電力載波抄表系統總體設計

王軍凱

摘要：文章就電子載波抄表系統的組成、功能進行具體闡述，并以圖解的形式深入分析電力線載波遠程抄表系統集中器的硬件設計原理及技術指標，以供同行參閱。

關鍵詞：電力載波抄表系統總體設計

1 自動抄表系統的組成及功能概述

1.1 系統組成 自動抄表系統由計算機抄表中心、集中器、電力線Modem、數據采集器和電能用戶表五部分組成。它將計算機抄表中心作為主站，將電力變壓器10KV/380V供電的每個小區視為相對獨立的子系統。子系統的主站是集中器，從站確定為數據采集器和電能表。

系統通過采集器針對多個用戶的電表數據進行抄收，借助電力Modem的調制解調，并經220V低壓電力載波傳至集中器，然后借助公用電話網或無線電通信、光線等專用通信網將數據傳至計算機抄表中心。自動抄表系統傳輸電表數據的過程是自下而上的，但在實際運行中基于特殊需求，也能雙向傳輸數據信息。圖1為系統結構示意圖。

■

1.2 系統各組成部分功能概述

1.2.1 電能用戶表

如果采用電磁式電能表，就要提前將光電模塊或傳感器安裝在表內，利用它把電能表的數據轉換為電信號輸出；若采用電子式電能表，則通過電脈沖輸出。

1.2.2 數據采集器

數據采集器其實是聯通集中器與計費終端的“樞紐”。該元件能夠同步采集多個用戶電能表的電量脈沖信息，經緩存處理，借助電力線Modem沿低壓電網向集中器傳輸信號。上層向數據采集器發送指令，再通過它將斷電、抄表等指令發送至計費終端。

1.2.3 電力線Modem

電力線Modem用以調至解調由采集器傳來的數據信號。它有助于增強抗干擾能力，并降低信道傳輸的誤碼率。

1.2.4 數據集中器

數據集中器應該裝設在小區的配電站區。該元件能夠向采集器發送抄表指令，將計費終端的數據抄收后用公用電話網傳至數據中心；數據中心向數據集中器發送指令，繼而轉發至指定的數據采集器。除此之外，數據集中器還設有定時抄表的功能，并把抄收到的數據存儲到數據存儲器中。

1.2.5 計算機抄表中心

利用通信網分類存儲電量數據，對抄錄時間進行校核，并設置用戶編號和抄表時間、發布抄錄指令以及統計和計價，以便于電費收繳、計算線損并進行負荷控制。

1.2.6 集中器與數據中心之間的通信

通過公用電話網聯通數據中心和數據集中器。在電力線載波集中抄表器的設計中，我們利用單片機進行兩地間的數據通信，通過單片機及對應的控制電路和FSK(移頻鍵控)調制解調器（MODEM）相結合，借助現有的公用電話交換網（PSTN進行傳輸，來實現兩地之間的數據通信功能。

發送端從PC的RS-232口出來，經RS-232/TTL電平轉換芯片將RS-232電平轉換成TTL電平送到調制解調器，調制解調器將數據調制成音頻信號，通過電話通信網傳到對方的調制解調器，對方的調制解調器將音頻信號解調成數據，再送到對方的單片機中，進行數據處理。反之亦然。

1.2.7 數據采集器與數據集中器之間的通信

低壓電力線載波數據不能跨越變壓器，因此通常在小區的配電站內裝設數據集中器，采用低壓電力線載波通信模式來實現集中器和數據采集器的通訊。

2 電力線載波遠程抄表系統集中器的硬件設計

通常在小區供電變壓器低壓側裝設集中器。集中器是載波抄表系統的關鍵環節，其組成結構與功能分析如下：

2.1 集中器的結構框圖 集中器本身是由主控單元、數據庫存儲單元、時鐘單元、載波通信單元、數據傳送通信單元等部分組成，組成結構框圖參見圖2。

■

2.2 集中器的功能 ①抄收功能：基于設定的抄表模式采收電表數據。集中器可根據上位機下載的定時抄表，每月一次定時啟動月凍結抄表；同時也能完成實時抄表，并能抄收特定表的數據。②設置功能:借助上位機設置集中器的固定中繼或抄表時間等。③通信功能:集中器接收上位機下載數據，包括電表數量、表號、抄表參數以及中繼管理需要的信息，可根據設置抄收載波電表的數據。④數據處理:數據處理包括數據的存儲、凍結等。⑤校時功能:集中器可通過上位機進行系統校時，調整時間誤差。

參考文獻：

[1]周偉志.基于電力載波的智能小區自動抄表系統設計[J].東方電氣評論，2003(02).

[2]徐藝文，陳忠輝.電力載波抄表系統的實現[J].福州大學學報(自然科學版)，2002(03).

[3]趙建軍，侯彥東，張苗輝.基于網絡技術的電力載波抄表系統[J].計算技術與自動化，2006(02).