【正文】 電能表終端的信息傳輸媒介利用低壓電力線載波信道（第二級信道）。顯然，整個系統(tǒng)與配電變壓器下面的電壓電力網一樣呈樹形分布結構，可隨用戶發(fā)展和負荷增長任意擴展。本系統(tǒng)的任務在于實現低壓用戶電量數據的遠程傳輸和抄算，對低壓電力用戶的負荷和用電進行遠程監(jiān)控。由于使用了分布式安裝結構，在系統(tǒng)建設上與集中抄表箱用電系統(tǒng)相比，無須龐大繁瑣的纜線工程，施工難度將會大幅下降。系統(tǒng)的擴展將隨用戶或配變數量的遞增而模數化擴展，就象增加一個用戶增加一塊電能表那樣簡單。因此，系統(tǒng)擴展極具伸縮性，不會象集中式系統(tǒng)那樣新建時資源閑置，用戶發(fā)展時容量又不夠。應該說，這個系統(tǒng)比較符合營業(yè)用電治理系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。在計算機網絡中，信道共享技術已經比較成熟。一般可分為兩類，即受控接入和隨機接入。隨機接入共享信道的特點是所有用戶都可以根據自己的意愿隨機地發(fā)送信息。實際上就是爭用接入，征用勝利者才能獲得總線，從而發(fā)送自己的信息。典型的隨機接入是載體偵聽多重訪問/沖突檢測（CSMA/CD）網絡，其為總線型結構，如圖2所示。后文重點介紹的基于CEbus的擴頻載波線性掃頻信號（Chirp）由于具有自相關性，所以適用于CSMA網絡。結合電力線的傳輸特性，綜合比較各種網絡，在本文所要開發(fā)的遠抄系統(tǒng)中選用CSMA協(xié)議應該是比較合適的。CSMA協(xié)議網絡的缺點，如時延不確定、重載時效率下降，對數據傳輸量較小的遠程抄表系統(tǒng)來講，并不是值得考慮的問題。用戶電能表終端由AC/DC開關電源模塊、電量傳感器模塊、故障保護模塊、計量模塊、負荷控制模塊、LED顯示模塊、MCU系統(tǒng)模塊、低壓擴頻載波通信模塊構成。多輸出開關電源負責為用戶電能表終端供電，它輸出DC 177。，其交流輸入的設計范圍為AC220V177。20。為了降低電源模塊的體積，采用TOP2XX脈寬調制功率開關為核心器件，構成單端反激式電路。故障保護模塊負責監(jiān)視低壓用戶的負荷電器的運行情況，當發(fā)生短路、過流、漏電或電網電壓超標時，向MCU系統(tǒng)模塊發(fā)出信號請求執(zhí)行斷電控制程序。計量模塊負責把用戶的用電功率轉化為頻率正比于功率大小的脈沖串，提供給MCU系統(tǒng)模塊進行電量計算。即使用戶實施了竊電行為，它仍然可以輸出正確的電量計算脈沖串，并向MCU系統(tǒng)發(fā)出竊電信號。負荷控制模塊是一個受MCU系統(tǒng)輸出的TTL電平控制的大功率交流無觸點開關，能夠過零關斷或開啟6kW的負荷功率。MCU系統(tǒng)由AT89C528位單片機、X5045看門狗芯片和DS1302時鐘日歷芯片構成。它是用戶電能表終端的計算監(jiān)控中心，主要負責對電量脈沖串進行計算或處理，執(zhí)行就地或遠方的負荷控制程序，與低壓擴頻載波通信模塊進行數據交換并控制其收發(fā)信。顯示模塊由一個8位LED及其動態(tài)掃描控制芯片構成，主要完成電量數據的舊的查詢顯示，便于用戶了解自己的電量或電費情況。低壓擴頻載波模塊主要由SSCP200低壓電力線擴頻載波網絡控制器、前置功放和電力線耦合電路構成，負責對MCU系統(tǒng)送來的數據進行線性掃頻調制，放大后耦合到電力線上，對通過電力線送來的載波信號進行掃頻解調后送給MCU系統(tǒng)。這種數據通信采用了收發(fā)分時控制的半雙工通信。該模塊與配變集中器的設計通信距離為1000m。在信道特性最惡劣的情況下，也要保證不小于600m。配變集中器主要由三個分相耦合的低壓擴頻通信模塊、三個按相配置的電能表模塊、MCU單片機系統(tǒng)、3個雙口RAM和一個工控機系統(tǒng)及電話線調制解調器構成。低壓擴頻載波通信模塊分相配置，是為了杜絕跨相耦合載波信號，電能表和MCU電路按相配置是為了使集中器能夠并行處理各相的用戶終端數據，增加數據傳輸和處理速度。以上電路基本上與用戶終端類似，只是不具備故障保護、竊電偵測和負荷控制電路而已。