低压电力线载波集中抄表系统集中器设计

1、传感器与仪器仪表中文核心期刊微计算机信息（测控自动化）年第卷第期文章编号：（）低压电力线载波集中抄表系统集中器设计（四川大畿德阳汇川科技有限公司）肖韵汪道辉石银安摘要：分析了集中器在低压电力线栽波集中抄袁系统中的功能，详细介绍了集中器的软、硬件结构原理及具体实现。在硬件结构上为集中器设计了多种通信信道，用户可根据实际需要在多个信道之间切换。软件实现方面，上行通过串口中断接收管理中心下发的指令。下行由主控完成控制，主动下发抄表指令并接收电表数据。该集中器数据抄到率达，已经通过中国电力科学院检测。关键词：集中器；电力线载波；集中抄表系统；信道中圈分类号：皿旺文献标识码：，：；引言表管理中心。向下与

2、电表或采集终端（下位机）通讯，完成：近年来不少科研和制造部门在吸收国外先进技术的基础定时抄录用户电量数据，并根据设置，实现指定时刻用上。在供电企业的配合下，研制生产了不同方式的低压用户集户电量数据的冻结，作为向用户收费的依据；中抄表系统。基于低压电力线载波技术的集中抄表系统，通过向电表转发抄表管理中心下达的用户供电分合指令，远电力线载波方式传输，抗干扰能力强，误码率低，可靠性高；系统程操作继电器。完成对恶意欠费用户的远程断电工作。采用电力线扩频载波通讯和电话线、无线等通讯方式的有机结集中器的设计需要遵循以下几个原则：能方便快捷的实现合充分利用现有的电网设施，不需架设专用信道，组网灵活，施用户之

3、间的通信：系统结构简单明了、成本低；通信过程可靠性工容易。高。为了保证上述功能的可靠实现，必须在集中器与上位机和下低压电力线载波集中抄表系统集电表数据采集、数据传位机之间建立准确可靠的数据传输纽带，设计出具有低功耗、性输、数据存储、数据处理及供电控制等功能于一体，可以使供电能稳定、接口电路简单和自动化程度高等特点的电路。同时考虑部门及时掌握用户用电情况，监测有无窃电行为；根据需要进到运行成本、管理简易等因素，有必要为集中器设计几种目前常行供电控制（如用户长时间欠费后断电）；通过远程抄表，节省用的通讯方式。并设计方便的信道选择、切换电路。用户可基于抄表的人力物力。其中集中器是整个低压电力线载波集

4、中抄表各个因素的综合评估，在不同使用环境下选择最合理的通讯方系统的核心。式。一旦信道建立，集中器采用串口中断方式，集中器被动的接集中器系统方案设计收上位机发来的指令和参数。当没有上位机指令下达的时候，可依据设置的抄表时间、抄表路径进行自动抄读电表操作。集中器是指收集各采集终端或多功能电表的数据，并进行处理存储，同时能和主站或手持单元进行数据交换的设备。它集中器硬件系统设计及选型位于配电变压器的低压侧，与、三相电力线相联，集中器硬件框图如图所示，以主控控制单元为核是整个系统的通信控制枢纽，其工作情况决定了系统的可靠性心，主要由电源供给电路、上行通信信道电路、下行通信信道电和稳定性。路、信道切换电

5、路、数据存储电路、按键和控制电路、时钟电路向上与抄表管理中心（上位机）通讯，完成：和显示电路等部分组成。接收抄表管理单元的指令，设置初始参数、自动抄录电（）控制部分：主控单片机采用公司的表的时间、路径等；它是基于半导体新内核（一种加速的将从电表采集得来的电量数据按照相应规约传输到抄结构，指令执行速度倍于标准的器件）的首类微控制器代表。它有个增强型，分别用于和上位肖韵：硕士研究生机及下位机通信，一个字节型总线串行接口，可作为与时一元，年邮局订阅号：万方数据魂§聪线摊阕饿，一。、。，。慝羽论交襁辩穗院蹴爱慕淘钟芯片的接口。它包含字节的程序存储器、字节的数据、个可编程计数器阵列（）、可配置

6、成不同时间范围的看门狗定时器（通过的位设置）。传感器与仪器仪表频调制电路已在芯片内集成化，外围的配置电路主要包括功率放大电路、载波耦合电路、滤波整形电路、谐振电路及接收电路。电力线载波方式是低压载波集中抄表系统中集中器与下位机通讯的默认方式，载波电表可直接与集中器通过电力电源部分电路电力载波部分电源电路内部芯片部分电源电路与外部通信部分电源电路线通信，对于已经安装的电表和脉冲电表，可使用带载波功能的数据采集终端采集电表数据，再与集中器通信。通讯方式符合一一标准，可多点、双向通信即允许多个发送器连接到同一条总线上，这就使得一个与上位机接口部分时钟部分，。喜连通讯部分上行通信信道切换部分及其相关部

