低压电力线载波自动抄表系统设计中的关键问题.pdf

《低压电力线载波自动抄表系统设计中的关键问题.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、688化工自动化及仪表第4l卷低压电力线载波自动抄表系统设计中的关键问题陈杰春孙志明(东北电力大学自动化工程学院．吉林吉林132012)摘要设计了一种以C8051F系列微处理器与ST7538Q栽波芯片为核心元件的电力线载波Modem。为了提高自动抄表系统的可靠性，探讨了基于人工蛛网与Dijkstra算法相结合的路由组网策略。针对系统存在故障节点的情况，以双层蛛网为例作了仿真分析，仿真结果表明：采用Dijkstra算法比遗传算法的求解速度快，搜索到最优路径的成功率也较高。关键词自动抄表低压电力线载波Modem路由算法中图分类号TH865文献标识码A文章编号1000．393

2、2(2014)06-0688-06传统的抄表方式和用电管理体系已经不能满自各个采集器的电表数据并远传到计费中心。足高度信息化时代下人们的生活需求。相比于传统的人工抄表方式，自动抄表系统以其突出的便捷性、实时性和高效性逐步成为研究的热点和今后的主要发展方向。自动抄表系统中可采用的通信方式种类较多，比如基于电话线网络(PSTN)的抄表系统、基于ZigBee技术的抄表系统、基于LonWorks现场总线的抄表系统及基于低压电力线载波通信的抄表系统等。其中，低压电力线载波通信是以固有的低压电力线作为传播媒介的通信方式，省去了重新布线等中间环节，具有成本低、工程量小及便于维护等优势

3、，在自动抄表系统中被认为是最理想的通信方式。但是，由于低压图1电力线载波自动抄表系统的结构电力线的信道环境恶劣，对通信效果影响较大，在一次抄收过程中，电力线载波Modem承担致使低压电力线载波通信的普及步伐较慢。笔者着数据传输的重任。首先Modem对采集器发送探讨了基于低压电力线载波通信的自动抄表系统过来的电表数据进行调制，然后经过内部的耦合设计中的关键问题。首先设计了自动抄表系统的电路将数据耦合到低压电力线上进行传送，接收总体结构，在此基础上设计低压电力线载波Mo-方再经过相反的步骤解调数据。由此可见，电力dem的硬件电路和软件，其次还探讨了低压电力线载波Modem是

4、整个抄表系统得以正常工作的线载波通信的自动路由算法。关键，但由于其技术不成熟，电力线载波Modem1自动抄表系统的总体结构也是系统设计中的难点。图1为基于低压电力线载波通信的自动抄表2低压电力线载波Modem的设计系统的总体结构，它主要由电能表、采集器、电力2．1硬件电路线载波Modem、集中器和计费中心软件5部分组低压电力线载波Modem主要由微处理器、载成。其中采集器主要负责对电能表数据的采集和存储，当集中器发出抄读指令时，采集器通过电力线载波Modem将数据传出，最后由集中器整合来收稿日期：2013-10-26第6期陈杰春等．低压电力线载波自动抄表系统设计中的关键

5、问题689波芯片和接口电路组成，其硬件结构如图2所示。带通接收滤波器，该滤波器只允许一定频段的信微处理器采用SiliconLaboratories公司推出的一号通过，能有效滤除电网中的工频噪声，而且无源种完全集成的混合信号片上系统(SOC)滤波器不会像有源滤波器一样带来一定量的白噪C805117020，该芯片具有与8051指令集完全兼容声。L2、L3、C21、C22和C23构成了四阶带通发的CIP-51内核，运行速度是一般8051单片机的送滤波器，用来滤除发送电路上掺杂的噪声和伪10倍以上，具有较高的性价比。载波芯片信号。保护电路则由D2、D3和D4共3个单极型ST75

6、38Q是sT公司在前期产品ST7536、ST7537的瞬态抑制二极管星形连接而成，这样可以有效的基础上推出的改进型产品，具有载波监听及频抑制冲击脉冲和尖峰信号。耦合变压器T1能够段占用检测等实用功能，是一款专用于电力线载将待发送的信号耦合到低压电力线上，同时还具波通信的半双工FSK调制解调芯片。有隔离电力线的作用。2．2软件C8051fU20S'I7538Q在微处理器C8051F020中烧写的应用程序P23．437BRpGUEG—OKVAETN0SPEl．二翔为低压电力线载波Modem的软件。系统上电时，P2．OREGDATAATOP2_EX6CLR厂r微处理器首先对S

7、T7538Q芯片进行寄存器配置，P2．1RXTXM0SI曼R．．——输入}．J只有寄存器配置完成后，Modem才能正常工作。MIS0TXDCL悯幽图4为电力线载波Modem的软件流程。图2电力线载波Modem的硬件结构ST7538Q芯片的BU引脚为频段占用检测引脚，可用于实现载波监听的功能。当检测到工作频段的载波信号时，BU引脚被置高电平以指示载波信号的到来。除了BU引脚，ST7538Q芯片的CD／PD引脚也可以用于实现载波监听的功能。但是相比较而言，BU引脚的灵敏度较低，只有在真正的载波信号出现时才会被置位]，不会被电力线上频率与工作频