2022年电表通信抄表集中器硬件设计方案.docx

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1、精品学习资源电力载波通信抄表集中器硬件设计摘 要随着我国电力事业的快速进展，传统的用电抄收治理方式己经不能满意市场需求；本文在大量收集查阅国内外有关远程抄表系统资料、深化用户及用电治理部门广泛调研的基础上，提出了一种采纳低压电力线载波通信技术的远程自动抄表系统；该系统具有三层网络结构，即上位机治理系统、集中器和载波电表；重点分析争论了集中器及其与各组成部分的通信；由于我国低压电力线上存在的高削减、高噪声、高变形，必需采纳特殊的通信技术；本文第一分析了高频信号在电力线中的传输特性；重点争论了扩频通信技术在电力线载波通信中的应用；深化争论了以扩频调制解调技术通信技术为基础的、高性能的电力线载波专用

2、MODEM 芯片 SSC P300 的内部工作原理；在此基础上，采纳SSC P300 实现了远程抄表系统中集中器与终端载波电表之间牢靠的数据传输；集中器是连接上位机与终端载波电表之间的枢纽，起着上传下达的作用；依据中华人民共和国电力行业标准规定的集中器的主要功能及性能指标要求，本文重点争论设计了集中器的硬件系统；其中硬件系统主要包括主掌握器、外部扩展数据储备器、时钟模块、看门狗模块、上位机通信接口电路以及电力线载波通信电路及其外围电路等；关键词： 电力线载波，扩频通信技术，集中器，抄表系统欢迎下载精品学习资源Hardware Design ofPower Line Communication

3、Meter Reading ConcentratorABSTRACTWith the rapid development of power undertaking of our country, the traditional ways of meter reading can not satisfy the demand of market any more. Based on the vast collecting and consulting of the concerned information of the remote meter reading system of the ho

4、me and abroad and going deep into the consumers and power consumption administrative departments to investigate and research widely, a remote meter reading system adopting carrier communication technology of the low-voltage power linecommunication PLC had been proposed inthis paper. Ithad networkstr

5、ucture ofthreelayers ， i.e.the computeradministrativesystem， concentratorand carrier meter. And the functions and characteristics ofthe whole system together with its every component had been analyzed. Becausehighattenuation， highnoiseandhighdistortionexistinthelow-voltage powerlinesofourcountry ,sp

6、ecial communication technology must be adopted.First of all, the transmissioncharacteristic whenhigh-frequencysignal was transmittedthrough powerlineswasanalyzed.Secondly, the application of spread spectrum communication technology to carrier communication of the power line was emphatically discusse

7、d.Thirdly， theinterior principleofthespecialMODEMIC SSC P300 adopting Spread-spectrum modem communication technology was deeply studied.Basedonthis， SSC P300wasselected tothereliabledata transmission between theconcentrator ofthelong- distancemeterreadingsystemandtheterminalsignalcarrierammeter. Bei

8、ngtheheartoftheautomaticmeterreadingsystem， the concentrator connected the computer with the terminal carrier meter. The hardware system of the concentrator was emphatically designed according to the main functions and the demands for performance targets of the concentrator stated in the power trade

9、 standard of PRC. It was mainly composed of MCU externalexpandedRAM， clockmodule ， watchdogmodule， the computer communication interface circuit and the PLC communication circuit together with its peripheral circuitsKEYWORDS ：carrier power line, spread spectrum communication technology, concentrator,

10、 meter reading system欢迎下载精品学习资源目 录摘要 I ABSTRACTII1 绪论 11.1 电力线载波通信的意义及进展状况11.2 低压电力线通信的特点11.3 国内外争论现状和动态21.4 设计电力载波抄表集中器的目的和意义21.5 课题的可行性分析 31.6 本文的主要任务 3 2 电力线载波通信技术 42.1 电力线载波通信中信号传输特性分析 842.2 常用的低压电力线载波通信技术1352.3 扩频通信技术 62.3.1 扩频通信的工作原理 62.3.2 扩频通信的特点 462.4 电力线载波通信的实现72.4.1 国外的电力线载波专用 Modem芯片 7 3

