【正文】 低壓用戶集中抄表系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的實(shí)施給供電企業(yè)和廣大用戶提供了簡(jiǎn)捷、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)方式和收繳電費(fèi)手段，抄錄數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，同時(shí)也給用電管理、分析、監(jiān)察、線損計(jì)算提供了有效依據(jù)，提高了用電管理水平。 我國電力遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)狀隨著電力企業(yè)的快速增長(zhǎng)及兩網(wǎng)改造工作的全面深入，我國電力遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國從事電力遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)生產(chǎn)和研制的單位已有100余家，國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局受理的自動(dòng)抄表系統(tǒng)的專利已有200多項(xiàng)。在產(chǎn)品開發(fā)方面，經(jīng)過有關(guān)科研、生產(chǎn)、使用單位多年的艱苦努力，已經(jīng)基本達(dá)到了實(shí)用化水平，并形成了多種自動(dòng)抄表方式并存的格局。主站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)己從單機(jī)、雙機(jī)系統(tǒng)發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)，操作系統(tǒng)已從DOS發(fā)展到Windows95／98／NT，系統(tǒng)功能也從單純的抄表功能發(fā)展到具有實(shí)時(shí)線損、遠(yuǎn)程控制、計(jì)費(fèi)及銀行聯(lián)網(wǎng)等功能，有的系統(tǒng)還可以通過實(shí)時(shí)用電統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)用戶偷電行為。上行信道也從單一的電話撥號(hào)方式發(fā)展到多種通信方式(電話、無線、專線等)混合應(yīng)用的局面。下行信道也從485總線方式發(fā)展到載波方式，終端采集和傳輸產(chǎn)品也呈現(xiàn)了多樣化的局面，產(chǎn)品包括總線采集器／集中器、載波采集器／集中器、單表載波模塊、單表集中器等多種類型。為進(jìn)一步完善配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，加強(qiáng)與低壓用戶集中抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)、負(fù)控?cái)?shù)據(jù)以及地調(diào)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，降低線損，減少事故發(fā)生，對(duì)公用配電變壓器和低壓用戶進(jìn)行監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)、分析就顯得非常重要。其次，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的通信系統(tǒng)曰臻完善，也為公用配電變壓器的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、控制提供了有利條件。再者，為了加強(qiáng)對(duì)供電質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、竊電的實(shí)時(shí)分析和線損的實(shí)時(shí)計(jì)算、考核，減少現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)測(cè)量的人力和時(shí)間浪費(fèi)，提高供電質(zhì)量，增加供電總量，減少社會(huì)生產(chǎn)連帶損失，實(shí)現(xiàn)公用配電變壓器的遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)管理勢(shì)在必行。 電力遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)在計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的迅速發(fā)展下，電力遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方案將會(huì)層出不窮。其主要的發(fā)展方向有基于三網(wǎng)合一、電網(wǎng)、以及移動(dòng)通信網(wǎng)的電力遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 基于三網(wǎng)合一的電力遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)三網(wǎng)合一是將通信廣播電視、電信業(yè)務(wù)和多媒體傳輸?shù)榷喾N信息服務(wù)納入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)一規(guī)劃建立一個(gè)寬頻帶、大容量、高速率的公用信息網(wǎng)絡(luò)。三網(wǎng)合一的明顯優(yōu)勢(shì)是價(jià)格低廉、信道容量大以及信號(hào)質(zhì)量?jī)?yōu)良?；谌W(wǎng)合一的電力遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體采用星型結(jié)構(gòu)，它是以安裝在供電局管理中心的系統(tǒng)工作站為中心，以發(fā)散的形式通過三合一網(wǎng)與分散于個(gè)客戶的抄表器相連接，形成1對(duì)N的連接形式。其中管理中心的系統(tǒng)工作站通過網(wǎng)卡與一臺(tái)交換機(jī)相連，抄表器借助于機(jī)頂盒連入HFC網(wǎng)，通過上行信道將電表數(shù)據(jù)上傳到管理中心。 