基于電力線載波技術(shù)的四表合一集抄系統(tǒng)研究

宋　芳，李小偉（.河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院，河南鄭州　450000；.黃河交通學(xué)院，河南焦作　454950）

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基于電力線載波技術(shù)的四表合一集抄系統(tǒng)研究

宋芳1，李小偉2
（1.河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院，河南鄭州450000；2.黃河交通學(xué)院，河南焦作454950）

摘要：近年來，國家為打造新型用能服務(wù)模式，建設(shè)跨行業(yè)能源運(yùn)行動態(tài)數(shù)據(jù)集成平臺，鼓勵能源與信息基礎(chǔ)設(shè)施平臺共享復(fù)用，支持水、氣、電、熱集采集抄，實(shí)現(xiàn)煤、電、油、氣領(lǐng)域信息資源共享，全面支撐智慧城市建設(shè)。國家電網(wǎng)公司先行先試，重點(diǎn)推動“四表合一”工程，利用電力系統(tǒng)現(xiàn)有的采集平臺，基于電力線載波技術(shù)，融合兼容各種表計通信方式，建立“四表合一”集抄系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水、電、氣、熱等公共事業(yè)數(shù)據(jù)一體化遠(yuǎn)程抄收模式。

關(guān)鍵詞：四表合一；電力線載波；遠(yuǎn)程集抄

1　概述

電能表的集抄系統(tǒng)經(jīng)多年發(fā)展，已積累深厚的技術(shù)實(shí)力和豐富的集抄經(jīng)驗(yàn)，為四表合一奠定了堅實(shí)的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，且其在覆蓋率、上線率、運(yùn)維支持及規(guī)范管理等方面的優(yōu)勢，都是其他系統(tǒng)無法比擬和替代的。而目前電采系統(tǒng)中電力線載波是主要的通信和數(shù)據(jù)傳輸方式，為避免集抄設(shè)備的重復(fù)性投資，同時考慮到水、氣、暖三表的通訊方式，采用以電力線載波通信技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建四表合一集抄系統(tǒng)。

2　系統(tǒng)構(gòu)成

四表合一數(shù)據(jù)集抄控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)備主要由主站系統(tǒng)、服務(wù)前置機(jī)、集中器、采集器、基本計量儀表單元（智能電表、智能水表、智能氣表和智能熱力表）以及與之配套的本地轉(zhuǎn)換器等構(gòu)成，如圖1所示。該方案既兼容四表合一新建工程，又能解決型四表合一改造工程。

針對四表合一數(shù)據(jù)集抄新建工程，在施工初期就考慮四表合一集抄系統(tǒng)的建設(shè)，將各種計量儀表的通信線纜預(yù)先鋪設(shè)好，后期直接連接至四表合一采集器上即可。

針對改造型四表合一集抄工程，因前期在計量儀表建設(shè)期間沒有考慮通信線纜的鋪設(shè)，可以采用新增本地數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器來解決。本地數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器安裝在儀表附近，直接將儀表的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成符合電力集抄系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式和協(xié)議要求，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過電力線載波或微功率無線或RS485融入電采系統(tǒng)，數(shù)據(jù)向上傳遞時復(fù)用電采系統(tǒng)的已有信道和設(shè)備，最終將數(shù)據(jù)上傳到主站。主站將四表數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲，形成數(shù)據(jù)源，然后進(jìn)行各類數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，生成各種報表，進(jìn)行統(tǒng)一管理，并提供數(shù)據(jù)接口，可以水表管理系統(tǒng)、熱表管理系統(tǒng)、氣表管理系統(tǒng)進(jìn)行對接，滿足這些系統(tǒng)對數(shù)據(jù)管理的需求。

圖1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

主站：進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和人機(jī)交互的設(shè)備，通常采用計算機(jī)設(shè)備作為主站，管理省一級范圍內(nèi)的所有集采數(shù)據(jù)，具備管理、控制、存儲、打印等復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理能力，并提供與其他管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)接口，能根據(jù)各表計管理的需要，將數(shù)據(jù)傳送至各自的系統(tǒng)平臺。