11、 电力载波抄表系统总体设计 93.1 自动抄表系统的组成 94 电力载波抄表集中器的硬件设计114.1 电力线载波远程抄表系统集中器的硬件设计114.1.1 集中器的功能及技术指标 8114.1.2 集中器的结构框图 114.2 集中器主控器的设计 124.2.1 主控器的作用 11124.2.2 主控器的选型 11124.2.3 单片机 W77E58的简洁介绍 134.3 数据储备器的扩展 154.3.1 数据储备器 RAM的挑选 154.3.2 硬件电路设计 164.3.3 储备器的掉电爱护 174.4 时钟模块 184.4.1 设计思想 18欢迎下载精品学习资源4.4.2 时钟模块的挑选

12、 15184.4.3 时钟模块与单片机的连接 14194.5 电力线载波通信电路设计 194.5.1 载波通信芯片 SSCP300的发送与接收原理 204.5.2 单片机与 SSCP300通信的掌握工作过程 234.6 主控器与 MODE通M 信接口 244.6.1 MODEM简介 254.6.2 主控器与 MODE通M 信接口电路 264.7 电源电路 274.8 本章小结 285 电力线载波抄表系统集中器软件的设计295.1 通信协议的制定 295.2 集中器软件设计 295.2.1 主程序设计 305.2.2 集中器向上位机的数据传输 315.2.3 单片机与扩频芯片 SSCP300的数

13、据传输 325.3 本章小结 34 6 结论 356.1 总结 356.2 终止语 35致谢 36参考文献 37附录 38欢迎下载精品学习资源1 绪论1.1 电力线载波通信的意义及进展状况当今世界，作为输送能源的电力线是一个近乎自然、入户率肯定第一的物理网络；而电力线现在的功能仅仅是传送电能，如何利用网络资源潜力，在不影响传输电能的基础上实现窄带通信或宽带通信，使之成为继电信、电话、无线通信和卫星通信之后的又一通信网，是多年来国内外科技人员的又一目标；要使电力网成为一个新的通信网，技术手段只有载波通信；电力线载波通信就是以电力网作为信道，实现数据传递和信息交换；由于电源线路是每个家庭最为一般也

14、是掩盖最为宽广的一种物理媒介，其掩盖面超过有线电视网络甚至电话线路，同时由于利用现有的电力网实现数字通信，可以大大削减通信网建设的费用，因而利用电源线路实现数据通信的技术有着可观的经济效益和应用前景；电力线载波通信又分为 35KV 以上的高压载波通信、 10KV 配电网的载波通信和民用 噪声和干扰大低压电力线网络中，各式各样的家用电器和办公设备产生的噪声和干扰严峻污染着电力线通信环境；己有的争论结果说明，噪声的大量存在是实现数据在低压电力线上优质传输的主要障碍之一；现在把各种噪声干扰主要来源归纳为 4 个方面：a 可控硅器件和一些电源电路产生的60Hz 的倍频谐波 注:美国电力线频率为60Hz

15、；b 平滑频谱噪声，其频谱平整，可以看作有限带宽的白噪声，家电中的小电机是产生这类噪音的根源；c 单脉冲干扰，通常由开关怀换、闪电、温度调剂器或电容充放电引起； d 非同步周期噪声，如电视的行扫描频率对电网的干扰；2 信号衰减大欢迎下载精品学习资源信号在电力线上传输过程中的衰减是低压载波通信遇到的另一难点；同时，由于低压配电网直接面对用户，负荷情形复杂，各节点阻抗不匹配，所以信号会产生反 射、谐振等现象，使得信号的衰减变得极其复杂；信号的衰减随着传输距离的增加而增加，同时，信号的衰减与频率、工频电源的相位有关，一般来说，随着频率的增 加，信号的衰减也将增加，而在某些特殊的频段，由于反射、谐振及

16、传输线效应等的影响，衰减会显现突然剧增；在100- 400kHz 频带内，信号的平均衰减为40dB，标准偏差为 20dB；3 随机性和时变性低压电力线直接面对用户的特点导致其干扰具有随机性和时变性，这是低压载波通信面临的又一挑战；由于用户负荷的随机接入和切除，网络结构的变化以及不行抗拒的自然因素，如雷电等的影响，使得其干扰表现出很强的随机性和时变性，从而难以找到一个精确的数学模型来加以描述；1.3 国内外争论现状和动态在国外，自动抄表系统的技术进展比较早，欧美等国在上个世纪七、八十岁月就开头试验探究自动抄表技术， 70 岁月美国引进欧洲音频电力负荷掌握系统的基础上开发研制了负荷监控及抄表系统，