基于電網(wǎng)的電力遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)近年來，信號(hào)處理技術(shù)、通信技術(shù)的進(jìn)步，使得低壓電力載波通信得到了迅速發(fā)展。再加上智能化小區(qū)的建設(shè)，家庭智能化網(wǎng)絡(luò)的興起和電力部門用電、配電管理的智能化、自動(dòng)化和科學(xué)化管理需求等都會(huì)為載波通信提供了廣闊的發(fā)展市場(chǎng)。低壓電力載波通信的歷史可追溯到很遠(yuǎn)，但低壓電力載波通信相比高壓電力載波通信還不太成熟。其主要原因是低壓電力線路的數(shù)學(xué)模型是時(shí)變的、隨機(jī)的，很難建立統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型。特別是線路上的寬帶噪聲污染使通信的誤碼率大大增加。為了抑制噪聲，目前主要采取擴(kuò)頻通信技術(shù)。這種芯片已有很多公司推出，但仍然存在種種問題(主要是通信距離和穩(wěn)定性)。盡管這樣，由于低壓電力載波通信的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)(電所到，網(wǎng)所達(dá))，致使低壓電力載波通信仍然保持強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。 基于移動(dòng)通信網(wǎng)的電力遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)目前蜂窩移動(dòng)無線網(wǎng)(GSM)覆蓋面幾乎遍及全國，因此構(gòu)建這種電力遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，完全可以利用現(xiàn)成的GSM無線網(wǎng)絡(luò)而不必重新建設(shè)新的基站?；谝苿?dòng)無線網(wǎng)絡(luò)的電力遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須在管理中心和集中器中加裝無線通信模塊，由于這種無線通信模塊(其實(shí)就是無鍵盤、無顯示屏的手機(jī))結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制容易，所以利用它的RS一232標(biāo)準(zhǔn)接口很容易和單片機(jī)連接在一起，構(gòu)造出一個(gè)可利用標(biāo)準(zhǔn)Haysc AT命令機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的、具有無線收發(fā)功能的集中器。在移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)的電力遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，用電管理中心與各個(gè)集中器都裝有這種無線通信模塊，它們之間的通信是通過撥號(hào)接入GSM網(wǎng)，以短消息SMS的模式進(jìn)行上傳數(shù)據(jù)、下達(dá)命令的。短消息SMS的工作機(jī)制類似于Internet網(wǎng)上的電子郵件E．mail，當(dāng)無線信道發(fā)生擁塞時(shí)，短消息SMS的信道延時(shí)是不可預(yù)測(cè)的，這是它的致命弱點(diǎn)。由于現(xiàn)階段其價(jià)格偏高(批量購買WAVECOM無線通信模塊約700元人民幣)，所以只能用于抄表系統(tǒng)的上層。隨著技術(shù)的進(jìn)步，大批量的生產(chǎn)，到一定的時(shí)候也有望用于下層的通信?；谝苿?dòng)無線網(wǎng)絡(luò)的電力遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種很有潛力的抄表方案，其特點(diǎn)是不許重新組網(wǎng)，方案無需變更就可以推廣到不同地域使用。這種無線通信模塊目前國外各大公司MOTOROLA、WAVECOM、NOKIA等都有相應(yīng)類型的模塊，它主要用于GPS定位系統(tǒng)中的移動(dòng)通信。第2章 電力遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于VB與LabView的電力遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)是一個(gè)三級(jí)分布式檢測(cè)系統(tǒng)，主要由主站、集中器、采集單元、通信信道、采集終端等5部分組成，如圖1所示。系統(tǒng)信道包括電話線、CAN(Controller Area Network，即控制器局域網(wǎng))總線和RS一485總線。采用電話線撥號(hào)方式，通過MODEM的調(diào)制和解調(diào)功能，能夠及時(shí)、方便地進(jìn)行系統(tǒng)的遠(yuǎn)程信息傳輸，與主集中器實(shí)現(xiàn)信息交換；每臺(tái)主集中器通過CAN總線，可以管理10 km內(nèi)安放在各配電變壓器附近的從集中器；從集中器通過RS一485總線，管理變壓器采集單元和低壓居民住戶采集終端；每個(gè)采集終端可以實(shí)現(xiàn)1～16戶居民用戶的電量采集與采集信息傳輸。主站MODEM n電話線電話線CAN總線MODEM公用電話網(wǎng)MODEM 1主集中器從集中器 1從集中器 n采集終端采集終端居民用戶居民用戶采集單元有功模塊采集單元有功模塊配電變壓器 圖1 電力遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(1)主站主站（Master Station)——主站指管理站PC機(jī)，它通過電話線信道采集來自 集中器的數(shù)據(jù)信息，并將這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理和管理。主站是公用配電變壓器 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心，完成低壓配電變壓器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和低壓用戶遠(yuǎn)程抄表后的信 息分析與處理，完成監(jiān)測(cè)信息輸出、報(bào)警、詩制等功能。通過主站計(jì)算機(jī)操作，用電管理入員可以隨時(shí)獲取所需要的各種數(shù)據(jù)和信息。計(jì)算機(jī)主站是系統(tǒng)最主要的人機(jī)界面。