【正文】 ....................................................................... 14 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 15 集抄系統(tǒng)應(yīng)用研究 1 1 緒論 隨著我國電力的市場化運(yùn)作，急需提高電力自動化和提升服務(wù)質(zhì)量。在抄表行業(yè)中，也經(jīng)歷了幾個時代的發(fā)展，傳統(tǒng)的 手工抄表 發(fā)展到預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)再到遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)，再往后的信息化抄表和管理一體化的 新的營銷方式。 （ 2）預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)模式?？刂破鹘K端安裝在用戶的計量箱內(nèi)，通過 485總線 或者脈沖方式 讀取多功能電能表的讀數(shù)。當(dāng)控制器檢測到存儲的電量數(shù)據(jù)快要被用完時，就會發(fā)出提示信息，當(dāng)電量遞減到零時就會發(fā)出停電信號，給用戶停電。 預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)由于先交費(fèi)后用電，徹底解決了收電費(fèi)難的問題，為電力部門帶來了便利，是一種新穎的營銷模式。 集抄系統(tǒng)，也稱自動抄表系統(tǒng)，是指利用現(xiàn)代電子技術(shù)、信息技術(shù)等實(shí)現(xiàn)電表、水表、氣表等表計儀器的自動化集中抄送和處理的系統(tǒng)。 系統(tǒng)的組成部件有：電能表，采集器，集中器，網(wǎng)絡(luò)和后臺管理系統(tǒng)。目前，電力系統(tǒng)自動抄表方式主要有： 485 總線、無線、紅外、普通電力載波、擴(kuò)頻電力載波等。但低壓載波信道 由于技術(shù)難題而滯后，近年隨著電子技術(shù)與通信技 術(shù)發(fā)展 ， 科研工作取得重大突破 低壓電力線載波技術(shù)也逐步成熟 。目前主要存在著一下問題： （ 1）電能表具有先天不足。 由于電力線上接有很多大功率的用電器，啟動和停止都會對電力線產(chǎn)生波形影響，從而對載波數(shù)據(jù)也有一定的影響。 集抄系統(tǒng)應(yīng)用研究 4 2 電能表數(shù)據(jù)格式及其采集器 集抄系統(tǒng)中，電能表作為電能計量元件，是最重要的組成部分。 機(jī)械式 電表 是通過電場產(chǎn)生磁場，對轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生一個力矩而計量電能的， 它是通過機(jī)械轉(zhuǎn)輪來計量電量。電能測量部件是感應(yīng)式的，測量到的電量的數(shù)據(jù)和機(jī)械式類同，數(shù)據(jù)接口則是采用脈沖的方式輸出。這種電表是電子式電表，測量到的數(shù)據(jù)保存到非易失性存儲器中，通過紅外調(diào)制信號輸出。這種表功能強(qiáng)大，數(shù)據(jù)量豐富，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)費(fèi)率，可記錄波峰波谷。這種轉(zhuǎn)換的方式主要有三種，光感元件、霍爾元件和干簧管。因此，要采集機(jī)械式電表數(shù)據(jù)量，可以使用光感元件。這種采集器雖然技術(shù)比較成熟，但是轉(zhuǎn)盤的黑點(diǎn)和反光部分比較難以區(qū)別，很容易造成計數(shù)錯誤而讀錯數(shù)據(jù)。 （ 2）脈沖式 電表，其接口輸出的是一種脈沖 。采集器中需要安裝一個光點(diǎn)耦合隔離器，防止電磁干擾。 （ 4） 485 接口的電表是全 電子式的電表，數(shù)據(jù)通用性強(qiáng)。 DL/T645 電能表通信規(guī)約 485 通信的電氣連接較簡單，采用 485 轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)的串行口連接，用一個 I/O 口選擇接收或發(fā)送即可。鑒于該通信規(guī)約的重要性，做詳細(xì)討論。初始速率采用 1200bpd。 在新出的部頒規(guī)約 DL/T64520xx 中，初始通信速率采用 2400 bpd，數(shù)據(jù)標(biāo)識由 1997 版的 2 個字節(jié)變?yōu)?4 個字節(jié)。同時，為了實(shí)現(xiàn)信息化管理，要求數(shù)據(jù)是雙向傳輸?shù)模瑪?shù)據(jù)采集的同時具備遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控作用。 電 力 線通信是先將數(shù)據(jù)調(diào)制成載波信號或擴(kuò)頻信號，然后通過耦合器耦合到220V 或其他交 /直流電力線甚至是沒有電力的雙絞線上 。 采集器將從電表采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼，調(diào)制后加載到電力線上，數(shù)據(jù)信號通過調(diào)制的高頻信號沿電力線傳輸，像廣播一樣發(fā)送數(shù)據(jù)。 組網(wǎng)方式 由于一個臺區(qū)的范圍比較小，組網(wǎng) 靈活，有時也不使用電力線而專門架設(shè)其它的通信線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 該系統(tǒng)需要在采集器和集中器之間架設(shè) RS485 雙絞線網(wǎng)絡(luò)，適合于用戶集中的場合。這是一種融合以上兩種方案的優(yōu)點(diǎn)的方案。其它方案有很多組合，比如 485 與無線網(wǎng)絡(luò)的組合等等，各有優(yōu)缺點(diǎn)。 