17、80 岁月，以色列研制胜利低压电力线载波集中抄表技术，九十岁月初自动抄表技术逐步成熟，在世界各地得到了迅猛的进展；近年来，美国、以色列、德国和英国的科技人员始终从事这方面的技术争论与开发；90岁月初，自动抄表技术被引进到中国，早期的AMR 系统主要用于大电网的电能量考核结算；中国电力科学争论院自1997 年开头争论电力线载波通信PLCPower Line Carrier技术，主要考虑 PLC 技术用于低压抄表系统， 1998 年开发出样机，并通过了试验室功能测试， 1999 年在现场进行试运行，获得了产品登记许可；1999 年 5 月开头进行 PLC 系统的争论开发工作；主要对我国低压配电网络

18、的传输特性进行了测试，并对测试结果进行了数据处理和分析，基本取得了我国低压配电网传输特性和参数，为进行深化争论和系统开发供应依据；采纳低压电力线载波就具有它的先天优 势，只要解决相关的技术性问题，它的成本将是最低的；它的争论胜利不仅可以替代人工日常抄表工作，提高工作效率，削减人为差错，加强用户治理，而且能够实现远程监控治理工作的全面自动化，是电力部门实现远程自动抄表的进展趋势，具有宽阔的应用前景；目前，国内虽然显现了一些自动抄表系统，但是安装量并不大，而且技术并不成熟，胜利率低，所以自动抄表系统的争论仍是有较大的进展空间；本课题就是在这种情形下，将现场总线技术、低压电力线载波通讯技术和电话通讯

19、技术结合起来，以实现远程集中式抄表系统的自动化和智能化；欢迎下载精品学习资源1.4 设计电力载波抄表集中器的目的和意义自动抄表系统是指采纳通讯和运算机网络等技术自动读取和处理表计数据的一项新技术；进展自动抄表技术是提高物业治理水平的需要，也是网络和运算机技术快速进展的必定需要；采纳自动抄表技术，不仅能节约人力资源，而且可提高抄表的精确性，削减因估量或誊写而造成账单出错，使相关治理部门能准时精确获得数据信息， 由于用户不再需要与抄表者预约上门抄表时间，仍能快速查询账单，故这种技术越来越受到用户的欢迎；随着电价的改革，供电部门为快速出账，需要从用户处尽快猎取更多的数据信息，如电能需量、分时电量和负

20、荷曲线等，自动抄表为实现上述需求供应了切实可行的技术手段；近 10 年来，美国、英国、德国、以色列、中国等国的科技人员始终从事这方面的技术争论与开发；到目前为止，国内外己有一些企业开发出了用于电力线载波通信的产品 :如开发的电力线载波抄表系统在技术上取得了可喜的进步和胜利，但尚未能符合用户使用要求，由于专用芯片的缘由，抄表系统的抄到率最高仅能达到90%左右；尽管如此，目前我国在该方面的技术属先进行列；实践证明用进口通用通信芯片不行能实现我国民用电力网的牢靠载波通信；但是随着市场需求和技术的进展，将来的民用电力线载波通信必将成为一个很大的通信网；1.5 课题的可行性分析本课题所设计的自动抄表系统

21、主要的难点是解决低压电力线载波通讯技术和电话网通讯技术，随着扩频载波技术被应用到在低压电力线载波通讯中，在规定的通信距 离中，其抄表的胜利率高达100%，在我国已经开发研制胜利；而电话网络经过多年的进展，己经被实践所检验，基本上不存在任何问题；因此，本自动抄表系统在技术 层面来讲是可行的；在经济有用性方面，本课题设计的自动抄表系统有着肯定的优势，本系统在设计中所采纳的通讯媒介是低压电力线网络和现有的电话网络，不需要另外再铺设通讯设施，因此在经济有用性方面也是完全可行的；综合以上两个方面， 可见本课题所设计的自动抄表系统是完全切实可行的；1.6 本文的主要任务本课题是在总结前人的自动抄表系统的基

22、础上，结合我国的实际情形，设计出一种经济有用的自动抄表系统；该系统底层通讯方式采纳低压电力线载波通信的方式， 载波芯片使用 Intel Lon 公司的 SSCP300扩频载波芯片；上层通讯采纳电话网络欢迎下载精品学习资源载波芯片接口电路接口电路载波芯片处理器处理器欢迎下载精品学习资源图 1-1 载波接口电路2 电力线载波通信技术欢迎下载精品学习资源电力线载波通信是利用电力线作为传输通道的载波通信，是电力系统特有的一种通信方式；它依据频率搬移、频率分割原理，将原始信号对载波进行调制，搬移到不同的线路传输频带，送到电力线上进行传输；由于通信所使用的频率一般在几百 KHZ 以上，因此可以躲开50HZ

