通用型低壓集抄智能檢測設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用

徐川子，莊 杰，嚴(yán)麗芳

（國網(wǎng)浙江富陽區(qū)供電有限公司，浙江 富陽 311400）

通用型低壓集抄智能檢測設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用

徐川子，莊 杰，嚴(yán)麗芳

（國網(wǎng)浙江富陽區(qū)供電有限公司，浙江 富陽 311400）

基于不斷普及的低壓集抄系統(tǒng)，研發(fā)了通用型智能化檢測設(shè)備。智能化檢測設(shè)備規(guī)范了各類載波采集器接口定義，將此前運維過程中普遍使用的各類測試儀器進(jìn)行了整合，可完全實現(xiàn)對低壓集抄的各類設(shè)備進(jìn)行故障排查和處理，有效地解決了目前載波設(shè)備各異、檢測設(shè)備繁多的檢修難題，產(chǎn)生了較為可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

低壓集抄；載波模擬操控器；通用性；智能化；檢測

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的提高，智能電網(wǎng)也不斷發(fā)展，與此同時，低壓集抄系統(tǒng)也被廣泛研究并不斷普及[1-2]。低壓集抄系統(tǒng)主要是利用信息采集系統(tǒng)，使得抄表的各個環(huán)節(jié)統(tǒng)一計劃、統(tǒng)一協(xié)調(diào)與統(tǒng)一控制，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動抄表的目的。目前，低壓集抄系統(tǒng)正朝著全面采集、全面覆蓋、有效控制負(fù)荷、電能量數(shù)據(jù)中心的要求發(fā)展[3]。

雖然低壓集抄系統(tǒng)可以從根本上克服傳統(tǒng)人工抄表模式的弊端，如錯抄、估抄以及漏抄等問題，但是目前仍有眾多因素制約低壓集抄系統(tǒng)的廣泛推廣，其主要原因有[3]：低壓計量設(shè)備的數(shù)量過大，且其檢修設(shè)備種類繁多，使得低壓計量設(shè)備后期維護(hù)工作困難。載波技術(shù)不成熟以及標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，使得各個設(shè)備廠家生產(chǎn)的載波芯片工作原理及功能實現(xiàn)存在很大差異，產(chǎn)品質(zhì)量也有很大差異，導(dǎo)致后期檢修困難大，因而無法支持大規(guī)模系統(tǒng)的運行。

因此，開發(fā)通用型低壓集抄智能檢測設(shè)備是解決上述問題的途徑，通過研發(fā)通用型低壓集抄智能檢測設(shè)備，規(guī)范了各類載波采集器接口定義，其中的載波模擬操控器率先實現(xiàn)了不同廠家之間的載波模塊互換檢測，智能化檢測設(shè)備還融合了對GPRS無線通信模塊中的無線或者SIM卡異常以及載波通信異常進(jìn)行檢測的功能。

1 硬件設(shè)計

1.1 系統(tǒng)構(gòu)架

通用型低壓集抄智能檢測設(shè)備主要由智能控制主機(jī)、掌機(jī)和載波信號發(fā)生器3大部分構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 低壓集抄智能檢測設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能控制主機(jī)是檢測設(shè)備的核心部分，提供各類檢測接口，如充電接口、GPRS天線接口、SIM卡接口、RS232接口、RS485接口、RJ45接口和USB接口等，并用于控制檢測流程、產(chǎn)生及發(fā)送檢測命令，顯示并導(dǎo)出檢測結(jié)果。掌機(jī)主要是提供紅外及條碼掃描接口，獲取現(xiàn)場低壓集抄系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的信息，通過RS485或433M小無線方式將相關(guān)信息傳送給控制主機(jī)。載波信號發(fā)生器用于發(fā)送載波信號至控制主機(jī)，檢測電力線載波通信情況。

1.2 掌機(jī)

掌機(jī)的硬件框圖如圖2所示。掌機(jī)采用2.8英寸TFT彩色液晶及2 600 mAh大容量鋰聚合物電池。主控采用ARM Cortex-M3 CPU，其資源豐富，可滿足現(xiàn)有功能要求，也有助于以后的功能升級，在主控的基礎(chǔ)上掌機(jī)集成了各種通信功能，包括紅外、GPRS通信、RS232和RS485，可以檢測現(xiàn)場出現(xiàn)的各種通信故障。為了提高檢修效率，掌機(jī)還提供了條碼輸入方式，可以快速準(zhǔn)確的獲取各檢修設(shè)備的地址。

圖2 掌機(jī)硬件框圖

RS232與RS485通信電路分別采用SP3232芯片與SP3485芯片。RS232可以與集中器進(jìn)行通信，也可對程序進(jìn)行升級。RS485總線采用3個TVS管，有助于保護(hù)總線免受脈沖干擾。

紅外接收電路采用TSOP34838芯片，能可靠地接收紅外信號，紅外發(fā)送電路把主控送過來的串口發(fā)送信號和38K載波信號進(jìn)行調(diào)制，然后發(fā)送給紅外發(fā)送管，紅外通信是必不可少的通信方法，因其操作簡單高效，成為現(xiàn)場使用最多的一種通信方式。

GPRS通信電路采用穩(wěn)定可靠的TELITGL868模塊，該電路也可用于檢測SIM卡是否存在以及檢測當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度等。

1.3 載波檢測模塊

在低壓集抄用電信息采集系統(tǒng)中，載波通信種類繁多，有曉程載波、東軟載波、鼎信載波和力合微載波等，每種載波通信機(jī)制都各自獨立，導(dǎo)致后期檢修變得繁瑣。本文設(shè)計了一款可插拔載波模塊的載波模擬操控器，結(jié)合掌機(jī)可用來查找不同種類的載波模塊通信故障。載波模塊主控采用資源豐富的ARM Cortex-M3 CPU，可滿足現(xiàn)有功能要求，也可輕松完成后續(xù)升級要求。

