王軍凱

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

關(guān)鍵詞：電力載波抄表系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1 自動(dòng)抄表系統(tǒng)的組成及功能概述

1.1 系統(tǒng)組成 自動(dòng)抄表系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)抄表中心作為主站，將電力變壓器10KV/380V供電的每個(gè)小區(qū)視為相對(duì)獨(dú)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(guò)采集器針對(duì)多個(gè)用戶的電表數(shù)據(jù)進(jìn)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(wú)線電通信、光線等專用通信網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳至計(jì)算機(jī)抄表中心。自動(dòng)抄表系統(tǒng)傳輸電表數(shù)據(jù)的過(guò)程是自下而上的，但在實(shí)際運(yùn)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。

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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(hào)輸出；若采用電子式電能表，則通過(guò)電脈沖輸出。

1.2.2 數(shù)據(jù)采集器

數(shù)據(jù)采集器其實(shí)是聯(lián)通集中器與計(jì)費(fèi)終端的“樞紐”。該元件能夠同步采集多個(gè)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(hào)。上層向數(shù)據(jù)采集器發(fā)送指令，再通過(guò)它將斷電、抄表等指令發(fā)送至計(jì)費(fèi)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(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)。它有助于增強(qiáng)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(jì)費(fèi)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(shí)抄表的功能，并把抄收到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。

1.2.5 計(jì)算機(jī)抄表中心

利用通信網(wǎng)分類存儲(chǔ)電量數(shù)據(jù)，對(duì)抄錄時(shí)間進(jìn)行校核，并設(shè)置用戶編號(hào)和抄表時(shí)間、發(fā)布抄錄指令以及統(tǒng)計(jì)和計(jì)價(jià)，以便于電費(fèi)收繳、計(jì)算線損并進(jìn)行負(fù)荷控制。

1.2.6 集中器與數(shù)據(jù)中心之間的通信

通過(guò)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(jì)中，我們利用單片機(jī)進(jìn)行兩地間的數(shù)據(jù)通信，通過(guò)單片機(jī)及對(duì)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(jìn)行傳輸，來(lái)實(shí)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(lái)，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(hào)，通過(guò)電話通信網(wǎng)傳到對(duì)方的調(diào)制解調(diào)器，對(duì)方的調(diào)制解調(diào)器將音頻信號(hào)解調(diào)成數(shù)據(jù)，再送到對(duì)方的單片機(jī)中，進(jìn)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(lái)實(shí)現(xiàn)集中器和數(shù)據(jù)采集器的通訊。

2 電力線載波遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)集中器的硬件設(shè)計(jì)

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(kù)存儲(chǔ)單元、時(shí)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。

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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(jī)下載的定時(shí)抄表，每月一次定時(shí)啟動(dòng)月凍結(jié)抄表；同時(shí)也能完成實(shí)時(shí)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(jī)設(shè)置集中器的固定中繼或抄表時(shí)間等。③通信功能:集中器接收上位機(jī)下載數(shù)據(jù)，包括電表數(shù)量、表號(hào)、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(chǔ)、凍結(jié)等。⑤校時(shí)功能:集中器可通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)校時(shí)，調(diào)整時(shí)間誤差。

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