低压电力线载波自动抄表集中器的设计.pdf

与开发 低压电力线载波自动抄表集中器的设计 蒋康保 (湖南省 衡阳技 师学院模具系， 湖 南衡阳 4 21 101) 的自动抄 表提 出了 一 种基 于电力线载 波和G PR S集 中器 的实现办法。在实际应用过 程中，抄表成功率达到 主要介绍了集 中器 软件、硬件的设计方法。 集中器：电力线载波 中图分类号：T M9334 文献标识 码：B文章编 号：1009 9492(2010)04 0050 02 1引言 集 中控制器 是按照能源计量配套规范来架构，是低压 电力线载波集中抄 表 系统中的关键设备 。能够通 过 下行信 道自动抄 收并存储各种具 有载波通信功能的智 能仪表、采 集终端或采集模块以及各类 载波通信终端 的电量数据，并 能采集外部4 8 5表数据。其下行信道可以是低压电力线载 波及R S - 4 8 5串行通信通道；同时能通过上行信道与主站 或 手持设备进 行数据 交换，其上行信道采用公用通讯 网， 兼容GP R S、C D M A 等通信 方式，并且采用模 块 化 设计， 可 通过更换通信模块直接改变通信方式。 2集 中器系统方案设计 集 中器通过上行信道与主站管理系统通 讯，接收 主站 管理系统的指令向主站传送数据。集中器 根据主站指令 通 过与载波电能表双向通 讯，向载波电能表发送指令，设 置和抄读载波 电能 表 的相关 参数。集 中器 主要完成相 应的 参 数设置功 能、校 时 功 能、现场 抄 读功能、重点用户功 能。 21参数设置功 能 参 数设置功能可 远程 或通过本地 电力线设置初始 参 数，包 括集 中器编 号、抄表日、主站通讯 地 址(包括主通 道和备用 通 道)、抄 表方案(自动抄表日、抄 表 时 间、抄 读数据等)、总表倍率、表编号等。 (1)数据采集、处理 具有实时检测功能 或根据设 定 的时 间自动采 集各载 波 电能表的实 时 电量、抄 表日零 点冻结电量、日零点冻结电 量、电表运行状 态字。并按照采集时间保存。 具 有 按 照设 定 的抄 表 间 隔采集4 8 5电表总、尖、峰、 平、谷正反向有 功 电量。总四象限无功 电量(表码)， A 、 B 、C各相电流、电压。A、 B 、 C各相及总有 功 、无功 功 率，最大 负荷及其发生时 间。根据时 间 的设定，保存日冻 结、月冻结和曲线数据。根据 一 天中采集 的 电压情况，计 算和保存A、 B 、C各相 电压的越 下限、越上限累计时 间。 (2)储存 容量 每 台集中器可管理1000块单相载波电能表，其 中包 括最多20块重点 表对 每个用 户 电能 表电能量数据保存 60个日零 点冻结电量数据 、 12个月末零 点冻结电量数据 ， 并有专用的存储空间对上述2种数据分别存储。 一 个集 中 器可 下接8块4 8 5电表，保存lO天日数 据及曲线数据，3 个 月月冻结数据。 22校 时功能 校 时功 能具 有 主站 对集 中器 远程 校时功 能和集 中器 到 系统内电能表的广播校时功 能 。 2 3现场抄读功能 现场抄读功 能可 通过手 持抄读器通过本地电力线现场 抄读电量数据并输入到主站。 (1)自诊断和异常信息记录功能 自动进 行系统 自检，发 现设备(包括通信)异常进行 事件记录和报警。 (2)远程控制功能 集 中器支持主站命令对 电表实行远程控制功能。 (3)停电数据保存 电源瞬 时及 长 时间断电 时设备具有 数 据保存 措施， 收稿日期：2 009 一 11 01 玉一 研 究 数据 至少保 存 4个月 以上 ：电源恢 复 时 ，保 存数 据 不丢 失 内部 时钟正常运行 。 2 4重点 用户 功能 重点用户 功能 集中器 可任意设 定 2 0块重 点管理 用户 电能表并 进行重点监管 ；按每小 时保 存重点用 户电能表的 有功正 向总电量数据 ：保存 重点用 户 电能表最近 3 0天整 点有功正 向总 电量历史数据 。 3集 中器硬件 系统设计及选型 集 中器是 整个 系统 的通信桥梁 它的工作情况决定 了 系统 的可靠性 和稳 定性 ，能每个月按 约定时间循环查询 终 端电表的数据 ，并 把采集到 的数据进 行累加保存起来 ；当 接 收到主站发 布的采集 命令后 ，立 即打包数据并传送 ；也 可主动 向主站 发送 数据 、报告紧急情况 等 ；响应现场操 作 人员 的键盘输入 ，同时显示数 据在 L C D上 ；可利用 手提 电 脑直接对其进行操作和控制等功能 。 集 中器硬 件框 图如 图 1所示 2 以主控 MC U控制 单 元为核心 ，主要 由电源供 给电路 、上行通 信信道 电路 、下 行通信信道 电路 、信道切换 电路 、数据存储 电路 、按键 和 控制电路 、时钟电路 和 L E D显示 电路等部分组成。 