基于電力載波通信的電能計量遠程在線監(jiān)控系統(tǒng)設計

文/唐叔進

在社會不斷發(fā)展過程中，傳統(tǒng)人工抄表的方式已經(jīng)發(fā)生了變化，用電管理的現(xiàn)代化建設成為了發(fā)展的新趨勢，能夠更加準確、安全、方便的獲得各類用戶表的用電信息，然后以此來進行有效的電費結(jié)算。但是在城市建設進程不斷加快的環(huán)境下，一戶一表工程也在不斷普及，客戶電能表的數(shù)量也在不斷增加，可是在實際發(fā)展過程中因為利益等多方面原因，依然還是存在不少的用戶竊電，再加上電表設備安裝在用戶端，這也給用戶違章竊電提供了便利，直接對電力系統(tǒng)的維護與管理造成了較大的不便，很容易會產(chǎn)生資源浪費、電能消耗較大等問題。針對這一問題，本文則提出一種基于電力載波通信的電能計量遠程在線監(jiān)控系統(tǒng)設計方案，希望能夠以此來有效減少竊電等問題的發(fā)生，為了更好地發(fā)揮出其價值，筆者也從以下幾個方面進行了研究：

1 基于電力載波通信電能計量遠程在線監(jiān)控系統(tǒng)設計的作用

傳統(tǒng)模式下，我國在防止盜電行為的時候大多是采用人工巡視的方式來進行預防，可是顯然這一方式在使用過程中并不能起到良好的效果，也無法及時有效的防止非法用電。通常情況下，非法用電的方式主要有以下幾種：

（1）用戶會借助于一些接卸方式來讓電表速度變慢，這樣電表上所記錄的電量數(shù)值也就會遠遠的小于實際用電數(shù)值；

（2）用戶會借助于磁鐵來對電表線圈磁場進行干擾，借助于這一方式也能讓電表電量數(shù)值減少；

（3）對電表盒內(nèi)的電力線進行切換，這樣就能讓電流不經(jīng)過電表線圈，從而也能起到盜電的效果。

2 基于電力載波通信電能計量遠程在線監(jiān)控系統(tǒng)設計分析

2.1 系統(tǒng)整體設計

基于電力載波通信的電能計量遠程在線監(jiān)控系統(tǒng)主要是借助于移動通信網(wǎng)絡來實現(xiàn)遠程監(jiān)控信息傳輸，同時借助于臺區(qū)內(nèi)所存在的電力線網(wǎng)絡、電力載波通信技術來有效實現(xiàn)臺區(qū)內(nèi)任意用戶電能計量數(shù)據(jù)信息采集。該系統(tǒng)主要有三層，分別是采集主站、遠程信息傳送網(wǎng)絡層、臺區(qū)內(nèi)電力載波通信電能計量監(jiān)控網(wǎng)絡層。采集主站借助于GPRS/CDMA等網(wǎng)絡來對城市所有臺區(qū)內(nèi)所存在集中器進行遠程控制與管理；而在集中器上則帶有電力載波通信模塊，每一個用戶電表上都有配備相應的節(jié)點電力載波通信模塊與數(shù)字式電表通信。集中器通過電力載波通信網(wǎng)絡對不同用戶電表數(shù)據(jù)進行收集，在管理中心會借助于臺區(qū)集中器、移動通信網(wǎng)、節(jié)點電力載波通信模塊、數(shù)字式電表、網(wǎng)關電力載波通信模塊等基礎設施來對整個城市地區(qū)內(nèi)的用戶用電量進行采集與監(jiān)控。

2.2 盜電監(jiān)控設計方法

要想有效防止非法用電現(xiàn)象發(fā)生，在基于電力線通電的電能計量遠程在線監(jiān)控系統(tǒng)設計過程中，則需要對用電監(jiān)測系統(tǒng)進行改善。具體而言，在設計過程中需要對在臺區(qū)內(nèi)的所有用戶都配備一套用戶電能計量裝置，具體包含帶通信接口的數(shù)字式電能計量表以及一個配套且具有唯一地址編碼的用戶電力載波通信模塊，而其功效主要用于電表數(shù)據(jù)信息采集。每一用戶不僅要配備載波智能電表，在進行系統(tǒng)設計的時候最好是在用戶進線口和主線路之間配備電能計量監(jiān)控模塊，這一模塊的作用能夠起到較為良好的監(jiān)控效果，及時發(fā)現(xiàn)非法用電行為，從而有效降低用電成本。

2.3 電能計量監(jiān)控模塊設計

基于電力載波通信的電能計量遠程在線監(jiān)控系統(tǒng)設計過程中，電能計量監(jiān)控模塊設計可謂是整個系統(tǒng)之中最為重要的一個部分，對于這一模塊一定要確保其監(jiān)控的準確性與可靠性，這樣才能有效減少不必要的人工操作。在設計過程中，系統(tǒng)究竟是否合理有用，其關鍵還是在于以下幾點：首先，管理中心以及各個臺區(qū)之間的遠程數(shù)據(jù)傳輸是否可靠；其次，電力載波通信網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸是否可靠；最后，電能計量監(jiān)控模塊的計量準確程度。其中，對于第一個與第二個問題，其可以在臺區(qū)的集中器和管理監(jiān)控之間依靠GPRS/CDMA網(wǎng)絡運行商來保障傳輸?shù)目煽啃裕鴮τ诘谌齻€問題筆者認為其在設計過程中需要做好以下幾點：

2.3.1 電能計量監(jiān)控模塊硬件設計

從整體上主要有兩個模塊，分別是電能計量模塊與電力載波通信模塊。其中電能計量模塊主要是由電能計量芯片(IDT90Ε32)、單片機(HT6015)、電壓、電流采樣電路等外圍電路構成。為保電能計量高精度，還需要注意互感器的選型以及抗混疊濾波器的設計：

（1）選擇1.5A/5mA的電流互感器，其精度則需要控制為0.05級。

（2）為避免因為采樣而引發(fā)的失真問題，選擇抗混疊濾波器設計。電壓用電阻分壓方式采樣，電流用CT采樣，CT電流比和負載電阻需根據(jù)實際量程范圍進行選擇。

（3）借助于東軟載波芯片SSC1653進行電力載波通信模塊的基本結(jié)構，其中SSC1653的作用就是將從電力線上接收的調(diào)制信號進行有效調(diào)解，然后再將所得到的數(shù)據(jù)借助于串口傳給單片機，并將單片機返回數(shù)據(jù)信息進行FSK調(diào)制，最后再經(jīng)過濾波電路和耦合電路將信息發(fā)送到電力線網(wǎng)絡之中。

2.3.2 電能計量監(jiān)控模塊軟件設計

整個模塊在上電之后，單片機就可以進行初始化處理，然后再分別對載波芯片與計量芯片進行相關初始化運行設置，以此來保障載波通信與計量功能能夠維持正常運行。在程序進入到主循環(huán)之后，則會一直等待主站集中控制器所發(fā)出的指令，在接受指令之后則會進行相關處理，并將計量數(shù)據(jù)通過載波信道傳遞給主站。

3 結(jié)語

本文主要是對基于電力載波通信網(wǎng)絡的電能計量遠程在線監(jiān)控系統(tǒng)設計進行了研究，借助于已有的電力線網(wǎng)絡資源進行了設計，而整個系統(tǒng)則是基于SSC1653和IDT90Ε32的電能計量監(jiān)控通信模塊進行的設計，該設計能夠起到了較為良好的效果，也能讓電業(yè)部門管理水平與服務質(zhì)量得到提升。