探究低壓電力用戶用電量遠(yuǎn)程自動(dòng)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

辛濤

摘要：電力行業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了助力，如何通過(guò)科技技術(shù)持續(xù)推動(dòng)電力行業(yè)的進(jìn)步是研究人員應(yīng)該關(guān)注的問(wèn)題，本文則主要對(duì)低電壓用戶的用電量遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：低壓電力用戶;電量采集;自動(dòng)化

引言：

人工電量采集有著較大的弊端，如效率低、結(jié)果不準(zhǔn)確等，研究自動(dòng)采集系統(tǒng)已經(jīng)是電力發(fā)展的重要方向，遠(yuǎn)程自動(dòng)采集系統(tǒng)能夠降低電力發(fā)展的人工成本，推動(dòng)電力行業(yè)的智能化、自動(dòng)化，使電力行業(yè)的服務(wù)更加方便快捷。

一、電量遠(yuǎn)程自動(dòng)采集系統(tǒng)

電量遠(yuǎn)程自動(dòng)采集系統(tǒng)可以分為三層來(lái)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般通過(guò)采集器和集中器收集相關(guān)數(shù)據(jù)，上層主要包含了上位機(jī)和GPRS，中層由低壓電力線路網(wǎng)和集中器構(gòu)成，通過(guò)采集器、集中器、上位機(jī)、GPRS系統(tǒng)、管理終端共同組成電量遠(yuǎn)程自動(dòng)采集系統(tǒng)。在小區(qū)中安裝電量遠(yuǎn)程自動(dòng)采集系統(tǒng)時(shí)，技術(shù)人員可以在每棟單元樓中安裝一個(gè)采集器和一個(gè)集中器，通過(guò)MBUS連接電表和采集器，使用低壓電力來(lái)完成集中器和采集器的數(shù)據(jù)傳輸，通過(guò)GPRS連接集中器和遠(yuǎn)程上位機(jī)完成數(shù)據(jù)傳輸，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶電量的遠(yuǎn)程自動(dòng)采集。在這個(gè)過(guò)程中采集器負(fù)責(zé)收集用戶的用電量，并儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，集中器負(fù)責(zé)采集器和上位機(jī)的連接，當(dāng)需要查看用戶電量時(shí)，集中器會(huì)從上位機(jī)中將用電量信息傳輸給管理終端。

二、采集器設(shè)計(jì)分析

采集器是電量遠(yuǎn)程自動(dòng)采集系統(tǒng)中的第一步，同樣也是最重要的一步，在設(shè)計(jì)采集器的過(guò)程中一般會(huì)使用單片機(jī)來(lái)控制運(yùn)行，結(jié)合數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、MBUS組件、電源轉(zhuǎn)換電路等共同構(gòu)成采集器。采集的電量數(shù)據(jù)包括表號(hào)、時(shí)間、電量三個(gè)數(shù)據(jù)，使用HEX來(lái)表示表號(hào)，使用BCD來(lái)表示電量和時(shí)間，一般會(huì)在每小時(shí)內(nèi)上傳一次電量數(shù)據(jù)，一天的24次數(shù)據(jù)為一輪，當(dāng)天的電量數(shù)據(jù)會(huì)覆蓋前一天的電量數(shù)據(jù)。為了使采集器能夠與集中器形成較好的信息轉(zhuǎn)換結(jié)果，一般會(huì)在采集機(jī)上裝配標(biāo)識(shí)碼。

三、集中器設(shè)計(jì)分析

集中器是連接采集器和上位機(jī)的轉(zhuǎn)換器，主要負(fù)責(zé)將采集器所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并儲(chǔ)存在上位機(jī)、以及在管理終端進(jìn)行查看時(shí)，將電量數(shù)據(jù)傳輸至管理終端。在實(shí)地安裝過(guò)程中，一般需要將集中器安裝在小區(qū)的中心位置。集中器的外部電路一般由存儲(chǔ)器、GPRS組件、電力線載波電路組成，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)師應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)慕M件，構(gòu)成應(yīng)用效果良好的集中器，保證電量采集工作的順利進(jìn)行。

四、硬件實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)分析

在低壓電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作的過(guò)程中，裝配載波通信系統(tǒng)能夠提升電力資源的利用率，而且還能在基礎(chǔ)情況下以低成本實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信功能。電力載波系統(tǒng)的通信功能使得用戶用電量遠(yuǎn)程自動(dòng)采集系統(tǒng)的成本大幅降低，而且由于載波系統(tǒng)的安裝及操作較為簡(jiǎn)單，且耐性優(yōu)良、方便維修，故而給用電量遠(yuǎn)程自動(dòng)采集系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)了便捷，載波系統(tǒng)的擴(kuò)頻功能能夠使數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性大大提升，解決了電力傳輸諧波對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)造成的問(wèn)題，使得用電量遠(yuǎn)程自動(dòng)采集系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。此外，在設(shè)計(jì)載波通信系統(tǒng)時(shí)可以選用多信道形式。

