锦州教学载波演示.ppt

用电信息采集设备载波工作原理及故障处理方法,用电信息采集设备的安装调试与故障处理方法,2、下行信道的组成及功能,4、其它通讯形式的抄表系统,1、上行信道的组成及功能,3、低压电力线抄表系统,简称后台。它是安装局域网内各个用电部门计算机的用电信息采集系统的应用软件。其中包括：数据管理模块，连接网络模块，远程设置模块，系统管理模块等。采集系统应用人员通过后台操作，可以对集中器进行远程操作，也可启动无人值守自动抄读方式，自动抄读集中器。,应用管理软件,下行信道,组成,由集中器载波模块、载波电能表（或采集终端）和连接它们的低压电力线组成。,它安装于每个变压器台区之下，通过低压电力线与安装于该台区之下的载波电能表（或采集终端）组成下行信道进行通信，采集电能表的用电量和相关的数据。后台管理系统通过公用电话网或GPRS公网与集中器组成上行信道，实现通讯连接。集中器每天自动按后台管理系统设置的抄读时间抄读和存储本台区下电能表的数据。集中器具备自学习、自适应电网结构的智能，可经自动中继抄读电能表的数据。,集中器,上行信道,包括通讯前置机、数据服务器、工作站、系统应用软件，GPRS移动专网与集中器。,组成,通过GPRS专网的拨号连接，实现集中器与用电信息采集前置机的通讯连接，进而实现数据采集功能和监测、控制等功能。,功能,载波电能表形式,下行信道种类,与,型式,1、单相电子式智能载波电能表2、单相电子式预付费载波电能表（CPU卡表）3、三相电子式预付费载波电能表（CPU卡表）,单相预付费智能卡表（CPU卡表）,三相预付费智能卡表（CPU卡表）,采集终端形式,1拖16采集终端1拖32采集终端1拖1采集终端适用于已装RS485功能的电子表小区，采集器与集中器之间采用载波通讯方式，组成采集终端式下行信道系统。,下行信道种类,与,型式,一拖16路采集终端,早期的第一代采集器，在省内部分地市尚有少量运行，随着新型智能表的推广及采集器设备运行时间的增加和故障率的增加，未来几年将逐渐退出运行，由技术更加先进的智能载波表取代。,一拖32路采集终端,第二代采集器,一拖一采集终端,一拖一采集器。适用于商业用户和小动力用户，目前在辽阳供电公司仅有少量应用，今后不做推广使用。取而代之的是更换新型载波CPU卡表。,微功率无线抄表方式,适用于载波效果不好的配电台区，对于部分载波噪声大的低压配电台区，下行通讯不易应用载波技术，而选用微功率无线抄表的下行通讯方式，采用400MHZ-500MHZ小无线通讯模块与集中器之间进行通讯，达到数据采集的目的，特点：在市区楼房密集的小区应用效果比较好，表计小通讯模块之间相互中继，电波可以穿透三层楼板通讯，地理位置临近的几个台区可用一个集中器实现数据抄读，相比载波方式可以节省集中器，支持PDA掌机在小区内抄表，北京电力公司及南方电网有大量的应用，与载波方式可以互补。,随着智能电网时代的到来，新兴的光纤抄表技术是具有和3G技术同代的高可靠、高带宽特点的集抄系统。以往常常采用的电力载波抄表系统难于消除电网干扰，而光纤抄表系统将从根本上避免电网的干扰。它具有传输速率高、采集数据频率高、相比载波传输误码率低、宽带传输等诸多优点，除具有抄表功能外，未来还将扩展成对智能家居的控制，发布用电信息及商业广告等用途，实现信息的宽带传输，提高人们的生活质量,抄表技术的未来发展方向,辽宁用电信息采集设备应用现状,截止2011年7月，在我省用电信息采集系统应用的集中器设备共计有24个厂家，上行通讯方式采用GPRS，上行规约为376.1-2009或青岛东软，下行通讯方式采用窄带电力线载波通讯，下行通讯规约主要为青岛东软、福星晓程及少量的上海弥亚威、青岛鼎信、深圳瑞斯康、深圳力合微。在线运行集中器约7000台，总数715000只智能表。