智能電表遠程數采通信應用

摘 要：智能電網中采用的智能儀表技術，是一種有別于傳統電子式多功能電能表的先進測量技術。它是更多技術和功能的融合，提供更詳盡的用電信息。本文主要介紹了智能電表的基本概念、特點，以及智能電表目前的發展和普及狀況，智能電表功能通信原理，DL/T645與MOdbusTcp協議轉換。

關鍵詞：智能電表 數據采集 智能電表通信 協議轉換 DL/T645與MOdbusTcp協議轉換

引言

智能電網是當今社會上重要的用戶和運行商之間交流的工具為了保證電網的安全、高率的運行就應當對目前用戶的電能表做出智能的改進。智能電能表作為智能電網的主要設備和基礎對加快電網實現智能化和信息化起了重要的作用。

1.智能電能表的基本原理和特點

1.1智能電能表的基本原理

近年來開發面世的高科技產品，它的構成、工作原理與傳統的感應式電能表有著很大的差別，而電子式智能電表主要是由電子元器件構成，其工作原理是先通過對用戶供電電壓和電流的實時采樣，再采用專用的電能表集成電路，并轉換成與電能成正比的脈沖輸出，最后通過單片機進行A/D轉換器所對于智能電表來說，這是一個比較重要的常數，因為A/D將直接決定著該表計量的準確度。目前智能電A/D轉換器的設計原則，但也有些廠家生產的多用戶集中式智能電A/D轉換器，這樣對電能的計量只能采用分時排隊來進行，勢必造成這點在設計選型時應該注意智能電表的工作特點智能電表不只采用了電再加上具有遠傳通信功能，可以與電腦聯網并采用軟件進行控制，因此與感應式電表相比，智能電表不管在性能還是操作功能上都具有很大的優勢。

1.2智能電能表的工作特點

智能電能表的工作特點主要在承載、功耗和精準度等方面智能電能表采用的是一種電子表的高科技技術傳送承載的能力較普通的電能表強大很多本身的量程就很大能存儲大量的數據智能電能表在標準電流范圍內的精準度能達到百分之就十九左右工作的消耗量很小既節省能源也提高了效率。與傳統的電能表相比智能電能表有雙向通信的功能便于數據中心和通信網絡之間的通信交流供電公司可以根據每個用戶的不同需要實現用戶習慣的用電方式。同時智能電能表能自動完成用電的控制當用電達到高峰期時智能電能表能實行削減用電高峰的負荷。

智能電能表的工作特點

智能電表不只采用了電子集成電路的設計，再加上具有遠傳通信功能，可以與電腦聯網并采用軟件進行控制，因此與感應式電表相比，智能電表不管在性能還是操作功能上都具有很大的優勢。

與傳統的智能表相比，智能電能表只需RS485以及RS232兩個接口即可實現與其他設備進行信息交流，而同時使用用電信息采集心態則可以對表內的用電情況進行實時的采集并記錄，從而對實際的用電情況進行智能的分析，為制定合理的用電方案提供數據基礎

2.智能電能表的功能

2.1優化用電配置

在智能電能表的推廣和運用中每個用戶可以根據自己的用電計劃控制用電進度通過智能電能表上傳至供電公司發電數據供電公司也可以以此為準確根據隨時調整用電的容量提高用電負荷的精準度。智能電能表具有自動斷電和在線檢測的功能在發生意外事故時能及時切斷電源不僅保證了用戶財產的安全也保證給用戶提供及時優質的電能。

2.2智能用電安全性

安全對于每一個用電用戶來說都是非常重要的不管是智能電能表還是一般的電能表都應該具備安全的保護系統。在智能電能表進行電壓電流數據測量收集時對于異常狀態的用電情況會自動進行在線分析和系統的跟蹤當追蹤出異常的用電記錄后先進行故障分析再進行有效處理。智能電能表根據實時電價隨時對用電系統進行監控這樣可以有效防止偷電行為的發生。智能電能表自身帶有故障判斷隔離和重裝啟動的功能減少了用戶端的人工維修。

2.3提高能源利用

智能電能表的廣泛應用幫助人們使用綠色的能源例如太陽能和風能通過綠色能源和智能電能表的優化結合電力系統將得到新能源的資助配電負荷將更加精準用戶也能實現住宅的用電自動化管理。

另外智能電能表采用分布式能源配置的方式將電能以最經濟最安全的方式輸送到每一個用戶終端提高了電能的利用率。當用戶需要交費時供電公司會通過短信等電信方式將實時電價和繳費的信息傳達給用戶促使用戶合理利用能源。

