【正文】 的數(shù)據(jù)信息，如電能需量、分時電量和負(fù)荷曲線等，自動抄表為實現(xiàn)上述需求提供了切實可行的技術(shù)手段。發(fā)展自動抄表技術(shù)是提高物業(yè)管理水平的需要，也是網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展的必然需要。本課題就是在這種情況下，將現(xiàn)場總線技術(shù)、低壓電力線載波通訊技術(shù)和電話通訊技術(shù)結(jié)合起來，以實現(xiàn)遠(yuǎn)程集中式抄表系統(tǒng)的自動化和智能化。它的研究成功不僅可以替代人工日常抄表工作，提高工作效率，減少人為差錯，加強(qiáng)用戶管理，而且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理工作的全面自動化，是電力部門實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動抄表的發(fā)展趨勢，具有廣闊的應(yīng)用前景。主要對我國低壓配電網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性進(jìn)行了測試，并對測試結(jié)果進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理和分析，基本取得了我國低壓配電網(wǎng)傳輸特性和參數(shù)，為進(jìn)行深入研究和系統(tǒng)開發(fā)提供依據(jù)。中國電力科學(xué)研究院自1997年開始研究電力線載波通信PLC(Power Line Carrier)技術(shù)，主要考慮PLC技術(shù)用于低壓抄表系統(tǒng)，1998年開發(fā)出樣機(jī)，并通過了試驗室功能測試，1999年在現(xiàn)場進(jìn)行試運行，獲得了產(chǎn)品登記許可。近年來，美國、以色列、德國和英國的科技人員一直從事這方面的技術(shù)研究與開發(fā)。由于用戶負(fù)荷的隨機(jī)接入和切除，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化以及不可抗拒的自然因素，如雷電等的影響，使得其干擾表現(xiàn)出很強(qiáng)的隨機(jī)性和時變性，從而難以找到一個準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型來加以描述。在100 400kHz頻帶內(nèi)，信號的平均衰減為40dB，標(biāo)準(zhǔn)偏差為20dB。同時，由于低壓配電網(wǎng)直接面向用戶，負(fù)荷情況復(fù)雜，各節(jié)點阻抗不匹配，所以信號會產(chǎn)生反射、諧振等現(xiàn)象，使得信號的衰減變得極其復(fù)雜?，F(xiàn)在把各種噪聲干擾主要來源歸納為4個方面：(a) 可控硅器件和一些電源電路產(chǎn)生的60Hz的倍頻諧波(注:美國電力線頻率為60Hz)； (b) 平滑頻譜噪聲，其頻譜平坦，可以看作有限帶寬的白噪聲，家電中的小電機(jī)是產(chǎn)生這類噪音的根源；(c) 單脈沖干擾，通常由開關(guān)切換、閃電、溫度調(diào)節(jié)器或電容充放電引起；(d) 非同步周期噪聲，如電視的行掃描頻率對電網(wǎng)的干擾?？偟恼f來，低壓電力線信道的特點主要包括下面幾個方面的內(nèi)容：(1) 噪聲和干擾大低壓電力線網(wǎng)絡(luò)中，各式各樣的家用電器和辦公設(shè)備產(chǎn)生的噪聲和干擾嚴(yán)重污染著電力線通信環(huán)境。也可以說民用電力網(wǎng)對通信而言是一個不確定、無規(guī)則、網(wǎng)絡(luò)特性呈拓?fù)涮匦缘姆菢?biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)，是通信網(wǎng)絡(luò)的一大挑戰(zhàn)課題。但在該網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)通信一直是全世界科技工作者的研究課題。電力線載波通信又分為35KV以上的高壓載波通信、10KV配電網(wǎng)的載波通信和民用（400V以下）電力線載波通信。電力線載波通信就是以電力網(wǎng)作為信道，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞和信息交換。而電力線現(xiàn)在的功能僅僅是傳送電能，如何利用網(wǎng)絡(luò)資源潛力，在不影響傳輸電能的基礎(chǔ)上實現(xiàn)窄帶通信或?qū)拵ㄐ牛怪蔀槔^電信、電話、無線通信和衛(wèi)星通信之后的又一通信網(wǎng)，是多年來國內(nèi)外科技人員的又一目標(biāo)。關(guān)鍵詞：電力線載波，擴(kuò)頻通信技術(shù)，集中器，抄表系統(tǒng)ABSTRACTWith the rapid development of power undertaking of our country, the traditional ways of meter reading can not satisfy the demand of market any more. Based on the vast collecting and consulting of the concerned information of the remote meter reading system of the home and abroad and going deep into the consumers and power consumption administrative departments to investigate and research widely, a remote meter reading system adopting carrier munication technology of the lowvoltage power line munication (PLC) had been proposed in this paper. It had network structure of three layers，. the puter administrative system，concentrator and carrier meter. And the functions and characteristics of the whole system together with its every ponent had been analyzed. Because high attenuation，high noise and high distortion exist in the lowvoltage power lines of our country ,special munication technology must be adopted.First of all, the transmission characteristic when highfrequency signal was transmitted through power lines was analyzed. Secondly, the application of spread spectrum munication technology to carrier munication of the power line was emphatically discussed. Thirdly，the interior principle of the special MODEM IC SSC P300 adopting Spreadspectrum modem munication technology was deeply studied. Based on this，SSC P300 was selected to the reliable data