基于电力载波集中抄表系统结构及其特点分析

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1、基于电力载波集中抄表系统结构及其特点分析广丙大学电气工程学院摘要：木文结合电力企业在抄表管理与服务方面的问题及需求，分析了LonWorks现场总线技术、双频传输的新型低压电力载波集中抄表系统的结构和特点等，并针对以往使用中所出现的问题提出了解决方案。关键词：低压电力载波；系统结构；特点一、低压电力载波集中抄表系统1.1总体布局新型低压电力载波集中抄表系统采用美国Echelon公司的LonWorks现场总线技术、以Echelon公司的神经元微处理器PL3150芯片为核心开发的智能型分布式监控网络产品。系统主要由集中器、三相电子式多费率载波电能表、单相电子式多功能载

2、波电能表、主站管理系统四部分组成。集中器上行信道采用公用电话网（或者GPRS、无线），下行信道采用低压电力线；集中器可实时采集1000块电能表数据，同时可记录电能表运行状况；还可根据要求通过低压电力线采集用户电能表数据：主站管理系统通过公用电话网（或者GPRS/无线）抄收集中器存储用户电能表数据或直接抄读用户电能表数据，实现抄表。1.2系统结构分析（1）集中器集中器主要由电源（三相供电）、时钟、数据显示、存储、数据处理、通讯接U（电力线载波、RS485、RS232、调制解调器）等单元组成，分别实现信号耦合、用户数据接收和处理、接收主站命令及通过低压电力线控制载波

3、表工作。考虑到布线及电磁兼容，电源部分将采用单独一块线路板，使用AC/DC电源模块：时钟部分采用时钟芯片加后备电池方式：存储部分采用d5铁电存储器，以确保数据存储安全可靠；数据处理部分采用C51（W77W516B）系列芯片；另外，PL3150本身内置电力线收发器具有双频载波、BPSK调制等特性，再稍加一点外围电路，即可保证电力线通讯的可靠性。（2）单相电子式多功能载波电能表和三相电子式多费率载波电能表电能表主要包括电源、计量、数据处理、数据存储、数据显示、通讯接口部分（包括电力线载波、红外接口）等，分别实现用户电能计量、显示、数据采集、处理、接收集中器命令等功能

4、。单相电子式多功能载波电能表电源部分（单相供电）、存储部分和吋钟采用的器件与集中器相同；另外，电力线数据处理部分也和集中器相同。显示部分采用LCD显示；计量部分采用ADE7753计量芯片，通过SPIU与MCU完成数据交换；数据处理及控制部分采用瑞萨的单片机H8/3694F;三相电子式多费率载波电能表为了方便生产，电源、吋钟和存储部分及载波通讯方面与集中器相同。而计量部分则采用ATT7026计量芯片。1.3主要工作原理主站管理系统通过电话网（GPRS/无线）对集中器发送命令，集中器接收到主站管理系统命令后，对命令进行分析，并做相应处理：集中器将数据命令通过CPU耦

5、合到电力线上，载波电能表将数据命令从电力线上提取出来并进行相关处理，根据命令做相应动作，然后相应数据通过PL3150芯片内置电力线收发器耦合到电力线上；集中器将载波表返冋的数据进行解析、处理，并将处理后的数据通过电话网（GPRS/无线）送回主站管理系统。集中器具有两个核心芯片PL3150和MCU,其中MCU负责数据处理，PL3150负责通过电力线收发器和外部通讯，从电力线上接收数据信总，交给MCU处理，然后把处理好的数据信息耦合到电力线上去。MCU从双URPM读取数据信息、处理数据，根据要求把处理好的数据信息分别送到铁电、双URAM、显示LED、RS232等。集

6、中器还要增加红外传输功能：当供电部门现场查询用户用电信息时，红外通讯将是非常方便的。二、低压电力载波集中抄表系统的特点与国内外同类产品水平分析比较，新型低压电力载波集中抄表系统具有以下特点：(1)系统采用LonWorks现场总线技术，与国内常见的基于软扩频技术的低压电力线通信系统相比，基于LonWorks技术的载波通讯采用双频载波，前向纠错等技术，配合强人的输出放人器，能冇效抵制低压电网普遍存在的马达、开关电源及家用电器等失真源的干扰；先进的双频载波技术，在苏主要通讯频率受到噪声阻塞后，自动选择另一频率进行传输，奋效的避免了低压电网随机产生的噪声干扰，从而提高了

7、系统的抄表成功率，满足了家居自动化对通信可靠性的苛刻要求；系统电力线传输速率为5kbPs，相对国内其他系统3OObps左石的通讯速率，本系统的通讯效率更高，实时性能更好，更能满足家居自动化对通讯速度的要求。(2)系统将基于LonWorks技术的智能电力线收发器嵌入系统的底层设备载波电能表中，可将载波电能表作为未来家居自动化的主要终端设备，以“无缝”接入流行的LonWorks家居及楼宇网络，通过路由器，可连接INTERNET网络，真正实现家居智能化。(3)先进的自安装功能。现国内常见的安装方式是将集中器和载波电能表安装后，通过主站管理系统，手动输入数据(如载波电能

8、表表号)，然后载到集中器