,电力载波通讯PLC是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递,电力线载波通讯的优缺点1,但是电力线载波通讯也有以下缺点：1、配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送；2、三相电力线间有很大信号损失（10dB-30dB）。一般电力载波信号只能在单相电力线上传输；3、电力线存在本身因有的脉冲干扰。目前使用的交流电有50HZ，则周期为20ms，在每一交流周期中，出现两次峰值，两次峰值会带来两次脉冲干扰，干扰时间约2ms；4、电力线对载波信号造成高削减。当电力线上负荷很重时，线路阻抗可达1欧姆以下，造成对载波信号的高削减。实际应用中，当电力线空载时，点对点载波信号可传输到几公里。但当电力线上负荷很重时，只能传输几十米。虽然技术问题随着时间的发展，最终都能被解决被克服，但是从目前国内宽带网建设的情况来看，留给载波通讯的时间和空间并不多。,电力线载波通讯的优缺点2,青岛东软该公司是国内较早对低压载波进行投入的厂家，目前市场分额较大。主要产品主要特点是：采用FSK调制方式，信号频率为270K；软件相关器和匹配滤波器，63位码序列，码速率20.8k波特；自适应数字信号处理和模糊处理技术，具备前向纠错功能；帧中继转发机制，支持19级中继深度。性能目前处于国内先进水平。但东软的载波方案不满足相关国际标准，其通讯频率在国外市场不在许可频段内。,在我省应用的几种载波芯片技术分析1,福星晓程福星晓程于2000年前后推出载波ASIC芯片，其集成度比东软的要高，在国内的份额仅次于东软。采用的是PSK调制直序扩频方式，载波频率为120K，码元速率500bps，伪码为15M序列。它内部集成了2路16位的A/D，LED/LCD显示控制模块，3个定时器，2个多功能串口。由于采用数字解调、解扩，抗干扰性能好于东软，在实际使用中物理层的通信距离较好。载波芯片实质是一个带载波MODEM的单片机。中继算法不太实用也限制了其的发展，所以中继路由能力不如东软。,在我省应用的几种载波芯片技术分析2,弥亚微电子弥亚微电子的Mi200E是国内目前唯一一款既满足国内市场需求，又符合国际标准的高性能载波通信芯片，具有较强的抗干扰及抗衰减性能。三种可选的载波频率；低功耗设计,最大发射功耗仅为0.4W，对电网干扰小；自动组网，自动中继，自动维护路由，技术支持到位。但市场认可度不高，性能一般，市场占有率不高。,在我省应用的几种载波芯片技术分析3,青岛鼎信这是一家新成立的公司，其核心技术人员均来自于青岛东软，目前的技术方案实际是以吉林省公司为主导提出、由鼎信来具体实现和加以完善。鼎信产品主要特点：软件相关器和匹配滤波器，80位正交码序列；扩频通信技术；高效率前向纠错；FSK调制、半双工通信；帧中继转发机制，数据链路层支持中继深度可达32级；系统性能处于国内较好水平。产品推出较晚，目前市场占有率不高，载波功率较大，对电网干扰较大。,在我省应用的几种载波芯片技术分析4,力合微电子采用OFDM多载波调制技术，对低压电网中的变频选择性衰减及干扰具有自适应能力，在9K-500KHZ频带内用户可自由选择载波频率，多载波快速跳频调制解调技术，有效对付干扰和噪声。2400bps/1200kbps/600bps速率可选。市场占有率不高，没有系统方案，没有网络协议，多载波跳频技术国内是否实用还需验证。,在我省应用的几种载波芯片技术分析5,瑞斯康系统芯片加网络协议，需要外加处理器，系统设计简洁，适用于低压配电网接线比较单一的台区，采取与电力公司下属企业项目合作（资助）形式，参与了一些地方项目的试验。产品性能一般，芯片设计复杂，产品商业化困难，市场占有率不高。,在我省应用的几种载波芯片技术分析6,构成对载波通讯干扰的原因分析1,载波信号在传输数据过程中,经常会受无线电信号、电磁信号、脉冲信号、强电的磁场效应和尖峰效应的干扰,导致传输数据错码、丢码的情况.