transmission between the concentrator of the longdistance meter reading system and the terminal signal carrier ammeter. Being the heart of the automatic meter reading system，the concentrator connected the puter with the terminal carrier meter. The hardware system of the concentrator was emphatically designed according to the main functions and the demands for performance targets of the concentrator stated in the power trade standard of PRC. It was mainly posed of MCU external expanded RAM，clock module，watchdog module，the puter munication interface circuit and the PLC munication circuit together with its peripheral circuits根據(jù)中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的集中器的主要功能及性能指標(biāo)要求，本文重點研究設(shè)計了集中器的硬件系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，采用SSC P300實現(xiàn)了遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中集中器與終端載波電表之間可靠的數(shù)據(jù)傳輸。由于我國低壓電力線上存在的高削減、高噪聲、高變形，必須采用特殊的通信技術(shù)。該系統(tǒng)具有三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即上位機(jī)管理系統(tǒng)、集中器和載波電表。畢業(yè)論文題目：電力載波通信抄表集中器硬件設(shè)計專業(yè)：電氣工程及其自動化姓名：于洋指導(dǎo)老師：陳 興 摘 要隨著我國電力事業(yè)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的用電抄收管理方式己經(jīng)不能滿足市場需求。本文在大量收集查閱國內(nèi)外有關(guān)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)資料、深入用戶及用電管理部門廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，提出了一種采用低壓電力線載波通信技術(shù)的遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)。重點分析研究了集中器及其與各組成部分的通信。本文首先分析了高頻信號在電力線中的傳輸特性；重點討論了擴(kuò)頻通信技術(shù)在電力線載波通信中的應(yīng)用；深入研究了以擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)技術(shù)通信技術(shù)為基礎(chǔ)的、高性能的電力線載波專用MODEM芯片SSC P300的內(nèi)部工作原理。集中器是連接上位機(jī)與終端載波電表之間的樞紐，起著上傳下達(dá)的作用。其中硬件系統(tǒng)主要包括主控制器、外部擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器、時鐘模塊、上位機(jī)通信接口電路以及電力線載波通信電路及其外圍電路等。KEYWORDS： carrier power line, spread spectrum munication technology, concentrator, meter reading system32 / 37目 錄摘 要 IIABSTRACT III1 緒論 1 1 1 2 2 3 32 電力線載波通信技術(shù) 4[8] 4[13] 5 6 6[4] 6 7 73 電力載波抄表系統(tǒng)總體設(shè)計 9 94 電力載波抄表集中器的硬件設(shè)計 11 11[8] 11 11 12 12 時鐘模塊的選擇[15] 12 時鐘模塊與單片機(jī)的連接[14] 13 13 15 17 19 MODEM簡介 19 主控器與MODEM通信接口電路 20 215 電力線載波抄表系統(tǒng)集中器軟件的設(shè)計 23 23 23 23 集中器向上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸 23 23 286 結(jié)論 29 29 29致 謝 30參 考 文 獻(xiàn) 31附 錄 321 緒論當(dāng)今世界，作為輸送能源的電力線是一個近乎天然、入戶率絕對第一的物理網(wǎng)絡(luò)。要使電力網(wǎng)成為一個新的通信網(wǎng)，技術(shù)手段只有載波通信。因為電源線路是每個家庭最為普通也是覆蓋最為寬廣的一種物理媒介，其覆蓋面超過有線電視網(wǎng)絡(luò)甚至電話線路，同時由于利用現(xiàn)有的電力網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)字通信，可以大大減少通信網(wǎng)建設(shè)的費用，因而利用電源線路實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的技術(shù)有著可觀的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用前景。在技術(shù)上高壓載波通信主要為業(yè)內(nèi)業(yè)務(wù)通信，由于網(wǎng)絡(luò)專一性，其簡單的數(shù)據(jù)通信在國內(nèi)外基本成熟，進(jìn)入千家萬戶的民用電力網(wǎng)才是最大的通信物理網(wǎng)絡(luò)。由于低壓電力線上實現(xiàn)通信又很多技術(shù)難點，如網(wǎng)絡(luò)不規(guī)范、節(jié)點多、隔離多、隨機(jī)干擾等。本文研究的對象正是低壓電力線通信。己有的研究結(jié)果表明，噪聲的大量存在是實現(xiàn)數(shù)據(jù)在低壓電力線上優(yōu)質(zhì)傳輸?shù)闹饕系K之一。(2) 信號衰減大信號在電力線上傳輸過程中的衰減是低壓載波通信遇到的另一難點。信號的衰減隨著傳輸距離的增加而增加，同時，信號的衰減與頻率、工頻電源的相位有關(guān)，一般來說，隨著頻率的增加，信號的衰減也將增加，而在某些特殊的頻段，由于反射、諧振及傳輸線效應(yīng)等的影響，衰減會出現(xiàn)突然劇增。(3) 隨機(jī)性和時變性低壓電力線直接面向用戶的特點導(dǎo)致其干擾具有隨機(jī)性和時變性，這是低壓載波通信面臨的又一挑戰(zhàn)。在國外，自動抄表系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展比較早，歐美等國在上個世紀(jì)七、八十年代就開始試驗探索自動抄表技術(shù)，70年代美國引進(jìn)歐洲音頻電力負(fù)荷控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)研制了負(fù)荷監(jiān)控及抄表系統(tǒng)，80年代，以色列研制成功低壓電力線載波集中抄表技術(shù)，九十年代初自動抄表技術(shù)逐漸成熟，在世界各地得到了迅猛的發(fā)展。90年代初，自動抄表技術(shù)被引進(jìn)到中國，早期的AMR系統(tǒng)主要用于大電