23、 工频电流的干扰；和其他通信方式相比，具有投资少、施工期短、设备简洁、通信安全、实时性好、无中继和通信距离长等一系列优 点；从六七十岁月以来，利用10kV 以上中高压电力线作为信号传输通道的电力线载波电话已经获得广泛应用，对高压电力线进行高频信号传输的争论已经特别深化和成熟；但在 220V/380V 低压电力线上进行信号传输，与高压电力线载波通信有很大区分，突出表现在工作环境恶劣、线路阻抗大、信号衰减强、干扰大且时变大等特点；因此，在使用电力线作为信号传输媒介之前，需要对它的信道特性进行分析；2.1 电力线载波通信中信号传输特性分析 8由于电力线并不是专为传输信号而设计的，所以有必要分析高频信

24、号在电力线中 的传输特性；影响电力线载波传输质量的主要因素有:电力网络的阻抗特性、衰减特性及噪声的干扰；前两者制约信号的传输距离，后者打算数据传输的质量；1 低压电力线上输入阻抗及其变化输入阻抗是表征低压电力线传输特性的重要参数，争论输入阻抗对于提高发送机的效率，增加网络的输入功率有重大意义；理论和试验说明低压电力线上的输入阻抗不仅与传输信号的频率有关系，而且与低压电力线上所连接的负载有关系；在抱负情形下，当没有负载时，电力线相当于一根匀称分布的传输线；由于分布电感和分布电容的影响，输入阻抗会随着频率的增大而减小；当电力线上有负载时，全部频率的输入阻抗都会减小；但是，由于负载类型的不同，使不同

25、频率的阻抗变化也不同，所以实际情形特别复杂，甚至使输入阻抗的变化不行猜测；由于低压电力线输入阻抗的猛烈变化，使发送机功率放大器的输出阻抗和接收机的输入阻抗难以与之保持匹配，因而给电路设计带来很大的困难；2 低压电力上高频信号的衰减及其变化高频信号在低压电力线上的衰减是低压电力线载波通信遇到的又一个实际困难；对高频信号而言，低压电力线是一根非匀称分布的传输线，各种不同性质的负载在这欢迎下载精品学习资源根线的任意位置随机地连接或断开；因此，高频信号在低压电力线上的传输必定存在衰减；明显，这种衰减与通信距离、信号频率等都有亲密关系；总的来说，信号传输的距离越远，信号衰减就越厉害；但是，由于电力线是非

26、匀称不平稳的传输线，接在上面的负载的阻抗也不匹配，所以信号会遇到反射、驻波等复杂现象；这些复杂现象的组合，使信号的衰减随距离的变化关系变得特别复杂，有可能显现近距离点的衰减比远距离点仍大的现象；对于民用电网，其三相电源所接的负载大小和性质都不相 同，所以同样强度的信号在三相电线上的衰减也不同；这种现象有时就表现为虽然接收端和发送端的位置不变，但接在不同的相上，通信的误码率不同；3 低压电力线传输干扰特性分析在低压电力线上进行数据通信时的另一个需要仔细争论的重要问题是电力线上干扰的特殊性质；电力线上的干扰可分为:非人为干扰和人为干扰；非人为干扰指的是一些自然现象，如雷电在电力线上引起的干扰；人为

27、干扰就是由连接在电力线上的用电设备产生的，并对数据通信有严峻的影响；干扰可分为周期性的连续干扰、周期性的脉冲干扰、时不变的连续干扰和随机产生的突发性干扰；通常情形下，前两类干扰更为突出；通过以上争论可以看到，低压电力线上的信号衰减特性和干扰特性特别复杂，而且随机性、时变性大，难以找到一个较为精确的解读式或数学模型加以描述，这也是为什么始终以来对低压电力线高频信号传输特性的分析多以定性分析和试验数据测试分析为主的缘由；即使有些学者提出了一些模型，但是这些模型也往往是附加了很多假设和限制，因而也是不精确的或适用面很窄；这种精确数学模型的缺乏，对低压电力线载波通信设备的设计提出了很高的要求，即要求其