載波模塊通信電路根據(jù)最新集中器和采集器的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計了可插拔集中器載波模塊接口和采集器載波模塊接口電路，根據(jù)現(xiàn)場實際情況更換載波模塊，對當(dāng)?shù)剌d波通信進(jìn)行檢查。另一方面，模塊電源電路采用開關(guān)電源電路，提高電能轉(zhuǎn)換效率，也減輕整個產(chǎn)品的重量，在電源輸入接口接有壓敏電阻和吸收電容，增加了系統(tǒng)對浪涌和脈沖的抗干擾能力。

2 檢測流程

低壓集抄智能檢測設(shè)備主要是對終端及通信參數(shù)進(jìn)行檢測。終端檢測流程如圖3所示，將控制主機(jī)中預(yù)設(shè)好的終端參數(shù)與現(xiàn)場采集到的終端參數(shù)進(jìn)行比較，檢測出差別項，并在控制主機(jī)上顯示。根據(jù)終端參數(shù)，對各個測量點的終端日、月凍結(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，判斷凍結(jié)數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的異常情況，顯示異常數(shù)據(jù)點。

圖3 終端參數(shù)檢測流程

GPRS通信及載波通信檢測流程如圖4所示。將終端天線接入控制主機(jī)的天線接口，利用控制主機(jī)自帶的GPRS模塊檢測現(xiàn)場信號強(qiáng)度，并判斷信號強(qiáng)度是否滿足上線要求，可以模擬終端上線過程，判斷終端GPRS模塊是否出現(xiàn)故障。利用控制主機(jī)自帶的GPRS模塊還可以檢測SIM卡運行狀態(tài)，將終端上的SIM卡插入控制主機(jī)的SIM接口，判斷SIM卡是否存在損壞、欠費、停機(jī)等問題。

載波通信檢測包括采集器載波通信、集中器載波通信和電力線載波通信檢測。將控制主機(jī)上的A/B/C/N并接到集中器的A/B/C/N上，通過集中器RS232或者RS485口，發(fā)送穿透抄收控制主機(jī)中的模擬表命令，通過控制主機(jī)內(nèi)置的載波模塊接收數(shù)據(jù)，檢測集中器載波模塊通信情況；將控制主機(jī)上的A/N并接到采集器的A/N上，通過控制主機(jī)內(nèi)置的模擬集中器載波模塊，對集中器發(fā)送穿透抄表命令，檢測采集器載波模塊的通信情況。

分別將控制主機(jī)的A/B/C/N和載波信號發(fā)生器的A/B/C/N連接到集中器和采集器兩端，控制主機(jī)通過433M小無線發(fā)送命令給載波信號發(fā)生器，通知載波信號發(fā)送器發(fā)送載波信號，控制主機(jī)通過接受到的信號，判斷電力線上的載波信號強(qiáng)度及通信干擾情況。通過掌機(jī)條碼掃描和手工輸入方式獲取檢修終端的地址信息，形成檢修記錄單。

3 結(jié)語

圖4 通信檢測流程

通用型智能化檢測設(shè)備規(guī)范了各類載波采集器接口定義，其載波模擬操控器率先實現(xiàn)了不同廠家之間的載波模塊互換檢測，智能化檢測設(shè)備還融合了對GPRS無線通信模塊中的無線或者SIM卡異常以及載波通信異常進(jìn)行檢測的功能，將此前運維過程中普遍使用的各類測試儀器進(jìn)行了整合，可完全實現(xiàn)對低壓集抄的各類設(shè)備進(jìn)行故障排查和處理。

通用型低壓集抄系統(tǒng)智能化檢測設(shè)備已在富陽城區(qū)、鹿山供電服務(wù)站、胥口供電服務(wù)站試運行。3個月共有1 440戶使用該智能化檢測設(shè)備，平均檢修時間從23.8 min縮短至13 min，檢修1 440戶所需的工作日從71.4個工作日減少到39個工作日。按目前每人每天200元的檢修費計算，可節(jié)省成本12 960元。該通用型智能化檢測設(shè)備所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

[1]黃平，孫德寶.基于低壓電力載波遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)的研制與實現(xiàn)[J].交通與計算機(jī)，2004，22（1）∶99-102.

[2]李佳，周尚禮，肖勇，等.低壓集抄終端智能檢測平臺的開發(fā)與應(yīng)用[J].電測與儀表，2010，47（536A）∶43-46.

[3]李志林.低壓集抄系統(tǒng)的運行維護(hù)與管理[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（22）∶162.

（本文編輯：徐 晗）

Development and Application of Universal Intelligent Detection Equipment of Low-voltage Centralized Meter-reading System

XU Chuanzi，ZHUANG Jie，YAN Lifang

（State Grid Fuyang Electric Power Supply Bureau，F(xiàn)uyang Zhejiang 311400，China）

An universal intelligent detection equipment is developed based on the gradually popularized lowvoltage centralized meter-reading system.The intelligent detection equipment，which specifies the definitions of carrier collector interface and integrates test equipment universally used in operation and maintenance，can used for fault detection and handling of low-voltage centralized meter-reading system，handling maintenance difficulties such as carrier collector difference and detection equipment variety and bringing considerable economic benefit.

low-voltage centralized meter-reading；carrier simulation manipulator；universal；intelligence; detection

TM764.1

B

1007-1881（2016）08-0036-03

2016-03-25

徐川子（1985），女，工程師，長期從事電能計量、營銷管理工作。