陳孫甫

摘 要：對(duì)于HPLC通信技術(shù)而言，如今已經(jīng)擁有一個(gè)較為成熟的技術(shù)體系，且擁有一個(gè)較長(zhǎng)的應(yīng)用時(shí)間，因此其被廣泛應(yīng)用到電力行業(yè)當(dāng)中。本文將分別從整體架構(gòu)、硬件體系、通信協(xié)議以及主站軟件等層面出發(fā)，對(duì)基于HPLC通信技術(shù)的用電信息采集系統(tǒng)展開(kāi)設(shè)計(jì)，以期為有關(guān)部門(mén)提供可靠參考。

關(guān)鍵詞：HPLC通信技術(shù);用電信息;采集系統(tǒng)設(shè)計(jì);用電控制;OFDM

引言：當(dāng)前我國(guó)電力全采集以及全覆蓋已經(jīng)得以實(shí)現(xiàn)。在采集用電信息階段，以電力線載波通信為基礎(chǔ)的用電采集，由于自身在成本、通信傳輸?shù)乃俾实确矫婢哂幸欢▋?yōu)勢(shì)，在如今電力傳輸?shù)难芯款I(lǐng)域中，屬于重點(diǎn)研究問(wèn)題。對(duì)于廣大電力企業(yè)來(lái)說(shuō)，其在運(yùn)維管理越來(lái)越多智能電表的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)此技術(shù)加以充分利用來(lái)采集數(shù)據(jù)信息。

1整體架構(gòu)

文中所構(gòu)建系統(tǒng)的重要目的便是利用電力線通信載波技術(shù)來(lái)傳輸智能電表信息數(shù)據(jù)。在以往的構(gòu)建過(guò)程中，此類(lèi)系統(tǒng)主要包括以下3部分，即主站系統(tǒng)層、采集設(shè)備層以及通信信道層：

（1）主站系統(tǒng)層重點(diǎn)包含了前置服務(wù)器以及磁盤(pán)陣列;

（2）采集設(shè)備層包含了各種多功能表、采集器、轉(zhuǎn)變終端設(shè)備、集中器以及電能表等;

（3）通信信道層為終端通信與主站的信道，重點(diǎn)運(yùn)用了GPRS/CDMA公用網(wǎng)絡(luò)信道、光纖通信、以及230MHz的電力專(zhuān)用信道使通信得以完成。

文中系統(tǒng)關(guān)鍵目標(biāo)即借助OFDM+DSSS技術(shù)來(lái)采集電力信息數(shù)據(jù)，因此把主站系統(tǒng)層視為一類(lèi)以PC為基礎(chǔ)的軟件，并且于采集設(shè)備層使通信協(xié)議得以實(shí)現(xiàn)[1]。

2設(shè)計(jì)硬件體系

2.1整體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的主要硬件包含了載波模塊以及集中器控制模塊。

2.2設(shè)計(jì)載波模塊

在所設(shè)計(jì)的載波通信模塊當(dāng)中，系統(tǒng)的載波信號(hào)經(jīng)由耦合電路與電力線進(jìn)行連接，信號(hào)將由電力線想無(wú)緣低通濾波傳送，隨后通過(guò)有源濾波，向主控芯片傳送信號(hào)。

3設(shè)計(jì)通信協(xié)議

通信協(xié)議屬于文章分析重點(diǎn)，所以在分析通信協(xié)議各類(lèi)問(wèn)題的時(shí)候，文章的設(shè)計(jì)重點(diǎn)即物理層的通信協(xié)議，在此過(guò)程中主要的算法為OFDM+DSSS。運(yùn)用以上方法的關(guān)鍵原因在于低壓配網(wǎng)自身傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，一旦其對(duì)較寬直序的擴(kuò)頻信號(hào)加以占用，便會(huì)導(dǎo)致明顯的失真，所以一般會(huì)對(duì)多載波通信加以運(yùn)用，以便使所有載波只對(duì)較窄信道占用，并且對(duì)寬帶進(jìn)行全面利用。

3.1設(shè)計(jì)OFDM調(diào)制

將一幀信號(hào)（64個(gè)OFDM符組成）從工頻過(guò)零點(diǎn)位置發(fā)送，1/6周期為其發(fā)送時(shí)間。將有關(guān)參數(shù)相結(jié)合，便能夠獲得OFDM實(shí)際調(diào)制的參數(shù)。比如其最大工頻偏差是±2Hz，設(shè)定19.2ms為其周期，便能得到一周期中傳輸所耗時(shí)間是3.2，一共要傳輸?shù)腛FDM符號(hào)為64個(gè)，便能將每一個(gè)符號(hào)費(fèi)時(shí)計(jì)算出來(lái)，進(jìn)而按照以上數(shù)據(jù)得到OFDM調(diào)制方式多項(xiàng)參數(shù)。