服務(wù)前置機(jī)：進(jìn)行集抄系統(tǒng)設(shè)備管理、數(shù)據(jù)預(yù)處理和提供數(shù)據(jù)收發(fā)服務(wù)等。

集中器：采用主動方式與采集器和電能表進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的設(shè)備，并能夠?qū)?shù)據(jù)上傳至服務(wù)前置機(jī)，支持各計量儀表數(shù)據(jù)的本地存儲。

采集器：采用被動方式，根據(jù)集中器的命令進(jìn)行計量儀表的采集或中繼轉(zhuǎn)發(fā)。

本地轉(zhuǎn)換器：針對不同的計量儀表，將數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、協(xié)議轉(zhuǎn)換和通信方式的轉(zhuǎn)換設(shè)備。

3　系統(tǒng)功能

3.1數(shù)據(jù)抄錄

（1）凍結(jié)數(shù)據(jù)抄錄：系統(tǒng)可以抄錄水、電、熱、氣四表的日凍結(jié)數(shù)據(jù)，月凍結(jié)數(shù)據(jù)等凍結(jié)數(shù)據(jù)。

（2）實(shí)時數(shù)據(jù)抄錄：系統(tǒng)可以通過點(diǎn)抄的方式，直接抄錄四表的當(dāng)前實(shí)時數(shù)據(jù)。

（3）遠(yuǎn)程抄錄和本地抄錄：系統(tǒng)可以通過GPRS等方式在主站端對表計數(shù)據(jù)進(jìn)行抄錄；也可以在現(xiàn)場通過集中器（可以通過按鍵或本地232接口）進(jìn)行抄錄；還能夠通過手持設(shè)備在采集器端或表計端直接抄錄表計數(shù)據(jù)。

3.2參數(shù)設(shè)置

（1）終端參數(shù)設(shè)置：可以設(shè)置終端的地址、端口號、主站IP地址、通信規(guī)約類型等參數(shù)。

（2）抄表參數(shù)設(shè)置：可以設(shè)置表計類型、抄錄間隔、數(shù)據(jù)項(xiàng)、通信方式等參數(shù)。

3.3系統(tǒng)安全管理

在主站端不同的用戶根據(jù)權(quán)限指定相應(yīng)的角色，不同的角色只能進(jìn)行與其權(quán)限匹配的操作；集中器端設(shè)置有密碼，防止無關(guān)人員破壞操作。

3.4通信管理

（1）系統(tǒng)初始化：在系統(tǒng)上電時，系統(tǒng)自動加載默認(rèn)參數(shù)、進(jìn)行通信信道的拓?fù)浞治觯瑸橥ㄐ怕窂阶赃m應(yīng)準(zhǔn)備條件。

（2）信號中繼：在點(diǎn)對點(diǎn)無法正常通信時，系統(tǒng)能夠自動對信號進(jìn)行中繼放大，覆蓋整個臺區(qū)。

（3）中繼路徑自學(xué)習(xí)：在系統(tǒng)默認(rèn)的路徑參數(shù)不能實(shí)現(xiàn)抄錄的條件下，系統(tǒng)自動學(xué)習(xí)新的中繼路徑，最后達(dá)到最優(yōu)。

（4）中繼路由動態(tài)修改：為應(yīng)對載波信道信噪比的時變屬性，抄表系統(tǒng)的通信管理具有動態(tài)修改路由的功能，在路由級數(shù)和抄表速度之間尋找最佳參數(shù)，兼顧抄到率和實(shí)時性。