在家用电器启动时,瞬间会产生极大的电压产生许多脉冲信号,这些干扰信号都叠加在电网上,造成数据传输结构与原表的误差.了解电网的各种干扰相关知识,对于我们应用载波技术抄表及在新安装工作中,能够更好将不同技术特点的采集设备安装在适应这种技术条件的台区，达到最佳应用效果。在利用电力线载波(PLC)作为传输媒介的通讯过程中,主要存在着以下几个不利因素,它们对于载波信号的传输都有着较大的影响。,构成对载波通讯干扰的原因分析2,载波信号衰减和通信距离的关系从理论上说，信号传输的距离越远，信号衰减就越厉害。但是，由于电力线是非均匀不平衡的传输线，接在上面的负载的阻抗也不匹配，所以信号会遇到反射、驻波等复杂现象。这些复杂现象的组合，使信号的衰减随距离的变化关系变得非常复杂，甚至会出现近距离点的衰减比远距离点还大的现象。,构成对载波通讯干扰的原因分析3,载波信号衰减和载波频率的关系低压电力线上载波传输信号频率与信号衰减的关系，很多人进行了的理论的探讨和实验，在研究了多种典型低压线路衰减特性的实验数据的基础上，得出如下结论，在低压电力线载波通信中。从衰减变化的趋势来看，频率较高信号会有较大的衰减，实验证明，幅频曲线中会出现突然性的衰减跌落。,构成对载波通讯干扰的原因分析4,载波信号衰减和时间的关系我们在实验测试中发现，高频信号在低压电力线上传输时的衰减还会随50Hz工频电源的相位而变化，通常在工频电源的窄相位范围内产生100Hz为周期的衰减变化，变化范围为几分贝到十几分贝。产生这种现象的原因可能是因为一些工作于开关状态的设备，如开关电源等，在工频交流电的一定相位时打开开关器件，就将电路上含有的大容量电容器或大功率的负载接入电力线网络，引起高频信号衰减的急剧变化。,构成对载波通讯干扰的原因分析5,在总体上，电力线上的衰减随着频率的增加而增加，但在某些频率，由于负载产生的共振现象和传输线效应的影响，衰减会出现突然的迅速增加。同时，信号传输距离对信号衰减程度也起着决定性的影响，随着距离的增加，衰减会迅速地增加。随着工频交流电相位的变化，高频信号的衰减也会出现周期性的变化。在不同的时间段、不同的地点，衰减幅度也不同，有时变化会很大。这种变化对载波通信设备的通讯影响很大。,构成对载波通讯干扰的原因分析6,载波信号衰减和线路负载的关系当电力线上负荷很重时，线路阻抗可达1以下，造成对载波信号的高衰减。实际应用中，当电力线空载时，点对点载波信号可传输几公里；但当电力线上负荷很重时，只能传输几十米。电力线上接有各种各样的用电设备，阻性的、感性的、容性的，有大功率的、小功率的。各种用电设备经常频繁开闭，会给电力线带来各种噪声干扰，而且幅度比较大。如不采用电力线载波中继路由，通讯距离会相当短。在负载比较的台区宜采用中继效果比较好的集中器。,构成对载波通讯干扰的原因分析7,载波信号衰减与信号反射功耗的关系载波信号传输遇到节点会产生反射，反射的能量损耗与节点两侧线路的特征阻抗有关，理论计算：当发生架空线与电缆节点时，反射损耗可达传输能力的80，7db衰减，在终端开路和短路的极端情况下反射是100、形成的驻波点的衰耗是无穷大，一个台区的很多节点的反射损耗叠加，通讯距离必然缩短，所以缩小供电范围，降低供电半径或一个台区安装两个集中器，以提高电网末端的抄读成功率。,构成对载波通讯干扰的原因分析8,载波信号衰减与用电设备干扰的关系及措施所有用电设备都存在载波干扰，台区下的电焊机、日光灯、变频空调、霓虹灯、充电器等等，城区繁华地带的低压配电台区这种干扰的程度更高，同频率干扰、负载阻抗衰耗，线路接点反射衰耗等因素。错开用电高峰在下午5点以前对这种类型的台区进行手工连接集中器通讯进行抄读，效果会有所改善。另外，在选择集中器前先期两点测量载波衰减驻波比，可以了解这一台区的配电网噪声情况，从而选择合适的集中器安装，尽可能多的避开各种干扰源。提高抄读成功率。,常见故障及处理方法（1）,故障现象：集中器抄读效果不好、抄读时间太长、有一些表抄不回来故障原因：A表号错误、表坏。