基于低压电力载波远程抄表系统的设计与实现

摘要

伴随国内电力用户规模的快速增长，无论是工业，还是民用，电能表的数目都有明显增长，抄表管理任务越来越繁重。现在的人工抄表强度很大、效率却低，还有一些问题，比如估抄、漏抄、错抄、抄表周期长等等，最后数据还要经过人工输入计算机才能进入管理系统。这种方式不再满足电力管理现代化的要求，甚至会给电网公司带来不可估量的重大损失。因此使用一种便捷、智能计量的远程抄表系统将是未来国家电网发展的方向。 基于低压电力载波远程抄表系统将数据上传到主站管理系统，抄表系统还会根据主站指令与载波电能表进行双向通讯，不但能向电能表发送指令，还可以设置和读取载波电能表的很多参数。 本文中载波模块的创新点：采用OFDM正交频分复用技术，频带利用率很高，还能有效抵抗多径干扰，支持子信道的动态分配的功能，有很强的抗窄带干扰的能力；有128bitsAES加密机制保障通信安全性；采用非对称中继通信方式，还具有中继转发策略；优先考虑信道划分的优先级，确保对紧急任务的快速反应。从中心频率上看，从传统的110kHz提高到了330.47kHz，通信速率从支持330bps提高到了207.6kbps。 远程抄表系统的硬件设计中包括载波芯片及外围电路、电源电路、限流电路、信号放大电路、耦合及接收滤波电路、过零检测电路、接口电路、存储电路、GPRS电源电路、串口电路、SIM卡接口电路等。软件设计包括抄表系统主模块、GPRS通讯模块软件设计以及系统内部、与下位机以及与主站的通讯协议。 为了验证本论文设计并焊接制作的远程抄表系统的正确性，通过对载波通信模块性能测试、各电路测试波形与理论分析，搭建实验平台，连接载波通信模块、GPRS通讯模块、其他硬件电路、DDZY1122-Z型单相费控智能电能表和主站管理软件系统，验证该系统能否正确采集电量。 本文所研究的远程抄表系统，实现无人工抄表、无人工催费、无人工服务、全采集、全覆盖、全费控，不仅从根本上克服了传统的人工抄表方式带来的诸多缺憾，而且具有布线简单、成本低、效率高、传输速度快、可靠性高、使用面广等优点。

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