28、有很好的自适应才能；但同 时，出于有用的角度，为了获得合理的性价比，又要求其成本要限制在肯定的范畴 内；这些对系统的设计而言是一个很大的挑战；尽管低压电力线载波通信存在上述所说的这些困难，用低压电力线作为通信信道仍旧是可行的，只是需要采纳一些特殊的技术手段；2.2 常用的低压电力线载波通信技术 131 窄带通信方式窄带通信方式价格低廉并且较易实现，所以在以往的应用中比较常用；但窄带技术的缺点是抗干扰才能较差，尽管窄带通信中的接收器具有较窄的通带，使得仅有一小部分噪声能进入接收器，但由于此类接收装置中的滤波器具有高品质因数，瞬时的脉冲噪声会使其发生自干扰，引起它对传输来的信号产生误操作；而使用低

29、品质因数的滤波器又会使通带带宽加大，令更多的噪声进入接收器，所以窄带通信对脉冲噪声的抗击性较差；2 多载波调制方式欢迎下载精品学习资源多载波调制是一种多载频并传体制，其基本原理是将输入信息转换成多路并行信号，对相互完全正交的一组载波进行调制；因此，多载波调制方式技术的实质是将时分多路的数据传输转化成为频分多路的数据传输；由于各载波之间的正交性，完全排除了彼此之间的串扰，同时利用相同的正交载波组在接收端复原原始信号；3 扩频通信方式有用扩频技术在 50 岁月中进展起来，起初扩频技术只用于军用通信、制导等军事领域，由于它具有很多特点，使得其理论和实践进展快速；扩频通信技术在90 岁月才开头应用到民

30、用上，目前己经在低压电力线通信上得到广泛应用，并已经取得了很大的进展，成为电力线载波通信的热点；扩频通信方式是一种简便、易实现、价格低廉的方式；本文的低压电力线载波通信方式采纳的就是扩频通信技术；2.3 扩频通信技术扩频通信是目前应用广泛的通信技术，它相对于窄带通信系统来说有肯定的优势，主要表现在扩频通信具有优越的抗干扰性能，它能够很好的克服电力线上的噪声和干扰，扩频通信用伪随机码把基带信号信息数据窄带信号 的频谱进行扩展，形成相当带宽的低功率谱密度信号发射；接收端使用相关处理方法，把要接收的宽带扩频 信号复原成基带信号；这些特点使扩频通信信号不易受干扰，也不简洁干扰他人；扩 频信号具有较宽的

31、频谱，因而分散了噪声功率，使干扰程度减小，提高了通信的牢靠 性；2.3.1 扩频通信的工作原理在发送端输入的信息先经信息调制形成数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱；展宽后的信号再调制到射频发送出去；在接收端收到的宽带射频信号，变频至中频，然后由本地产生的与发送端相同的扩频码序列去相关解扩；再经信息解调，复原成原始信息输出；2.3.2 扩频通信的特点 4扩频通信是一种新型的通信体制，是通信领域中一个重要的进展方向；与传统的通信方式相比较，它具有如下的特点 :1 抗干扰才能强扩频系统的抗干扰才能是其它全部通信方式无法比拟的；特殊是在干扰的环境下，采纳扩频通信

32、技术是提高通信设备抗干扰才能最有效的措施；因此，抗干扰才能将是扩频通信的最基本特点；2 具有选址才能由于采纳编码信号形式，对一个或一组接收机安排规定的码组作为地址，而对其欢迎下载精品学习资源它的接收机安排不同的码组；这样，用不同的编码序列去调制发射机，就能实现挑选地址的目的；3 抗多径干扰才能强扩展频谱信号占据的频带很高，当由于某种缘由引起衰落时，只会使小部分频谱衰落，而不会使整个信号产生严峻畸变；故具有抗频率挑选性衰落的才能；此外，在存在多径干扰的场合，由于伪随机码尖锐的相关特性使多径射束完全独立；只有当多径时延小于码元宽度时，才发生轻度衰落；而当码元很窄，伪随机码长度很长时，多径反射信号不

33、会同时到达接收点；扩频系统将多径反射信号作为干扰噪声处理；故具有很强的抗多径干扰才能；此外，扩频通信仍具有信号功率谱密度低，有利于信号隐藏，实现多扩频系统具有一系列其它系统无法比拟的优点，有效地解决了强干扰环境中的通信问题；2.4 电力线载波通信的实现目前，低压电力线载波通信已经朝着使用扩频通信技术的方向进展；采纳扩频通信技术，能在很大程度上克服电力线上强衰减、强干扰的缺陷，大大提高通信系统的生存才能 ；鉴 于电 力线 的恶劣 的通 道特 性， 必 须采 用专 用的 电力 线载波 专用MODEM芯片，这也成为电力载波抄表系统的关键技术；因此电力线载波通信的关键就是选用一种功能强大的电力线载波专