電力線載波調(diào)制解調(diào)中也存在諸多問題而有時導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸不準(zhǔn)確。以前，電力系統(tǒng)抄表中，對實(shí)時性和數(shù)據(jù)傳輸量和傳輸速度要求都不高，因此 GSM 短消息業(yè)務(wù)（ Short Message Service， SMS）便應(yīng)運(yùn)而生。遠(yuǎn)程短信模塊集成了讀電表功能和短信收發(fā)功能，可以對電表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，發(fā)送信息并可接收信息而對電表做一定的設(shè)置。而遠(yuǎn)端短信模塊則在收到啟動抄表命令后進(jìn)行讀表 工作 ,并將電力數(shù)據(jù)組織成自定義格式后通過短消息發(fā)送到后臺管理中心。當(dāng)接收端開機(jī)并處在服務(wù)區(qū)后 (一般在 24 小時內(nèi) ),SMSC 立即把該短消息發(fā)給接收端。 遠(yuǎn)程短信模塊，這里是一種總稱，它包括收發(fā)短信的無線模塊和抄集電表數(shù)據(jù)的讀表功能，并對數(shù)據(jù)做一定的編碼和解碼。后臺管理系統(tǒng)程序主要完成 各個采集終端的 電表的注冊 、注銷等管理工作和啟動讀表操作以及電表數(shù)據(jù)的存儲、顯示和分析工作 ， 同時 對遠(yuǎn)程采集器進(jìn)行監(jiān)視和控制 。根據(jù)設(shè)置，定時對電表進(jìn)行抄表并向總機(jī)發(fā)送讀取結(jié)果。 但是，短消息模式集抄系統(tǒng) 存在著 一定的延時，實(shí)時性不夠強(qiáng)。這樣的系統(tǒng)以 GPRS 系統(tǒng)為最具代表性。 通過該接口從電表讀取數(shù)據(jù)后， 經(jīng)過 TCP/IP 協(xié)議打包后形成一定格式的數(shù)據(jù)包。居民用戶的用電數(shù)據(jù)由復(fù)費(fèi)率電表通過 485 傳到無線智能集中器，集中器通過 RS232 口將數(shù)據(jù)傳至 GPRS 終端并通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳送至電力公司數(shù)據(jù)中心電力集抄營銷系統(tǒng)。 后臺管理系統(tǒng)同樣要實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)功能，后臺相當(dāng)于一個服務(wù)器，而每一臺 DTU 終端是一臺客戶端機(jī)器。這些傳感器只需要很低的功耗，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個傳感器，因此它們的通信效率非常高。它可由多到 65000 個無線模塊組成 1 個無線網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的 75 m到擴(kuò)展后的幾百米，甚至幾千米。而ZigBee 的主要特點(diǎn)：低功耗；低成本；時延短；網(wǎng)絡(luò)容量大；安全可靠。 FFD 是具有路由與中繼功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，可以與 RFD 節(jié)點(diǎn)通信也可以與別的 FFD 節(jié)點(diǎn)通信； RFD 節(jié)點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)，相互間不能直接通信，只 能通過 FFD 節(jié)點(diǎn)發(fā)送和接收信息，不具有路由和中繼功能。網(wǎng)狀網(wǎng)是一種高可靠性的網(wǎng)絡(luò)，與集群樹狀網(wǎng)不同的是具有路由功能的 FFD 節(jié)點(diǎn)相互間可以直接路由信息，所以網(wǎng)狀網(wǎng)通過自組織和無線路由功能可提供多個數(shù)據(jù)通信路徑。 通常小區(qū)中使用星型網(wǎng)絡(luò)即可形成一個由中心節(jié)點(diǎn)和集抄系統(tǒng)應(yīng)用研究 13 終端智能表組成的抄表系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)?？蓪τ嬃繉ο筮M(jìn)行計量、存儲數(shù)據(jù)和接收中心節(jié)點(diǎn)發(fā)送的指令并按照指令的要求完成相應(yīng)的動作?？稍O(shè)置定期向終端智能表發(fā)送數(shù)據(jù)采集請求、接收數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)集中收發(fā)器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示，其功 能更像一個控制平臺，通過它可以及時了解到用戶用電情況。 電力線載波技術(shù) 由于建設(shè)成本低而 發(fā)展較快，研究也較多 。 圖 Zigbee 集抄系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 G P R S /C D MAZ I G B E E終端后臺管理機(jī)單元樓Z I G B E E中心節(jié)點(diǎn)單元樓Z I G B E E終端集抄系統(tǒng)應(yīng)用研 究 14 4 集抄系統(tǒng)前景展望 抄表系統(tǒng)要達(dá)到可靠、準(zhǔn)確運(yùn)行的要求 ， 必須解決其計量的準(zhǔn)確性和可靠性的問題 ， 而要真正解決準(zhǔn)確性及可靠性問題 ， 就必須改變以脈沖信號累計為計量方式的抄表方式。 對于數(shù)據(jù)傳輸， 可以借助 Inter 技術(shù)，將管理中心的計算機(jī)與 供 電部門的數(shù)據(jù)中心相互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和信息化