3.智能電能表的發展趨勢

3.1我國智能電能表的發展現狀

20世紀70年代我國在傳統的電能表的使用基礎上研究出了數字模擬式的電子電能表改善了數據測量計算精度和數字的拓展技術。目前的智能電能表主要分為機電一體式和全電子式前者在原有的機械電表的基礎上安裝了構建降低了造價同時也增加了所需要的功能。后者對電表的核心處做了精密的處理減小了電能表的體積增加了可靠性讓用戶使用的更加方便人性化。

3.2優化智能電能表的應用

目前智能電能表的智能化主要體現在用戶繳費和抄表的智能化這些體現對于實現真正意義上的智能化還是遠遠不夠的還必須通過穩固的通信網絡將智能化電能表推向一個可靠耐用的交流平臺實現用戶和供電之間信息的交互。隨著經濟的快速發展將來的智能電網必須要考慮市場經濟的電量交易信息不斷的走向網絡化和模塊化的方向。總而言之通過對智能電能表的基本原理和功能特點的介紹和分析可以發現智能電能表的應用前景是非常廣泛的智能電能表作為智能電網中重要的信息傳遞媒介我們應當對智能電能表不斷的研究穩固電網的運行基礎加快電網自動化和互動化的穩定運行。

隨著社會的不斷發展，智能電能表也得到了極大的推廣使用，而且隨著對節能環保意識的增強，智能電能表的使用成為了社會發展的必然趨勢。智能電能表的出現，更加完善了傳統電能表所具有的功能，智能電能表的使用極大的提高了計量數據的準確性，有效的避免了因人工計量而出現的錯抄、漏抄等問題而給用戶帶來不便。而隨著智能電能表的使用，相應的用電信息采集系統也隨之產生，該系統的產生通過自動抄表極大的提高了抄表的及時性，為用戶查詢用電情況提供了數據支持。而且通過使用智能電能表，可以對電壓、電流等情況進行實時的監控，有效的避免因問題不及時解決而造成的損失，而且可以對負荷進行合理的調節，從而有效的提高用戶用電的安全性，而且隨著智能電網的發展，智能電能表極大的符合了智能電網的發展要求，將智能電能表廣泛的推廣使用肌極為有意義的一項工作，同時智能電能表也將擁有更廣闊的發展前景。

4.智能電能通訊及數據采集

目前電力系統主要為有線通訊，其中包括串口，網口，光口。分布式光伏有時還會用到無線通訊。通訊的規約種類也是比較多，CDT、MOdbus、103、101、104、DL/T645通訊規約下面我將做一下簡單的說明。

目前經常使用串口通訊的還是比較多的，因為串口通訊還是比較穩定，屏蔽線有抗干擾作用。而且在國內使用比較早，認可度比較高。常用串口通訊的規約有CDT 規約、DISA規約（CDT規約升級版）、mOdbus規約 串口、103規約、調度101規約、DL/T645等。

4.1CDT規約

CDT規約是一種使用比較早的規約，報文類型是廣播式的，及子站會通過通訊線向通訊管理機廣播報文，再由通訊管理機將規約轉換成后臺上位機可以識別的報文，從而解析出來，顯示在上位機上。DISA規約是CDT規約衍生版，它的規約包含遙測點，遙信點的數量要比原有的CDT規約要多。報文格式沒有明顯區別。接線方式為RS-232。即收、發、地三根線。由于通訊距離較短，大概在10米左右。在目前用的比較少了。如今市場部分小電流接地選線設備，直流屏還保留著這種通訊方式。

4.2MOdbus通訊

MOdbus通訊是一種常見的通訊，使用比較廣泛。使用的也是屏蔽雙絞線，即RS-485。這種通訊方式通訊距離比較長。理論上可以達到1000多米，當然這也要根據廠家通訊管理機通訊接口的能力而定。目前有的廠家保護也是保留著這種通訊方式。如新能源使用的光伏箱變測控，風電箱變測控等。這種通訊方式比較簡單，屬于問答式。報文也是比較容易看懂。便于調試過程中查找問題。

4.3103串口通訊

103串口通訊一般用于微機保護上，目前南京磐能，許繼等廠家自己保護與站內上位機通訊用的是103規約。這種規約可以將微機保護內點無誤差的上送，包括總招和變位數據。作為站內保護設備具備103通訊功能是基本前提。

4.4101通訊

101通訊作為調度通訊規約。在現場的接線有時候為四線制，有時候為三線制。這種規約目前用在地調上。將數據通過數據網柜傳到地調中心。

4.5DL/T645規約

DL/T645規約通常用于電度表上. DL/T 645-2007 多功能電能表通信協議規定了多功能電能表與手持單元（HHU）或其他數據終端設備之間的物理連接、通信鏈路及應用技術規范。本標準適用于本地系統中多功能電能表與手持單元（HHU）或其他數據終端設備進行點對點的或一主多從的數據交換方式。