34、用MODEM 芯片；2.4.1 国外的电力线载波专用Modem 芯片国外在电力线载波通信技术方面进展较早，多家国外公司间续推出了自己的电力线载波 Modem 芯片；下面简洁介绍几种常见的 Modem 芯片：1 ST7536 芯片 ST7536 是 SGS-THOMSON 公司专为电力线载波通讯而设计的Modem 芯片；由于它是专用 Modem 芯片，所以除有一般 Modem 芯片的信号调制解调功能外，仍针对电力线应用加入了很多特殊的信号处理手段；目前，在国内电力线载波抄表领域应用广泛，只是各公司应用水平不同；ST7536 也是较早的电力线载波Modem 芯片，调制解调技术是较落后的FSK 方式

35、，加上三字节容错，它最高波特率只能达到 400 bps；另外它无CSMA SSCP300芯片SSCP300是 INTELLON 公司采纳现代最新通讯技术设计的电力线载波Modem 芯片,利用网络接口掌握器将扩频通讯收发器和媒介存取接口高度集成化，是用于低廉的电能抄表系统的网络接口掌握器，为一个高度集成化的电力线收发器和信道存取接口；它采纳了扩频 有符合 EIA-600 标准的物理层收发器b 具有集成化的 DLL 处理器，满意与 EIA-600 标准兼容的信道存取特点c 供应针对电力线 LP扩频载波 SSC的通讯技术d 具有串行外围接口 SPI与主处理器的接口e 可以在低压下进行操作f 需要最少

36、的外部元件；可进行即插即用g 为 20 脚的 S0IC 封装，大小约为 1.3CM X 1.0CM 3 PL3105 芯片PL3105 芯片是北京福星晓程公司为智能外表应用设计的产品，它内嵌直接序列扩频单元；其扩频通信单元是特地针对我国电力网络恶劣的信道环境所研制开发的；由于采纳了直接序列扩频、数字信号处理、直接数字频率合成等新技术，所以在抗干扰、抗衰落性能以及国内外同类产品性能价格比等方面有着更加出众的表现；4 SCll28 芯片SCll28 芯片是面对电力线载波通信市场而开发研制的专用扩频调制解调器电路；由于采纳了直接序列扩频、数字信号处理、直接数字频率合成等新技术，因此该电路应用在电力线

37、通信方面具有较强的抗干扰及抗衰减性能；SC1128 芯片内部集成了扩频/解扩、调制解调、 D/A 和 A/D 转换、内置电子表、输出驱动、输入信号放大、看门狗、工作电压检测以及与单片机MUC 串口通信等功能；该芯片在小型多功能应用系统中可以起到降低系统成本并提高系统功能的作用；欢迎下载精品学习资源3 电力载波抄表系统总体设计3.1 自动抄表系统的组成图 3-1 是基于电力线调制解调器的自动抄表系统的结构示意图，系统以供电局的运算机抄表中心为主站，以电力变压器10KV/380V 供电的每个小区为相对独立的子系统，在这些子系统中，集中器又相当于主站，电能表以及数据采集器为从站；采集器的作用是采集多

38、个用户的电表数据，通过电力 Modem 的调制解调，并经 22OV 低压电力网用载波方式送到集中器，集中器再通过公用电话网或专用通信网 如光纤或无线电通信等 把数据传送到供电局的运算机抄表中心；由系统结构示意图可知，自动抄表系统是将电表数据从下而上逐级传送完成，也可以依据实际情形的需要进行数据双向传输，该系统可分为五个主要组成部分： 1 电能用户表；2 数据采集器； 3 电力线 Modem； 4 集中器；5 运算机抄表中心；供电局运算Modem电话网Modem集中器机抄表中心专业网电能表采集器电力线Modem低压/电力网电力线Modem图 3-1 系统结构示意图 4抄表系统各组成部分的功能是