B集中器位置不合理解决办法：到现场核对表条码或表地址后在后台重新输入表条码、更换电能表，集中器安装到靠近供电区域的中部位置或变压器周围，集中器周围最好没有用电设备,常见故障及处理方法（2）,故障现象：集中器抄读效果不好、抄读时间太长、有一些表抄不回来故障原因：C后台表号顺序不合理解决办法：后台表号顺序应该按照电力线的布线情况和距离集中器的位置远近来录入，这样有利于集中器的学习、中继和抄读，节省时间,常见故障及处理方法（3）,故障现象：集中器抄读效果不好、抄读时间太长、有一些表抄不回来故障原因：D超出单级中继范围解决办法：如果表箱比较集中，相互之间的距离不是很远，并且每个表箱是三相进电，这种情况下连续步长设置短一点，跳跃步长设置大一点。如果表箱是单相或两相进电，（这种情况下电源线大多是铝架空线“T”型接头比较多）连续步长长一点和跳跃步长短一点。因为架空线跨相耦合能力弱，有些表必需经过同相学习才能抄回.,常见故障及处理方法（4）,故障现象：集中器抄读效果不好、抄读时间太长、有一些表抄不回来故障原因：E集中器抄表时间不合理解决办法：下午5点以前手工连接进行集中器通讯抄表。集中器在各个时间段的冻结抄表数完全不一样，下午抄读要比凌晨时间冻结的数量更多。,常见故障及处理方法（5）,故障现象：集中器抄读效果不好、抄读时间太长、有一些表抄不回来故障原因：F集中器本身有问题。集中器在抄表的时候只走直抄不走中继。解决办法：换集中器,常见故障及处理方法（6）,故障现象：集中器抄读效果不好、抄读时间太长、有一些表抄不回来故障原因：G现场复杂通讯能力达不到解决办法：增加一个集中器，装载的表号不能相同。,常见故障及处理方法（7）,故障现象：表计计量不准确，抄回的数据与表计实际数据不相同的误差问题故障原因：A由于干扰所造成、非真实数据。B表计载波常数设置错误解决办法：重新抄读加以确认，可使用实时监控电表功能，注意监控回来的表数是否同抄读表数一致，不一致重新设置,常见故障及处理方法（8）,故障现象：前置机连接集中器失败故障原因：A服务器IP地址设置错误或通讯方式错误BID码设置错误C集中器GPRS模块有问题解决办法：重新设置集中器IP地址、通讯方法重新设置、ID号核对后重新设置,常见故障及处理方法（9）,故障现象：后台抄回的集中器中表计的数据一直没有变故障原因：A集中器抄表开关关闭B集中器没有启动工作，采集器间隔时间没有重新启动解决办法：集中器设置中打开集中器抄表开关，重新启动集中器工作，更换采集器并重新设置参数,常见故障及处理方法（10）,故障现象：抄回的集中器表计的数据有提示无效用户。故障原因：后台档案表号更改后，没有对集中器表号进行重新装载解决办法：重新装载后台表号到集中器,常见故障及处理方法（11）,故障现象：后台抄表时有许多表计抄读不成功。故障原因：A后台设置的抄表工作时间太短，导致集中器还没有抄回所要的表计的数据就停止工作。B后台抄表时集中器也正在抄读表计的数据，即集中器抄表工作还没有结束解决办法：重新设置抄表较长的时段，等集中器工作完后用后台重新抄表,常见故障及处理方法（12）,故障现象：查询时无抄读历史数据故障原因：后台查询时选择时间不对解决办法：重新选择查询时间,常见故障及处理方法（13）,故障现象：一个台区两个变压器供电的，切换到另一个变压器的时候，集中器断电。故障原因：集中器只接在一个变压器的二次电源上。解决办法：设计电源切换回路，自动切换两路电源。集中器始终上电。,常见故障及处理方法（13）,一个箱变两个集中器一台运行，一台备用的切换接线方法,常见故障及处理方法（14）,故障现象：智能载波表长期抄读失败故障原因：载波模块损坏，不能通讯解决办法：现场利用载波操控设备抄读该表，以判断载波模块是否通讯故障。,青岛东软载波操控设备,福星晓程载波操控设备,常见故障及处理方法（15）,故障现象：用电地址相邻的智能表抄读失败或某一区域表计抄读失败故障原因：台区界面不清或抄读失败的表计不是本台区表计。