(2)集中器集中器（Concentrator) —一集中器是指收集各采集終端、或采集單元、采集模塊（或多功能電能表〉的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理儲(chǔ)存，同時(shí)能和主站或手持單元進(jìn) 行數(shù)據(jù)交換的設(shè)備。集中器的作用是對(duì)配變數(shù)據(jù)、低壓用戶參數(shù)進(jìn)行采集，并完 成下行信道與上行信道的轉(zhuǎn)換。集中器緩存本區(qū)所有臺(tái)變單元過去異端時(shí)間的測(cè) 量數(shù)據(jù)，并等待接收主站命令。同時(shí)，集中器還要完成主姑對(duì)采集終端、測(cè)量終 端的隨機(jī)測(cè)量與控制命令傳輸。在本系統(tǒng)中，集中器分為主集中器和從集中器， 主、從集中器在結(jié)構(gòu)和功能上沒有本質(zhì)區(qū)別，它們均帶有RS485總線以構(gòu)成底層 通信系統(tǒng)，只是主集中器比從集中器多了 MODEM通信功能。(3)采集單元采集單元（Acquisition Unit) —一是指實(shí)時(shí)采集臺(tái)區(qū)變壓器電能質(zhì)量參數(shù)（如 電壓、電流、功率因數(shù)、變壓器油溫等）的設(shè)備。采集單元一般安裝在臺(tái)區(qū)變壓 器附近，其輸入信號(hào)是變壓器副邊，即低壓側(cè)的三相電壓信號(hào)、四線電流信號(hào)及 變壓器油溫信號(hào)等?采集單元帶有RS4amp。5通信接口，集中器可隨時(shí)對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù) 的采集和命令的發(fā)布。采集單元完成對(duì)臺(tái)區(qū)變壓器的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。采集模塊（Acquisition Module)——采集模塊是指用于采集單個(gè)用戶電能表 電能量信息，并將它處理后通過信道將數(shù)據(jù)傳送到上一級(jí)設(shè)備（中級(jí)器或集中器） 的專用模塊，采集模塊與采集單元一起，均被安裝在臺(tái)區(qū)變壓器附近。在本系統(tǒng) 中，采集模塊分為無功模塊和有功模塊，它們分別監(jiān)測(cè)臺(tái)區(qū)的總無功電量和總有 功電量。(4)通信信道通信信道一一信號(hào)（數(shù)據(jù)）傳輸?shù)拿襟w，如無線電、電力線、電話線等。在 該系統(tǒng)中，通信信道主要是公用電話網(wǎng)、CAN現(xiàn)場(chǎng)總線、RS485總線。(5)采集終端采集終端（AcquisitionTerminal)采集終端是指用于采集多個(gè)客戶電能表電能量信息，并經(jīng)處理后通過信道將數(shù)據(jù)傳送到系統(tǒng)上一級(jí)（中繼器或集中器）的設(shè)備。采集終端用于采集各終端表的觀測(cè)信息，并傳輸給集中器。在本系統(tǒng)中，采集終端安裝在居民區(qū)，通過導(dǎo)線連接若干個(gè)（1?16個(gè)）居民用戶表（脈沖表）,進(jìn)行脈沖數(shù)累加和存儲(chǔ)。采集終端的核心是單片機(jī)，具有一個(gè)與集中器相連接的 RS485 通信接口。 系統(tǒng)的工作原理 系統(tǒng)的工作過程參見圖1系統(tǒng)初次上電時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行系統(tǒng)的配置狀態(tài)檢查：主站計(jì)算機(jī)發(fā) 送點(diǎn)名命令，查詢從集中器（CAN節(jié)點(diǎn)）個(gè)數(shù)、采集模塊個(gè)數(shù)和采集終端個(gè)數(shù)，并根據(jù)集中器安置情況和采集終端安裝情況自動(dòng)生成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。之后，系統(tǒng)即可依據(jù)主站命令，進(jìn)入正常的監(jiān)測(cè)、管理狀態(tài)。 主集中器上行信道電力遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)以安裝在供電局的主站為中心，以發(fā)散的形式通過電話線與各臺(tái)變區(qū)域帶MODEM的集中器(該集中器被稱為主集中器,不帶MODEM 的則被稱為從集中器）相連，形成1對(duì)N的連接方式，因此，主集中器的上行信 道就是模擬電話線。利用電話網(wǎng)信道進(jìn)行通信，只需在主集中器和主站兩端各加 裝一個(gè)MODEM即可實(shí)現(xiàn)，這是由于計(jì)算機(jī)所能處理的數(shù)字信號(hào)一般不能直接進(jìn) 入電話線網(wǎng)絡(luò)，而必須經(jīng)過這個(gè)中間設(shè)備——MODEM來完成信號(hào)的轉(zhuǎn)換工作。 MODEM即調(diào)制解調(diào)器，它是Modulator (調(diào)制器）與Demodulator (解調(diào)器） 的簡(jiǎn)稱，是最重要的串口通信設(shè)備之一。MODEM主要實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)到模擬信, (調(diào)制）或模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)（解調(diào)）的轉(zhuǎn)換，這種信號(hào)轉(zhuǎn)換工作主要由MODEM 設(shè)備上的DSP數(shù)字處理芯片來完成。MODEM和計(jì)算機(jī)RS232的接口連線如圖 2 所示。23456782021DTEDCEMODEM或其他的DCETXD，發(fā)送數(shù)據(jù)RXD，接收數(shù)據(jù)RTS，請(qǐng)求發(fā)送CTS，清除發(fā)送DSR,DCE準(zhǔn)備就緒SG，信號(hào)DCD，載波檢測(cè)DTR，DTE準(zhǔn)備就緒RI，振鈴指示圖2 MODEM與RS232接口的連線圖中的DTE(DataTcrminalEquipment，數(shù)據(jù)通信設(shè)備)是用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的設(shè)備，在這里指主站計(jì)算機(jī)；DCE(Data Communications Equipment，數(shù)據(jù)通信設(shè)備)是用來連接D