39、: 1 电能用户表欢迎下载精品学习资源对于电磁式电能表，需在表内加装一只传感器或光电模块，将电能表的数据转换成电信号输出；对于电子式电能表，就可以直接利用表的电脉冲输出；2 数据采集器数据采集器实际上是计一费终端和数据集中器中间的一个桥梁，它的主要功能在于同时采集多个用户电能表的电量脉冲信息，并经过处理和储备，通过电力线Modem 沿低压电网送到集中器上；并且当接收到上层的命令时，数据采集器能够向计费终端发出抄表或者断电的命令；3 电力线 Modem主要是对采集器送来的数据进行调制和解调，增强对低压电网的抗干扰性和减低信道传输的误码率；4 数据集中器数据集中器是安装在小区的配电站区的，它的功能

40、是向采集器发出命令，抄收计费终端的数据，然后再通过公用电话网络传送给远方的数据中心；数据集中器能够接收的数据中心的命令，并把相关命令再转发给辖区内的指定的数据采集器；此外，数据集中器仍可以定时抄收计费终端的数据，并把抄收到的数据储备到数据储备器中；5 运算机抄表中心通过通信网对集中器送来的电量数据进行分类和储存、校对抄录时间、设置用户编号和抄表时间、发布抄录命令以及统计和计价、为收取电费、线损运算、负荷掌握供应服务；6 集中器与数据中心之间的通信数据集中器与数据中心之间的通讯采纳公用电话网络作为通讯媒介，自动抄表系统的 数据中心与数据集中器之间的通讯主要是电话线Modem 模块之间的通讯，在电

41、力线载波集中抄表器的设计中，我们利用单片机进行两地间的数据通信，通过单片机及对 应的掌握电路和 FSK 移频键控 调制解调器 MODEM ）相结合，借助现有的公用电话交换网 数据采集器与数据集中器之间的通信低压电力线载波数据不能够跨过变压器，所以数据集中器基本上是被设置在住宅小区配电站以内，数据采集器与集中器之间的通讯采纳低压电力线载波通信方式；4 电力载波抄表集中器的硬件设计4.1 电力线载波远程抄表系统集中器的硬件设计集中器是集中下属的数据采集器的数据，并发给中心服务器，集中器有两个通信对象，面对不同对象时，需要实行不同的通信方式，在于数据采集器通信时，使用电力线载波通信，并通过电话线与中

42、心服务器实现通信；集中器的信息储备和处理量较大，我们需采纳处理速率较高的处理器并进行储备器的扩展；集中器是安装在小区供电变压器低压侧，作为载波抄表系统的中心环节，是整个系统的核心，是连接机与用户电表之间的枢纽；4.1.1 集中器的功能及技术指标 8设计任何一个产品之前明确它的功能和技术指标是特别必要的；集中器作为电力线载波抄表的一部分，起着上传下达的作用；集中器的主要功能有：1 抄收功能依据设置的抄收方式采集抄收电表的数据；集中器可依据上位机下载的定时抄表，在每月一次按时启动月冻结抄表；具有实时抄表和对某些特定表进行抄表的功能；2 设置功能可通过上位机对集中器进行设置，包括抄表时间设置、固定中

43、继设置等；3 通信功能集中器接收上位机下载数据，包括电表数量、表号、抄表参数以及中继治理需要的信息，可依据设置抄收载波电表的数据；4 数据处理数据处理包括数据的储备、冻结等；5 校时功能集中器可通过上位机进行系统校时，调整时间误差；欢迎下载精品学习资源4.1.2 集中器的结构框图集中器本身是由主控单元、数据库储备单元、时钟单元、载波通信单元、数据传送通信单元等部分组成；集中器既要做上位机的从机，又是载波电表的主机，其软、硬件的设计要求从根本上保证系统牢靠、稳固；主控器是集中器的核心，数据的采集、处理与传送都是在主控器的掌握下进行的，外部扩展数据储备模块和时钟模块；数据储备器主要用于储备参数、变量、集中器自身的参数、所负责电表的参数以及电表电量等；实时时钟为集中器定时抄表供应时间标准；上行通道即集中器与上位机之间的通信线路，采纳公用电话网络作为通信介质，上位机与集中器进行通信时要设置集中器连线所连接的电话号码；下行通道即集中器与载波电表之间的通信，采纳以SSC P300 为核心的电力载波方式进行抄表通信；集中器的组成结构框图如图4-1 所示；欢迎下载精品学习资源数据储备模块主控单元Modem 接口电路公用电话网欢迎下载精品学习资源时钟模块电力载波收发电路低压电力网欢迎下载精品学习资源图 4-l 集中