五、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

在用戶用電量遠(yuǎn)程自動(dòng)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師應(yīng)該重視擴(kuò)頻通信的設(shè)計(jì)分析。擴(kuò)頻通訊在傳輸用戶的用電量信息時(shí)，其信號(hào)帶寬要比信號(hào)自身的帶寬要高，在對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)時(shí)，一般是通過(guò)發(fā)端擴(kuò)頻碼對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。應(yīng)用擴(kuò)頻通信能夠使用電量采集系統(tǒng)在運(yùn)作過(guò)程中通過(guò)較高的帶寬得到較小的信噪比，這也意味著在信號(hào)發(fā)送過(guò)程中，整個(gè)系統(tǒng)所耗費(fèi)的功率較小，抗干擾性較強(qiáng)，在噪音較大的環(huán)境中，用戶用電量遠(yuǎn)程自動(dòng)采集系統(tǒng)能夠保持良好的工作狀態(tài)，提升自動(dòng)采集系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。將帶寬轉(zhuǎn)換為功率的方法給采集系統(tǒng)的通訊帶來(lái)了諸多的好處，使自動(dòng)采集系統(tǒng)的穩(wěn)定性大幅提升，同時(shí)由于操作較為簡(jiǎn)單，故而應(yīng)用非常廣泛。在用電量遠(yuǎn)程自動(dòng)采集系統(tǒng)的運(yùn)作過(guò)程中，如果采集器沒有及時(shí)接收到集中器的信號(hào)，則采集器需要定時(shí)對(duì)各個(gè)電表開展自動(dòng)采集的工作，此時(shí)的工作主要為用戶用電量信息采集;如果集中器對(duì)采集器發(fā)送了采集信號(hào)，則采集器需要立即對(duì)各個(gè)電表開展采集工作，此時(shí)的工作則包括用戶用電量信息采集和用戶用電量數(shù)據(jù)調(diào)整等工作。集中器的軟件設(shè)計(jì)方案與采集器的軟件設(shè)計(jì)方案有著異曲同工之處，在管理終端發(fā)送條件指令時(shí)，立即執(zhí)行新指令，在沒有新指令時(shí)，則按照周期定期循環(huán)舊指令，記錄電表的數(shù)據(jù)信息。這也意味著在對(duì)初次使用的用電量自動(dòng)采集系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試時(shí)，需要對(duì)定時(shí)組件、用電量自動(dòng)采集組件及串口等組件進(jìn)行設(shè)置，使用電量自動(dòng)采集系統(tǒng)形成一個(gè)自動(dòng)化、智能化的運(yùn)行系統(tǒng)，保證后期能夠自動(dòng)開展用電量采集工作。

以對(duì)用戶用電量遠(yuǎn)程自動(dòng)采集系統(tǒng)的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)為例，采集系統(tǒng)的最終作用是查看用戶的用電量，因此對(duì)管理終端進(jìn)行設(shè)計(jì)是非常重要的，而后臺(tái)管理的軟件設(shè)計(jì)主要是對(duì)載波自動(dòng)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，載波自動(dòng)采集系統(tǒng)的作用主要是將上位機(jī)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通過(guò)采集器轉(zhuǎn)換為載波系統(tǒng)所適用的信號(hào)類型，這意味著通過(guò)載波自動(dòng)采集系統(tǒng)能夠?qū)﹄姳磉M(jìn)行實(shí)時(shí)采集，還能通過(guò)載波系統(tǒng)對(duì)集中器的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)由于載波系統(tǒng)中一般會(huì)有日歷功能，因此在載波系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中能夠自動(dòng)對(duì)停送電的情況進(jìn)行記載，故而技術(shù)人員可以定期使用載波系統(tǒng)開展用電量自動(dòng)采集系統(tǒng)的維護(hù)，將用電量數(shù)據(jù)采集間隔時(shí)常定為一小時(shí)，每30天自動(dòng)調(diào)整集中器的時(shí)間和信號(hào)采集間隔時(shí)長(zhǎng)。

總結(jié)：

電力的發(fā)展對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著至關(guān)重要的作用，對(duì)我國(guó)的國(guó)民生活質(zhì)量影響也非常重大，因此推進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展非常重要，而用戶用電量自動(dòng)采集系統(tǒng)能夠提升供電工作的便捷性，降低人力成本，推進(jìn)我國(guó)科技發(fā)展的進(jìn)程。

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