5.智能電能表通訊協議轉換

控制器所采用的通訊協議主要有：MOdbus 與 DL/T 645 - 2007 通訊協。 MOdbus 協議是應用于電子控制器上的一種通用語言。645是電表協議，mOdbus是通用控制協議，兩個是平行關系，不兼容。但是，兩種協議都可以使用485通信協議（物理接口協議）進行傳輸。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡（例如以太網）和其它設備之間可以通信。它已經成為一通用工業標準。有了它，不同廠商生產的控制設備可以連成工業網絡，進行集中監控。

5.1DL/T645轉MOdbusTcp協議轉換器

DL/T645轉MOdbusTcp協議轉換器 MRD-5021具有1 路RS485及1路以太網接口，最多支持同時采集5個DL/T645-1997或者5個2007協議國標電表設備，支持DL/T645協議的自適應，然后將所需要的采集數據轉換為MOdbus Tcp協議。方便和PLC、DCS、組態等工業相關設備對接。

配置軟件和模塊通過以太網的連接

5.2 645端口可以修改的參數如下：

5.2.1波特率 300-9600bps，一般645規約電表端口波特率默認為1200bps。

5.2.2采集的645設備個數：最多支持5個電表，但是在廣播地址模式，只能接1個645電表設備。

5.2.3645設備的協議類型，MRD-5021-1支持自適應，1997協議，2007協議三種模式。

采集的645設備的地址模式：連續地址、廣播地址、隨機地址3種模式。詳細說明如下：

連續地址模式

通過485所連接的電能表地址為連續地址模式，連續地址模式一定要保證電能表的地址為連續的地址，連接645電能表個數為5個，電能表的地址從000000000002到000000000006，連接共5臺表，如果是其它數目的電表，修改個數即可，一定要保證電表的地址是連續的。

廣播地址模式

通過485所連接的電能表地址為廣播地址模式，該模式下所連接的電表只能為一塊，由于485是一主多從的通信方式，如果配置為廣播模式，然后連接了多塊表，降造成485總線沖突。廣播地址分為2007廣播地址和1997廣播地址，這個需要根據現場的電表支持的類型來選擇，或者可以采用遍歷2種廣播地址嘗試的方法。

隨機地址模式

通過485所連接的電能表為地址為隨機地址模式，該模式下需要知道所連接的每個表的表地址，然后手動輸入電表的表地址到文本框中，文本框禁止空白。如果對現場的表地址不清楚，也可以采用后面提到的電表地址獲取的方式進行表地址的現場獲取。

5.3以太網端口可以修改的參數如下：

5.3.1現場電表地址的獲取

本地IP地址為設置模塊的以太網端口IP地址，網關地址為設置模塊的以太網端口網關地址，本地端口號為設置模塊MOdbusTcp 服務器的端口號，MOdbusTcp 服務器的端口號約定默認值為502，物理MAC地址，一般情況是不需要設置的，保持為灰色，不可編輯，保持模塊內部Mac地址為默認值。如需修改可以選擇后面的寫入選擇框，編輯框變為可編輯狀態，可以輸入16進制的6字節Mac地址，

5.3.2現場電表地址的獲取

獲取電表地址按鍵為獲取現場電表的表地址。方法如下：

首先配置模塊工作在廣播地址模式，模塊485總線上保證只接一塊電表，上電運行后，觀察DL＼T645紅色指示燈正常閃爍，也就是一定要保證MRD5021模塊和電表已經正常通信，然后再點擊獲取電表地址按鈕，獲取地址正常會在文本框中返回當前電表地址，多塊電表分別按上述操作，并記錄每個電表地址，方便最后統一配置到模塊。

通過智能電表能夠實現準確、實時數據采集、信息處理，簡化了復雜現場工作流程，負荷遠程控制，通過智能電表可實現負荷的整體聯接和斷開，也可以對部分用戶進行控制，從而配合調度部門實現功率控制;同時用戶也可以通過可控開關實現特定負荷的遠程控制，預防維護和故障分析。除此之外，智能電表還具備負荷分析、建模合預測，非法用電檢測，電表管理以及節能等其他功能。為工廠企業提供電網故障、停電、電能質量、能耗、能效信息和推薦用電方案等增值服務，提高了能源市場的效率，并為頻率、電壓和無功功率控制等應用提供了技術條件。

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作者簡介：

宋彥昆 工程師 主要從事： 儀表、自動化控制、 數據采集、通信技術開發應用。