居民小区远程抄表系统论文

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1、居民小区远程抄表系统论文摘要：该文通过对目前国内远程抄表系统进行分析，提出直接利用低压电力线构成与低压电网系统结构相对应的用户电能表终端＋配变集中器组网的远程抄表系统。关键词：远程抄表居民小区低压扩频载波长期以来，供电企业电能数据的抄算都是基于电能表的手工作业方式，即每月定期派人到各用户那里抄录电能表的用电数据作为电费计算和收缴的依据。随着电力负荷的急剧增长，一户一表和直供到户等营销举措的不断深入，用电企业纷纷将家属宿舍的用电管理业务交还供电企业，致使供电企业的电量抄录的工作量急剧膨胀。白银供电公司在城网农网改造结束后，仅市区居民直供用户将达到9万户.freel终端、接于C相的C1

2、~Cn终端）和通信信道组成。配电变压器集中器和用户电能表终端分别与配电变压器、用户一一对应并就地分布式安装。用电管理信息只能在系统的上下级之间传输。其中用电管理主机到配电变压器集中器的信息传输媒介采用扩频无线信道或公共电话网（第一级信道），配电变压器集中器到用户电能表终端的信息传输媒介利用低压电力线载波信道（第二级信道），详见图1。显然，整个系统与配电变压器下面的电压电力网一样呈树形分布结构，可随用户发展和负荷增长任意扩展。本系统的任务在于实现低压用户电量数据的远程传输和抄算，对低压电力用户的负荷和用电进行远程监控。由于使用了分布式安装结构，在系统建设上与集中抄表箱用电系统相比，无

3、须庞大繁琐的缆线工程，施工难度将会大幅下降。系统的扩展将随用户或配变数量的递增而模数化扩展，就象增加一个用户增加一块电能表那样简单。因此，系统扩展极具伸缩性，不会象集中式系统那样新建时资源闲置，用户发展时容量又不够。应该说，这个系统比较符合营业用电管理系统发展的主流方向。2.2网络通信协议的选择与研究在计算机网络中，信道共享技术已经比较成熟。一般可分为两类，即受控接入和随机接入。随机接入共享信道的特点是所有用户都可以根据自己的意愿随机地发送信息。实际上就是争用接入，征用胜利者才能获得总线，从而发送自己的信息。典型的随机接入是载体侦听多重访问/冲突检测（CSMA/CD）网络，其为总线

4、型结构，如图2所示。后文重点介绍的基于CEbus的扩频载波线性扫频信号（Chirp）由于具有自相关性，所以适用于CSMA网络。结合电力线的传输特性，综合比较各种网络，在本文所要开发的远抄系统中选用CSMA协议应该是比较合适的。CSMA协议网络的缺点，如时延不确定、重载时效率下降，对数据传输量较小的远程抄表系统来讲，并不是值得考虑的问题。2.3用户电能表终端的总体设计用户电能表终端由AC/DC开关电源模块、电量传感器模块、故障保护模块、计量模块、负荷控制模块、LED显示模块、MCU系统模块、低压扩频载波通信模块构成，图3是用户电能表终端硬件电路框图。多输出开关电源负责为用户电能表终端

5、供电，它输出DC+5V0.5A和DC±15V0.5A电源各一组，其交流输入的设计范围为AC220V±20%。为了降低电源模块的体积，采用TOP2XX脉宽调制功率开关为核心器件，构成单端反激式电路。故障保护模块负责监视低压用户的负荷电器的运行情况，当发生短路、过流、漏电或电网电压超标时，向MCU系统模块发出信号请求执行断电控制程序。计量模块负责把用户的用电功率转化为频率正比于功率大小的脉冲串，提供给MCU系统模块进行电量计算。即使用户实施了窃电行为，它仍然可以输出正确的电量计算脉冲串，并向MCU系统发出窃电信号。负荷控制模块是一个受MCU系统输出的TTL电平控制的大功率交流无触点开关

6、，能够过零关断或开启6kCU系统由AT89C528位单片机、X5045看门狗芯片和DS1302时钟日历芯片构成。它是用户电能表终端的计算监控中心，主要负责对电量脉冲串进行计算或处理，执行就地或远方的负荷控制程序，与低压扩频载波通信模块进行数据交换并控制其收发信。显示模块由一个8位LED及其动态扫描控制芯片构成，主要完成电量数据的旧的查询显示，便于用户了解自己的电量或电费情况。低压扩频载波模块主要由SSCP200低压电力线扩频载波网络控制器、前置功放和电力线耦合电路构成，负责对MCU系统送来的数据进行线性扫频调制，放大后耦合到电力线上，对通过电力线送来的载波信号进行扫频解调后送给MC

7、U系统。这种数据通信采用了收发分时控制的半双工通信。该模块与配变集中器的设计通信距离为1000m。在信道特性最恶劣的情况下，也要保证不小于600m。2.4配电变压器集中器的总体设计配变集中器主要由三个分相耦合的低压扩频通信模块、三个按相配置的电能表模块、MCU单片机系统、3个双口RAM和一个工控机系统及电话线调制解调器构成。图4是配变集中器的硬件电路框图。低压扩频载波通信模块分相配置，是为了杜绝跨相耦合载波信号，电能表和MCU电路按相配置是为了使集中器能够并行处理各相