7、分红外通讯部分电话拨号通讯部分通讯部分集中器管辖多个电表的线路易于实现。收发电路上采用控螂分卜一公司的作为接口芯片。这种通讯方式可作为载波方式的补充，对于接口型的电表，如果没有安装采集器，可以用这种方式抄读电表数据。（）其他电路部分：“与下位机接口部分匿卜按键部分，一皿显示￥通讯下行通信信道切换部分部分控制部分和按键部分相结合，为用户提供通信信道切换功骱卜一鬻能。比如说将的某个引脚在控制部分接地，通过内部程序检测该引脚。即可判断是否选择了这种通信方式；也可以在按键部分设置某个按键代表某种通信方式，然后通过程序检测按键是否按下。按键部分还包括主控的复位按钮。部分与各个信道和相连，显示各个信道的通

8、信状态。时钟部分的时钟芯片选择公司的一，与时钟芯片之间通过总线连接，系统通过对时钟芯片的读写操作。可以实现对集中器的校时等。因为集中器抄表的图集中器硬件框图（）上行通信部分：集中器通过主控的串口与上位机通信。在信道与之间。采用双四路模拟开关，通过控制的输入地址码，决定具体接通那路信道。基于运行成本、管理简易和可靠性的综合考虑，设计了四种上行通信信道：串口直连方式、电话拨号方式、数据传输方式、红外通信方式。其中串口直连方式通过公司的串行异步收发器进行电平转换。然后通过导线直接与上位机的串口相连接，这种方式主要适用于现场调试。启动时间和间隔都要设置，而且如果抄读的是复费率电表，各时间段的电费不一样

9、所以时间的准确性对于系统是较重要的。外部选择的容量，用于存放集中器参数、集中器管理下所有电表的冻结数据等内容。电话拨号方式采用北京鑫网联数码信息技术有限公司的一嵌入式。它采用美国（）的主控芯片，具有较好的稳定性和线路适应能力接口采用标准的串口，可通过电话线与上位机相连接由电信给集出于隔离的要求，内部芯片部分和与外部接口的部分的电源要分开，而载波部分的电源设计可依据载波芯片的用户手册的要求。中器分配一个固定的电话号码即可。这种方式信息传输可靠性高、速度快、成本低，是目前主要使用的上行通信方式。数据传输方式采用有限公司提供的模块，该模块主要提供语音、短消息和上网等业务其控制方法类似于普通的电话拨号

10、方式，只一集中器软件系统设计集中器软件主要由主程序、系统初始化、复位、信道判断、上行命令应答、下行抄读电表等部分组成，主程序流程图如图所示：是在集中器的模块和上位机的模块之间采用的是无线信道，而非电话线。数传方式实现简单，不需额外布线，通讯可靠性较高，缺点是传输速度慢，数传成本较高，不适用于大量的数据读取。红外通信方式红外收发电路采用普通的红外收发电路即可可用两个红外发射管串联起来以提高发射功率红外发射信号的高频调制电路并利用构成谐振电路，这样就避免了占用系统资源来调制信号。一般的抄表方式都是采用红外通信。用户可采用手持抄表器到现场将集中器的数据读取到中，再带回管理中心提交给上位机。（）下行通

11、信部分：集中器通过主控的串口与下位机通信。提供低压电力线载波和两种方式。低压电力线载波通信采用扩频通信技术，选择北京福星晓程公司的载波芯片。内嵌直序扩频通信功能，同时内部集成了高速微处理器，电力线载波通信所需的直序扩图集中器主程序流程图万方数据麟阉邮局订阅铷删元，年传感器与仪器仪表中文核心期刊微计算机信息（测控自动化）年第卷第期在系统初始化程序中，首先对看门狗的计数器进行设置，京：中国电力出版社，并在固定周期内喂狗如果看门狗计数器溢出将引起看门狗中，断，造成系统复位。看门狗是一个很重要的资源，它能够有效的：，防止系统进入死循环或者程序跑飞：然后。对集中器主控的两个串口进行初始化设置，设定工作模

12、式、波特率等参数：此外，还需要对集中器的时钟芯片、状态等等进行初始化。系统初始化完成之后，对模块进行初始化，包括模块复位、网络状态查询、摘机、挂机等操作，所有的操作通过工业标准指令来完成。，（）：】，作者简介：肖韵（一），女（汉族），四川资中人，四川大学自动化系硕士研究生，主要研究方向为检测技术及自动化装置；汪道辉（一），男（汉族），四川成都人，四川大学自动化系教授，长期从事计算机控制与管理，检测技术及自动化装置研究与教学工作；石银安（一），男（汉族），四川广安人，四川德阳汇川科技有限公司工程师，长期从事电力负荷管理系统、电力远程信道判断程序主要判断集中器和上位机之间是否建立某种信道。根据硬件