（5）載波升級功能：可以在主站端，通過遠(yuǎn)程下載，對現(xiàn)場的載波模塊或采集器進(jìn)行載波升級。

3.5遠(yuǎn)程對時功能

主站可以通過遠(yuǎn)程對集中器進(jìn)行對時，集中器通過載波信道對全網(wǎng)統(tǒng)一的校時。

3.6系統(tǒng)自診斷自恢復(fù)功能

系統(tǒng)具有一定程度的異常、故障監(jiān)測與診斷能力，提供報警或提示，并自動復(fù)位恢復(fù)正常。

3.7事件記錄

對重要操作（參數(shù)配置、異常事件、報警故障等）進(jìn)行記錄，生成報文，為日后數(shù)據(jù)分析、故障排查提供依據(jù)。

3.8系統(tǒng)擴(kuò)展

系統(tǒng)采用平臺化設(shè)計，功能模塊可擴(kuò)展，方便增加用戶的新增需求。

4　系統(tǒng)兼容性設(shè)計

根據(jù)四表合一數(shù)據(jù)集抄系統(tǒng)建設(shè)思想，是在原有電力信息采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)備的改造升級，但由于歷史原因及水氣熱行業(yè)的現(xiàn)狀，需考慮解決系統(tǒng)的兼容性問題，才能保證四表合一數(shù)據(jù)集抄系統(tǒng)的順利推廣。

（1）集中器的兼容性設(shè)計。根據(jù)《四表合一數(shù)據(jù)集中采集拓展通信協(xié)議》，集中器的上行通信協(xié)議應(yīng)符合Q/GDW 1376.1+，即在原有Q/GDW 1376.1的基礎(chǔ)上，增加支持四表合一數(shù)據(jù)項(xiàng)，使其能兼容四表合一主站。

（2）載波方案兼容性設(shè)計。考慮系統(tǒng)的投入成本，需要保持原有載波方案的基礎(chǔ)上，兼容水氣熱表計的數(shù)據(jù)集抄，集中器通信模塊需兼容四表合一擴(kuò)展協(xié)議，對安裝在通信轉(zhuǎn)換器上的單相載波通信單元，需支持協(xié)議的透明傳輸，上電啟動交互命令需要透明化、規(guī)范化。

（3）表計規(guī)約的兼容性設(shè)計。按照國網(wǎng)公司發(fā)布的《四表合一數(shù)據(jù)集中采集拓展通信協(xié)議》文件規(guī)定，水氣熱表計接入四表合一數(shù)據(jù)集抄系統(tǒng)，表計通信需滿足CJ/T 188協(xié)議規(guī)范。

5　結(jié)語

基于電力線載波通信技術(shù)的四表合一數(shù)據(jù)集抄系統(tǒng)，利用電力系統(tǒng)現(xiàn)有采集平臺，通過技術(shù)的有機(jī)融合，構(gòu)建一套實(shí)時雙向、通訊速度和效率高、安全可靠、安裝使用方便的自動化、智能化四表合一數(shù)據(jù)集抄系統(tǒng)。該系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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Four Table One Set Copy System Research Based on
Power Line Carrier Technology

SONG Fang1，LI Xiao-wei2
（1.Henan Industrial Trade Vocational College，Zhengzhou，Henan 450000，China；2.Yellow River institute of Transportation，Jiaozuo，Henan 454950，China）

Abstract:In recent years，our country builds new service mode and constructs cross-industry energy running dynamic data integration platform to encourage reuse energy and information infrastructure platform for sharing，support for water，gas，electricity and heat collect copy，coal，electricity，oil and gas field information resource sharing，comprehensively supporting intelligent urban construction. State grid corporation establishes a system of“unity of four tables set“copy to achieve public utilities such as water，electricity，gas，heat integration of data remote copy mode.

Key words:four tables unity；Power line carrier；remote set copy

中圖分類號：TM73

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-980X（2016）05-0052-02

收稿日期：2016-04-27

作者簡介：宋芳（1981-），女，河南南陽人，講師，主要研究方向：電子技術(shù)，檢測技術(shù)。