組成。它將計算機抄表中心作為主站，將電力變壓器10KV/380V供電的每個小區(qū)視為相對獨立的子系統(tǒng)。子系統(tǒng)的主站是集中器，從站確定為數(shù)據(jù)采集器和電能表。

系統(tǒng)通過采集器針對多個用戶的電表數(shù)據(jù)進行抄收，借助電力Modem的調(diào)制解調(diào)，并經(jīng)220V低壓電力載波傳至集中器，然后借助公用電話網(wǎng)或無線電通信、光線等專用通信網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳至計算機抄表中心。自動抄表系統(tǒng)傳輸電表數(shù)據(jù)的過程是自下而上的，但在實際運行中基于特殊需求，也能雙向傳輸數(shù)據(jù)信息。圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

■

1.2 系統(tǒng)各組成部分功能概述

1.2.1 電能用戶表

如果采用電磁式電能表，就要提前將光電模塊或傳感器安裝在表內(nèi)，利用它把電能表的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號輸出；若采用電子式電能表，則通過電脈沖輸出。

1.2.2 數(shù)據(jù)采集器

數(shù)據(jù)采集器其實是聯(lián)通集中器與計費終端的“樞紐”。該元件能夠同步采集多個用戶電能表的電量脈沖信息，經(jīng)緩存處理，借助電力線Modem沿低壓電網(wǎng)向集中器傳輸信號。上層向數(shù)據(jù)采集器發(fā)送指令，再通過它將斷電、抄表等指令發(fā)送至計費終端。

1.2.3 電力線Modem

電力線Modem用以調(diào)至解調(diào)由采集器傳來的數(shù)據(jù)信號。它有助于增強抗干擾能力，并降低信道傳輸?shù)恼`碼率。

1.2.4 數(shù)據(jù)集中器

數(shù)據(jù)集中器應(yīng)該裝設(shè)在小區(qū)的配電站區(qū)。該元件能夠向采集器發(fā)送抄表指令，將計費終端的數(shù)據(jù)抄收后用公用電話網(wǎng)傳至數(shù)據(jù)中心；數(shù)據(jù)中心向數(shù)據(jù)集中器發(fā)送指令，繼而轉(zhuǎn)發(fā)至指定的數(shù)據(jù)采集器。除此之外，數(shù)據(jù)集中器還設(shè)有定時抄表的功能，并把抄收到的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲器中。

1.2.5 計算機抄表中心

利用通信網(wǎng)分類存儲電量數(shù)據(jù)，對抄錄時間進行校核，并設(shè)置用戶編號和抄表時間、發(fā)布抄錄指令以及統(tǒng)計和計價，以便于電費收繳、計算線損并進行負荷控制。

1.2.6 集中器與數(shù)據(jù)中心之間的通信

通過公用電話網(wǎng)聯(lián)通數(shù)據(jù)中心和數(shù)據(jù)集中器。在電力線載波集中抄表器的設(shè)計中，我們利用單片機進行兩地間的數(shù)據(jù)通信，通過單片機及對應(yīng)的控制電路和FSK(移頻鍵控)調(diào)制解調(diào)器（MODEM）相結(jié)合，借助現(xiàn)有的公用電話交換網(wǎng)（PSTN進行傳輸，來實現(xiàn)兩地之間的數(shù)據(jù)通信功能。

發(fā)送端從PC的RS-232口出來，經(jīng)RS-232/TTL電平轉(zhuǎn)換芯片將RS-232電平轉(zhuǎn)換成TTL電平送到調(diào)制解調(diào)器，調(diào)制解調(diào)器將數(shù)據(jù)調(diào)制成音頻信號，通過電話通信網(wǎng)傳到對方的調(diào)制解調(diào)器，對方的調(diào)制解調(diào)器將音頻信號解調(diào)成數(shù)據(jù)，再送到對方的單片機中，進行數(shù)據(jù)處理。反之亦然。

1.2.7 數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)集中器之間的通信

低壓電力線載波數(shù)據(jù)不能跨越變壓器，因此通常在小區(qū)的配電站內(nèi)裝設(shè)數(shù)據(jù)集中器，采用低壓電力線載波通信模式來實現(xiàn)集中器和數(shù)據(jù)采集器的通訊。

2 電力線載波遠程抄表系統(tǒng)集中器的硬件設(shè)計

通常在小區(qū)供電變壓器低壓側(cè)裝設(shè)集中器。集中器是載波抄表系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其組成結(jié)構(gòu)與功能分析如下：

2.1 集中器的結(jié)構(gòu)框圖 集中器本身是由主控單元、數(shù)據(jù)庫存儲單元、時鐘單元、載波通信單元、數(shù)據(jù)傳送通信單元等部分組成，組成結(jié)構(gòu)框圖參見圖2。

■

2.2 集中器的功能 ①抄收功能：基于設(shè)定的抄表模式采收電表數(shù)據(jù)。集中器可根據(jù)上位機下載的定時抄表，每月一次定時啟動月凍結(jié)抄表；同時也能完成實時抄表，并能抄收特定表的數(shù)據(jù)。②設(shè)置功能:借助上位機設(shè)置集中器的固定中繼或抄表時間等。③通信功能:集中器接收上位機下載數(shù)據(jù)，包括電表數(shù)量、表號、抄表參數(shù)以及中繼管理需要的信息，可根據(jù)設(shè)置抄收載波電表的數(shù)據(jù)。④數(shù)據(jù)處理:數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)的存儲、凍結(jié)等。⑤校時功能:集中器可通過上位機進行系統(tǒng)校時，調(diào)整時間誤差。

參考文獻：

[1]周偉志.基于電力載波的智能小區(qū)自動抄表系統(tǒng)設(shè)計[J].東方電氣評論，2003(02).

[2]徐藝文，陳忠輝.電力載波抄表系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].福州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2002(03).

[3]趙建軍，侯彥東，張苗輝.基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電力載波抄表系統(tǒng)[J].計算技術(shù)與自動化，2006(02).