基于电力线路载波通讯的远程自动抄表系统开发和应用

摘要

随着用电营业管理的发展，传统人工抄表将被自动抄表系统取代。电力线载波抄表系统无需敷设线路，从而其具有的独特优势将成为抄表系统的热门选择。
　　但由于低压电力线载波信道的特性，电力线载波抄表系统存在不少问题和不足，如抄收不稳定，实时性差，信道维护成本高等。为提高电力线载波抄表系统的易用性及降低系统成本，在工程运用中，需进一步对其进行工程应用上的方案优化设计。此外，基于电力线载波通信的抄表系统的路由实现方案是进一步提高抄表系统性能的关键技术之一，也是目前国内外研究的热点问题。
　　本论文首先阐述了电力线载波通信的概念及原理，分析了低压电力线载波信道的特性，并介绍了电力载波通信技术在远程抄表系统中的运用情况。随后简述了电力载波远程抄表系统的构造原理及功能，以及电力载波远程抄表系统的原中继路由方案。
　　利用低压抄表系统中一般常有多块电能表计置于同一个表计箱的特点，在每一表计箱中设一采集终端，由该采集终端采集多个电能表的数据，再经电力线通信方式向集中器发送数据。本文描述了采集终端的功能，介绍了其软硬件的设计原理。最后本文提出了一种新的电力载波抄表系统的中继路由解决方案，并通过仿真证明其的收敛性。同时证明其比原路由方案能更快的获取中继路由表，从而具有更好的性能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 国内外的研究现状

1．3．1 国外的研究动态

1．3．2 国内的研究动态

第2章 低压电力线抄表系统关键技术分析

2．1 低压电力线信道特性分析

2．1．1 输入阻抗特性

2．1．2 衰减特性

2．1．3 噪声特性

2．2 低压电力线载波调制技术分析

2．2．1 窄带调制技术

2．2．2 扩频通信技术

2．2．3 正交频分复用

2．3 低压配电网的结构分析

2．3．1 物理结构

2．3．2 逻辑结构

2．3．3 组网模型

2．4 低压电力线抄表系统架构分析

2．5 载波路由模块在低压电力线抄表系统中的作用

2．6 本章小结

第3章 电力载波远程抄表系统新架构解决方案设计和实现

3．1 抄表系统的系统构架的工程上的优化设计

3．1．1 电力载波集抄新系统示意图

3．1．2 数据采集终端(1带N)

3．2 数据采集终端硬件电路

3．2．1 微控制器(MCU)选型

3．2．2 系统总体原理图采集终端硬件功能示意图

3．2．3 抗干扰措施

3．3 数据采集终端软件设计

3．3．1 软件设计方法

3．3．2 软件组成及流程图

3．4 本章小结

第4章 电力载波集抄系统新中继路由方案的设计和仿真

4．1 新路由方案的设计应该注意到的问题

4．1．1 电力载波抄表系统中继路由技术的难点

4．1．2 实现电力载波抄表系统中继路由技术的可利用的资源

4．1．3 电力载波抄表系统中继路由技术的性能评价问题

4．2 新路由算法的实现流程思想

4．3 载波新中继路由模块的硬件设计

4．3．1 载波路由模块功能需求

4．3．2 总体设计

4．3．3 芯片选型

4．3．4 主控电路

4．3．5 FLASH电路

4．3．6 晶振电路

4．3．7 JTAG调试电路

4．3．8 串口电路

4．3．9 接口电路

4．4 中继路由算法的仿真分析

4．4．1 软件仿真平台介绍

4．4．2 软件仿真流程

4．3．3 仿真结果及分析

4．5 系统软件功能及运行情况简介

4．5．1 启停自动抄收功能情况

4．5．2 用电负荷曲线查询

4．5．3 线损分析

4．5．4 三相平衡分析

4．6 本章小结

第5章 载波路由模块的测试

5．1 硬件调试与测试

5．2 376．2协议功能测试

5．2．1 测试平台的搭建

5．2．2 功能测试

5．3 虚拟电力线网络实验测试

5．4 厂房环境实测

第6章 结论与展望

6．1 对论文的总结

6．2 未来展望

参考文献

致谢