在配變集中器內設置電能表模塊便于對每一相的總電量進行計量和統(tǒng)計分析，以作為用電治理部門考核線損和平衡3相負荷的依據。工控機完成與每一相的MCU系統(tǒng)交換數據，并通過Modem和公用電話網與營業(yè)站抄算主機交換數據信號。上行和下行數據要經過工控機的處理，并在不需要數據通信的時候儲存在工控機的磁盤中。鑒于數據處理量不是很大，選用486工控機就能滿足要求。營業(yè)站抄算主機主要由PC機、電話線Modem及其軟件構成。主要負責營業(yè)站到配電變壓器集中器之間的數據指令的調制發(fā)送、解調接受及綜合分析處理。另外，電話線Modem還可以將營業(yè)站用電治理主機與電費托收銀行聯(lián)機。PC微機主要完成用戶用電數據的采集，送電能表參數、用電信息、欠費警告及斷電控制，不安全和違章用電監(jiān)視報警，用戶用電治理及查詢，報表輸出等功能。其中，用電采集程序可以進行定時統(tǒng)抄、不定時統(tǒng)抄及單用戶隨時查抄；用電量可按地址統(tǒng)計，也可按相位統(tǒng)計，以便合理地調整配電變壓器A、B、C三相負載的配置，使供電系統(tǒng)的性能發(fā)揮得更好；在電費結算時，可通過分時計費，合理定價，使負載基本恒定；電表參數、用電信息可送到用戶終端，從而非常方便地修改電能表參數，顯示用戶的用電量及結算電費；欠費警告及斷電控制功能可督促用戶按時交費；不安全和違章用電監(jiān)視報警功能可使用電監(jiān)察人員迅速準確地維護用電秩序；日報表、月報表、年報表的形成和輸出方便而快捷。3結論與展望我們在幾種不同的環(huán)境下對用戶電能表終端和配變集中器進行了測試，取得了比較滿足的結果。依照CEBus標準編制的程序，在傳輸過程中，沒有發(fā)現誤碼的存在。不同的測試環(huán)境下，干擾強度與信道輸入阻抗的波動范圍是影響擴頻載波可靠通信距離的兩個主要因素，數據通信成功的平均幀延遲時間與平均通信距離的關系較大。戶表采集器的性能指標如下：載波通信距離：架空網或電纜電網均可達1000m；抄表成功率：；抄表正確率：100；讀數準確度：計數精度達到小數點后兩位，用戶電能表讀數與標準電能表的誤差不大于1個字()；時鐘誤差：天天小于 1s；用戶電能表功耗：待機時≤200mW，發(fā)送數據時≤700mW，發(fā)送時間≤25ms，接收靈敏度≤2mW；采用工業(yè)級芯片，環(huán)境溫度：20～ 85℃；工作電壓：AC165～260V；掉電保護：電源斷電情況下，數據可保存10年；電能直供到戶是供電企業(yè)最重要的營銷舉措，這使得電能營銷部門的電能抄算業(yè)務量成倍增長。采用新的遠程抄表技術來改善用電治理和電能營銷的裝備水平、優(yōu)化電能市場服務的技術手段是供電企業(yè)最緊迫的需求。我國的低壓電能供給都是以配電變壓器為一個臺區(qū)單元，在配電變壓器和用戶之間不使用任何獨立的中繼通信設備或專用信道，直接利用低壓電力線構成與低壓電網系統(tǒng)結構相對應的用戶電能表終端＋配變集中器＋營業(yè)站電能抄算主機組網的遠程抄表系統(tǒng)，我們認為這符合低壓遠抄系統(tǒng)的主流發(fā)展方向，因而具有推廣應用前景。具有低壓擴頻載波數據遠傳功能的用戶電能表終端和配變集中器是構成本文所提出的遠程抄表方案的核心裝置。最終的技術目的的實現必須建立在成功地開發(fā)用戶電表終端和配變集中器的基礎之上，還要做營業(yè)站抄算主機的軟件編制和數據庫編制。顯然本文所做的工作還離這一目標有相當長的一段距離。本文只是對用戶電能表終端及其擴頻載波通信模塊作了實用化開發(fā)設計和樣機試制，并且通過樣機的現場測試。配變集中器、軟件只作了一個方案性的設計。本文所取得的另一個成果就是，把用戶電能表終端設計成一個智能化的綜合性終端，除了完成電能的記錄和計量外，它還具有用戶現場防竊電、防誤接線、故障保護、遠方停送電、遠方修改電能表參數和負荷控制功能，這些技術手段對提高供電企業(yè)的用電治理水平無疑具有積極的意義。參考文獻[1]邵源,鐘炬,1999(9).[2]徐平平,1999(4).[3].[4]周世煒,張紹卿,1999(8).[5],2000(1).[6]邱玉春,1998:6(48).