图 l 集 中器结构原理 图 电力载波通讯 电路 实现集 中器与智 能电表终端无线 数 据的传 输 ；G S M G P R S无线通讯 电路 实现集 中器与计算 机 中心的数据传输 ：键 盘和液晶显示 电路 提供对外开放 的接 口，可 以及 时修 改参 数和查看数据 ；数据 存储器 电路不 仅 暂 时存储 电表终端采 集过来的数据 ，而且 还存放每个 电表 地址 和集中器的地址 参数 、系统配置 、采 样时 间等重要 数 据 ；R S 一 2 3 2计 算机接 口电路 便于 工作人员 到现场 用手 提 电脑等进行数据采集 能源控制 电路在空余 时间关掉部分 电路 ，以减少功耗 ，延长元 器件的使用寿命 ；其他还包括 电源供给电路和 日历 时钟 电路 等组成部分 。 4集 中器 软件系统设计 集 中器 软件_ 3 主要 由主程 序 、系 统初 始化 、G S M MO D E M 复位 、信道判 断 、上行命 令应答 、下行抄读 电表 等部分组成 ，主程序流程图如图 2所示 。 图 2 集 中器主程序流程图 5集 中器 参数设置 运行程 序l 4 _ ，默认 打开如 图 3界 面 ，这是 快速设 置参数 的界面 适用 于集 中器程序烧 写完毕后的 出厂参数 图 3 快速参数设置界面 ( 下转第 1 0 7页) 经 验 续切割为连续切割 ，切 割效 率大大提高 ，切 出的齿形质量 也大有改观 ，因而后序 的修 整时间也就大 大减 少 ：另一方 面 ，链轮 内孑 L 留加工余量 ，在齿 形切割好后 以齿形为基准 精车 里孔 ，从 而能较 好地 保证 齿形 和 内孔 的 同 tl , 度 ：再 有 ，通过打磨和涂防锈漆 ，使链 轮的整体外观质量 又有 了 提高。总之 ，对 比改进前后 ，链 轮的加工效率 和外 观质量 都有了较大提高 ，加工成本也随之 降低 ，而且通过 对主要 用户 ( 唐钢 中型厂 )的跟踪 服务调查 ，使用 效果 良好 ，该 厂的大型链 轮已经成 为本厂 的定型产品 。 作者 简介：赵向东 ，男 ，1 9 7 1年生 ，河北滦 县人 ，大学本科 ，工 程 师 。研 究领 域 ：机 械加 工工 艺编 制 、工装 卡具设 计及 量具 管 理 。已发表论文 1 篇 。 ( 编辑 ： 王智圣) JI - s 屯 s 屯 s L 止 屯 也 s s 止 ( 上接第 5 1页) 图 4 快速修改参数界面 设 置工作 。系统 默认 添加 了一 些参 数 这 些参 数可 以在 s e t i n i 文件 中找到 ，可 以进行修改。 出厂参数设 置需要包含 “ 集 中器通 讯 I P 和 “ 集 中器 设 备 I D ”两项。 选 中 “ 集 中器 通讯 I P 和 “ 集 中器设 备 I D ”两 项前 的选择框 ，确保其 中数据 的正确 性 ，点 “ 快 速修改 参数 ” 按 钮即可 ( 在此之前需 要集 中器 上 电、连接 P C到集 中器 的 网线 、设 置 合适 的 P C网 络地 址 ，例 如 1 2 9 1 2 2 9 0 ) 如 图 4。 执行完 毕 ，界面 如图 5 ，界面左 下角 的 “ 发送 ”栏 目 中提示信息 中可 以看 到“ 快速修改结束 时间”的字样 表 示修 改结束 ，其 中 的“ 集 中器设 备 I D” 自动 增加 为下 一 个 ，便于后续集中器的参数设置 。 6结论 经过上机软硬件的调试 ，该集 中器可 以同下位机 ( 采 集器)通过低压 电力线进行数据 交换和通信 。同时可 以实 时 定时抄录下位机的相关数 据并通过 G P R S网络上传 。该 集中器运用先进的微 电子技术 和远 程通信技术 ，具有 自动 化程度高 、效率高 、通讯距离远 、适 应性及实用性 强等特 图 5 快 速修 改结束界 面 点 ，不 仅使 抄 表系 统 的 总体成 本 降 低 f 每 户成 本 约 为 1 0 0 0元 ) ，而且免 去铺设专 门线路 ，充分利 用 了现 有资源 。 实际应 用证 明 ，该设 计方 案具 有较 强 的实用 性 和可操 作 性 ，并取得 了满意 的效果 。 参考 文献： 1 章 珏瑞基 于嵌入 式 系统 的无 线抄表 集 中器设计 D杭 州：浙江工业 大学2 0 o 7 2 丁传锁 ，陈启 美，章德 ，等基 于嵌入式 网络数 据集 中器的 测 控 系统研 究 J 仪 器仪 表 学报 ，2 0 0 2 ，2 3 ( 增 刊 3 ) ： 7 9 4 7 9 5 3 龙 玉湘，章兢 ，戴瑜兴基于 Z i g B e e的无 线抄 表 系统 的集中 器设计 J 低压 电器 ，2 0 0 7 ( 2 0) ：1 4 1 7 4侯 勇三 相多功能 电能表 自动抄表 系统 D南京 ：河海大 学 ，2 0 0 2 5 李 晶，陈 白灵 ，龚民居 民小 区自动抄表 系统 中集中器的研 究和设计 J 沈阳理工大学学报 ，2 0 0 7 ，2 6 ( 3 ) ：3 1 3 3 第一作 者简介 ：蒋康 保 ，男 ，1 9 7 0年生 ，湖南 衡南人 ，大 学本 科 ，讲 师 。研究领 域 ：机械 制造 、电力 电子技术 。已发表论文 3 篇。 ( 编辑 ： 向 飞)