13、所规定的各种信道选择的控制端，判断选择了何种信道与上位机通信。一旦有信道建立，则跳出信道判断程序，准备接收上位机的命令，否则继续判断下一种信道，如果所有通信信道都检测完毕了，发现没有选通任何信道，那么进行自动控制抄表。集抄系统研发工作。：（一），（），与上位机通信采用串口中断方式，被动的接收上位机下发的指令和数据，暂存到数据缓冲区。然后调用协议处理函数，根据协议规定判断上位机发来的是何种指令，并作出相应的应答。与上位机通信结束之后，自动断开通信链路，返回通讯前的状态或上位机指定的工作状态。；（），（），；下行通信采用主动下发抄表指令并接收电表数据的方式。在没有与上位机通信的时候，集中器进行自动

14、控制，完成抄表前的参数设置（默认为载波通信方式），根据上位机所下发的抄表的起始时间和间隔、抄表路径进行自动抄表。根据设置判断是否应该把抄到的数据按照一定的格式冻结到数据库，以便上位机随时提取电表电量数据。同时，对继电器分合指令进行判断，完成对下位机的供电、断电操作。（），（），（四川成都四川大学自动化系）肖韵汪道辉（四川成都德阳汇川科技有限公司石银安（，）结束语本文介绍了一种基于低压载波技术的集中器在低压电力线载波集中抄表系统中的功能及设计概况。该集中器的设计符合国家电力部颁布的低压电力用户集中抄表系统技术条件，并通过中国电力科学研究院检测。目前已大量应用于四川、宁夏等地电网，在实际运行中，实

15、时抄表成功率达以上，通过中继路径补抄可达，实现了设计目标，完全可以取代传统的人工抄表，节省了人力、财力，大大提高了电力行业的自动化和信息化程度。本文作者创新点：（，）通讯地址：（四川成都四川大学电气信息学院级硕）肖韵（收稿日期：，）（修稿日期：）踏破铁鞋无觅处得来全不费功夫余万嵌入式系统的研发人员，盼望已久的嵌入式系统应用精选例一书，已经面世了。他含盖了数码相机、洗衣机、电话交换机、精密仪器、智能仪表、机器人应用、三表自动抄、变频器应用、电梯应用、数控机床应用、电力机车应用、变电站综合自动化应用、造纸应用、水泥生产应用、啤酒生产应用，各种自动化生产过程监控应用和总线应用、网络应用、多媒体应用、

16、通信设备应用。同时，本书还含盖了嵌入式实时操作系统应用、嵌入式系统的优化设计、嵌入式系统抗干扰设计、嵌入式系统的接口设计、嵌入式系统的互连技术、嵌入式系统的仿真技术、纠错技术、逻辑分析技术等等。本书是技术设计、技术主管、设备采购人员的案头书，篇应用文章总有一篇适合您。本书已出版，定价元（含邮费），预购者请将书款及邮寄费通过邮局汇款至：琏址：北京海淀区皂君庙号院鑫雅苑号楼室微计算机信息编辑部邮编：一般的低压电力线载波集中抄表系统的集中器，采用的通信信道是固定的，而本文设计的集中器为用户提供了多种通信信道以及切换电路，用户可根据实际需要在多个信道之间切换。参考文献：】邵源，钟炬，周昭茂关于低压用户

17、集中抄表系统综述】电力系统自动化，（）：，（）：“【】聂波智能小区低压电力线载波集中抄表系统微计算机信息，：，电话：，），：，低压电力用户集中抄表系统技术条件】北一元，年邮局订阅号：；：一万方数据低压电力线载波集中抄表系统集中器设计作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：肖韵， 汪道辉， 石银安， XIAO YUN， WANG DAOHUI， SHI YIN'AN肖韵,汪道辉,XIAO YUN,WANG DAOHUI(610065,四川,成都,四川大学自动化系)， 石银安,SHIYIN'AN(610051,四川,成都,德阳汇川科技有限公司)微计算机信息CONT

18、ROL & AUTOMATION2007,23(13)5次参考文献(4条)1.邵源;钟炬;周昭茂 关于低压用户集中抄表系统综述期刊论文-电力系统自动化 1999(17)2.聂波 智能小区低压电力线载波集中抄表系统期刊论文-微计算机信息 2003(11)3.DL/T 698-1999.低压电力用户集中抄表系统技术条件 2000本文读者也读过(10条)1. 王勤初.姚艳霞 低压电力载波技术在居民集抄系统中的应用期刊论文-农村电工2011,19(1)2. 聂光义.李俊 LEWCAMR System低压电力无线远程集抄系统会议论文-20083. 丁咏梅 低压电力用户集中抄表系统的应用期刊论文-油气田地面工程2004,23(3)4. 庞有武 综合集抄系统的设计与应用期刊论文-中国电力教育2010(z1)期刊论文-内蒙古大学学报（自然科学版）2009,40(1)7. 赵亚明.Zhao Yaming 基于电力载波自