解决办法：现场利用载波操控设备抄读该表，如载波模块通讯正常。用台区测试仪确定抄读失败表计的所属台区。然后调整采集档案。,台区用户识别仪器,常见故障及处理方法（16）,故障现象：位于台区配电网末端的抄读失败，经现场载波检测正常的智能表。故障原因：线路过长，线路节点多，载波衰耗大，中级效果不好。解决办法：在节点处加装几只智能表作为中级表或加装中继器，增强通讯中级能力。,福星晓程载波中级器,常见故障及处理方法（17）,故障现象：智能表运行正常，现场单点抄读载波效果时好时坏。故障原因：台区配电网有多次谐波干扰。解决办法：用谐波监测仪测试该台区是否有多次谐波干扰，然后在集中器接线端子窜入载波隔离器，阻隔非载波通讯频率进入集中器。,常见故障及处理方法（18）,故障现象：偏远山区GPRS信号不稳。故障原因：信号场强弱，接受电平低。解决办法：增高GPRS天线的高度或改用带增益放大的GPRS甚高频天线。,常见故障及处理方法（19）,故障现象：集中器抄读台区考核表失败。故障原因：集中器或考核表的RS485通讯接口故障，集中器485口与考核表的485口通讯规约不符。解决办法：用RS485通讯口测试仪测量通讯口是否正常，如果485口故障则更换故障的一方设备；测试集中器与考核表的485口通讯规约是否一致，如果不一致则更换考核表并与集中器的485口通讯规约一致。,采集设备载波通讯衰减测试,目的：模拟现场低压配电网阻抗衰减，来检验末端智能表的载波通讯性能，以此来决定载波智能表的距离集中器的位置，达到最佳抄读效果。,用电信息采集设备常见故障处理方法汇总,1.所有载波节点都抄不到的问题排查思路：集中器没有上线；集中器没有发出抄表信号；所有电表对集中器的抄表信号没有回应；集中器没有收到所有电表的回应；所有电表对集中器抄表回应内容错误。排查步骤：集中器没有上线集中器SIM卡没有钱了（或干脆没装SIM卡或信号不好）。集中器IP、端口号等参数设置不正确集中器GPRS通讯模块坏了集中器没有发出抄表信号的原因有以下几点：集中器没有启动抄表。包括：集中器中没有装载表号、错装表号为非载波节点、集中器没有设置抄表时段等。重新启动抄表失败。包括：集中器与路由之间通讯失败、集中器中没有可以抄读的数据项内容。启动抄表后，信号没能发出。包括：路由与38之间通讯异常，载波电路问题。所有电表对集中器的抄表信号不做回应的原因可能有以下几点。集中器抄读的数据标识表端MCU不支持，表端芯片不做任何回应。集中器要抄读的电表的表号与实际所有电表的地址不能对应。表端做了回应集中器没有收到电表回应的可能只有一种，就是集中器的载波接收电路出现故障。导致所有电表对集中器抄表回应内容错误的原因有以下几点：集中器抄读的数据标识，表端MCU回应的数据内容集中器不能正常解析。表端MCU不支持集中器所抄读的数据标识。,2.部分表抄不到的问题排查思路：整理并分析失败的电表；现场线路问题。排查步骤：整理并分析失败的电表，看失败的电表是否有满足如下条件的：集中器抄读的数据标识表端MCU不支持，失败表的表端芯片不做任何回应。集中器要抄读失败的电表的表号与并非现场存在的电表的地址。集中器抄读的数据标识，失败表MCU回应的数据内容集中器不能正常解析。表端MCU不支持集中器所抄读的数据标识。表故障。在排除上述问题后，考虑现场台区线路问题。如果能拿到施工方的现场线路图是最方便得方法。如果拿不到现场的线路图，可以根据现场走线粗略绘制现场线路图。抄不到的表比较集中。台区划分不明确，抄不到的表不属于该集中器抄读的台区。集中器跨台区抄读电表成功率较低。抄不到的表与能抄到的电表之间距离太远。看实际情况，如果施工允许，在线路中间合适的位置增加中继器。抄不到的表与能抄到的电表之间存在的大衰减点。需要慢慢用抄控器点抄的方式逐渐确定高衰减的点，找到高衰减点分析产生较大衰减的原因，对线路进行