|
|
|
摘要：該文通過對目前國內(nèi)遠程抄表系統(tǒng)進行分析，提出直接利用低壓電力線構(gòu)成與低壓電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對應的用戶電能表終端＋配變集中器組網(wǎng)的遠程抄表系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：遠程抄表；居民小區(qū)；低壓擴頻載波
長期以來，供電企業(yè)電能數(shù)據(jù)的抄算都是基于電能表的手工作業(yè)方式，即每月定期派人到各用戶那里抄錄電能表的用電數(shù)據(jù)作為電費計算和收繳的依據(jù)。隨著電力負荷的急劇增長，一戶一表和直供到戶等營銷舉措的不斷深入，用電企業(yè)紛紛將家屬宿舍的用電管理業(yè)務交還供電企業(yè)，致使供電企業(yè)的電量抄錄的工作量急劇膨脹。白銀供電公司在城網(wǎng)農(nóng)網(wǎng)改造結(jié)束后，僅市區(qū)居民直供用戶將達到9萬戶，就地分散的手工抄表根本無法適應用電管理的需要。因此，遠程抄表系統(tǒng)的技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)勢在必行。
1 遠程自動抄表系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其特點
我國研究和開發(fā)的集中遠抄系統(tǒng)都是單臺配變下的小區(qū)集中遠抄系統(tǒng)，其典型的組網(wǎng)拓撲大致如下：
用戶電能表+單元子區(qū)數(shù)據(jù)采集器+配變集中器+營業(yè)站抄算主機
一般情況下，一個家屬樓單元有14～18塊低壓電能表，單元子區(qū)數(shù)據(jù)采集器負責采集其下屬的電能表電量數(shù)據(jù)，配變集中器則負責收集配電變壓器下面的所有單元子區(qū)采集器的數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕嵌瓤�，其組網(wǎng)方式有：兩級純專線組網(wǎng)方式、 兩級混合組網(wǎng)方式、兩級載波組網(wǎng)方式。
從組網(wǎng)拓撲的角度講，只要在用戶電能表、單元子區(qū)采集器、配變集中器采用專用信道通信，遠程自動抄表系統(tǒng)的纜線工程量就非常大，有線專用信道的維護也有一定困難。鑒于這種情況，各科研單位和廠商都在努力做到取消單元子區(qū)采集器，實現(xiàn)用戶電能表與配變集中器的直接低壓電力線載波通信，這樣就大大減少了纜線工程量，而且數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)慕M網(wǎng)拓撲與低壓配電網(wǎng)保持一致，有利于系統(tǒng)的運行維護和用戶數(shù)量的模數(shù)化擴展。這種拓撲要求一個用戶終端，不但要實現(xiàn)電能計量，還要實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的編碼、解碼、載波收發(fā)等功能�？梢詷�(gòu)成完全基于低壓電力線信道的載波電能表+配變集中器+營業(yè)站主機的組網(wǎng)拓撲。實踐證明：目前市場上已經(jīng)開發(fā)出來的窄帶調(diào)制的低壓載波表和配變集中器很難保證電量或控制數(shù)據(jù)的可靠傳輸。主要原因是低壓電力線載波信道的特性隨機性、時變性很大，非常地不穩(wěn)定。因此，低壓電力線載波技術(shù)是直接通過電力線組網(wǎng)的遠程抄表系統(tǒng)進一步推廣應用的瓶頸。
本文就是致力于開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的擴頻載波用戶終端，如果一旦開發(fā)成功，抄算系統(tǒng)就可以使用簡單明了的用戶終端+配變單元+營業(yè)站抄算主站的組網(wǎng)拓撲，并將成為國內(nèi)主流的抄算系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲。
2 試點居民小區(qū)遠程抄表系統(tǒng)方案
由于使用了分布式安裝結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)建設上與集中抄表箱用電系統(tǒng)相比，無須龐大繁瑣的纜線工程，施工難度將會大幅下降。系統(tǒng)的擴展將隨用戶或配變數(shù)量的遞增而模數(shù)化擴展，就象增加一個用戶增加一塊電能表那樣簡單。因此，系統(tǒng)擴展極具伸縮性，不會象集中式系統(tǒng)那樣新建時資源閑置，用戶發(fā)展時容量又不夠。應該說，這個系統(tǒng)比較符合營業(yè)用電管理系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。
2.2 網(wǎng)絡通信協(xié)議的選擇與研究
在計算機網(wǎng)絡中，信道共享技術(shù)已經(jīng)比較成熟。一般可分為兩類，即受控接入和隨機接入。
隨機接入共享信道的特點是所有用戶都可以根據(jù)自己的意愿隨機地發(fā)送信息。實際上就是爭用接入，征用勝利者才能獲得總線，從而發(fā)送自己的信息。典型的隨機接入是載體偵聽多重訪問/沖突檢測（CSMA/CD）網(wǎng)絡，其為總線型結(jié)構(gòu)，如圖2所示。后文重點介紹的基于CEbus的擴頻載波線性掃頻信號（Chirp）由于具有自相關(guān)性，所以適用于CSMA網(wǎng)絡。結(jié)合電力線的傳輸特性，綜合比較各種網(wǎng)絡，在本文所要開發(fā)的遠抄系統(tǒng)中選用CSMA協(xié)議應該是比較合適的。CSMA協(xié)議網(wǎng)絡的缺點，如時延不確定、重載時效率下降，對數(shù)據(jù)傳輸量較小的遠程抄表系統(tǒng)來講，并不是值得考慮的問題。
2.3用戶電能表終端的總體設計
用戶電能表終端由AC/DC開關(guān)電源模塊、電量傳感器模塊、故障保護模塊、計量模塊、負荷控制模塊、LED顯示模塊、MCU系統(tǒng)模塊、低壓擴頻載波通信模塊構(gòu)成，圖3是用戶電能表終端硬件電路框圖。
多輸出開關(guān)電源負責為用戶電能表終端供電，它輸出DC +5V 0.5A和DC ±15V 0.5A電源各一組，其交流輸入的設計范圍為AC 220V ±20%。為了降低電源模塊的體積，采用TOP2XX脈寬調(diào)制功率開關(guān)為核心器件，構(gòu)成單端反激式電路。
故障保護模塊負責監(jiān)視低壓用戶的負荷電器的運行情況，當發(fā)生短路、過流、漏電或電網(wǎng)電壓超標時，向MCU系統(tǒng)模塊發(fā)出信號請求執(zhí)行斷電控制程序。
計量模塊負責把用戶的用電功率轉(zhuǎn)化為頻率正比于功率大小的脈沖串，提供給MCU系統(tǒng)模塊進行電量計算。即使用戶實施了竊電行為，它仍然可以輸出正確的電量計算脈沖串，并向MCU系統(tǒng)發(fā)出竊電信號。
負荷控制模塊是一個受MCU系統(tǒng)輸出的TTL電平控制的大功率交流無觸點開關(guān)，能夠過零關(guān)斷或開啟6 kW的負荷功率。
MCU系統(tǒng)由AT89C52 8位單片機、X5045看門狗芯片和DS1302時鐘日歷芯片構(gòu)成。它是用戶電能表終端的計算監(jiān)控中心，主要負責對電量脈沖串進行計算或處理，執(zhí)行就地或遠方的負荷控制程序，與低壓擴頻載波通信模塊進行數(shù)據(jù)交換并控制其收發(fā)信。
顯示模塊由一個8位LED及其動態(tài)掃描控制芯片構(gòu)成，主要完成電量數(shù)據(jù)的舊的查詢顯示，便于用戶了解自己的電量或電費情況。
低壓擴頻載波模塊主要由SSC P200低壓電力線擴頻載波網(wǎng)絡控制器、前置功放和電力線耦合電路構(gòu)成，負責對MCU系統(tǒng)送來的數(shù)據(jù)進行線性掃頻調(diào)制，放大后耦合到電力線上，對通過電力線送來的載波信號進行掃頻解調(diào)后送給MCU系統(tǒng)。這種數(shù)據(jù)通信采用了收發(fā)分時控制的半雙工通信。該模塊與配變集中器的設計通信距離為1000 m。在信道特性最惡劣的情況下，也要保證不小于600m。
|
|
狀 態(tài)：
離線
公司簡介
產(chǎn)品目錄
|
|
|
公司名稱：
|
武漢天立華高電氣設備有限公司
|
| 聯(lián) 系 人： |
天立華高
|
| 電 話： |
027-86385331
|
| 傳 真： |
|
| 地 址： |
武漢市http://www.whtlhgdq.com/東湖風景區(qū)先鋒工業(yè)園天立大廈2幢 |
| 郵 編： |
430083 |
| 主 頁： |
|
|
|
|
|