3.2設(shè)計(jì)DSSS算法

若想使傳輸效率得以提升，則應(yīng)展開(kāi)直接序列的擴(kuò)頻調(diào)制操作。文章運(yùn)用的一幀信號(hào)（64個(gè)OFDM符組成），其擴(kuò)頻碼長(zhǎng)便是64。BPSK所有子載波就能獲得其所包括的一個(gè)碼片。需要注意的是，擴(kuò)頻之后OFDM含有信號(hào)64個(gè)，所以也應(yīng)該擴(kuò)解接收端的64個(gè)信號(hào)。

4設(shè)計(jì)主站軟件

4.1構(gòu)成軟件的功能模塊

4.1.1用電控制

此功能模塊的基礎(chǔ)為借助數(shù)據(jù)采集功能得到的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)來(lái)管控用戶(hù)的整體用電流程。利用此模塊可以使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)供電管理功能得以實(shí)現(xiàn)?？傮w來(lái)看，此功能模塊重點(diǎn)包含了4個(gè)組成部分，即負(fù)荷控制管理、限電控制管理、電費(fèi)控制管理與供電質(zhì)量控制管理。經(jīng)由分析用電數(shù)據(jù)信息可以明確用戶(hù)是否違法用電或者存在各種用電故障，同時(shí)利用此模塊對(duì)用戶(hù)展開(kāi)限電管控。另外，利用此模塊管理供電質(zhì)量，可以使供電質(zhì)量跟蹤和調(diào)整得以實(shí)現(xiàn)。開(kāi)展電費(fèi)管理工作的關(guān)鍵憑證，源自數(shù)據(jù)采集而得的電量信息數(shù)據(jù)，基于此數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算用戶(hù)的電費(fèi)。

4.1.2采集管理

此功能模塊屬于采集用電信息系統(tǒng)的關(guān)鍵功能，處于核心地位，其對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的輸入會(huì)產(chǎn)生決定性影響。所以，要求系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的功能應(yīng)當(dāng)擁有實(shí)時(shí)性以及精準(zhǔn)性等特征，方能使系統(tǒng)采集用電信息時(shí)輸入數(shù)據(jù)信息的實(shí)際需求得到滿(mǎn)足。此項(xiàng)功能重點(diǎn)包含了兩類(lèi)采集數(shù)據(jù)的方式，即定時(shí)采集以及實(shí)時(shí)采集：

（1）定時(shí)采集：借助對(duì)采集的間隔進(jìn)行設(shè)定，從而讓采集用電信息的系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)展開(kāi)自動(dòng)采集，隨后加以?xún)?chǔ)存;

（2）實(shí)時(shí)采集：獲得當(dāng)前終端設(shè)施的具體數(shù)據(jù)，多被用到定點(diǎn)采集用電信息操作中。

然而應(yīng)該注意，第二種采集方式應(yīng)該在采集操作正式開(kāi)始前預(yù)先設(shè)定此次采集數(shù)據(jù)的開(kāi)采時(shí)間、周期以及采集點(diǎn)等重要參數(shù)，同時(shí)還要控制采集時(shí)間超過(guò)15min。如果因?yàn)橥ㄓ崋?wèn)題或者網(wǎng)絡(luò)故障導(dǎo)致系統(tǒng)不能自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，該模塊還能支持人工進(jìn)行補(bǔ)錄。

4.1.3數(shù)據(jù)管理

此功能模塊的關(guān)鍵作用是管理系統(tǒng)所采集用電信息數(shù)據(jù)。通常系統(tǒng)在采集完數(shù)據(jù)信息后，該模塊會(huì)經(jīng)由篩選、儲(chǔ)存和統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，從而得到數(shù)據(jù)的高層語(yǔ)義，進(jìn)而將其提供給跟蹤分析數(shù)據(jù)變化狀況的工作當(dāng)中。此功能模塊在采集用電信息的系統(tǒng)當(dāng)中屬于最為關(guān)鍵的輸出數(shù)據(jù)模塊，其可以引導(dǎo)操作人員對(duì)大數(shù)據(jù)相應(yīng)規(guī)律加以掌握。該功能模塊構(gòu)成部分包括數(shù)據(jù)表報(bào)管理、數(shù)據(jù)篩查管理、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存管理和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析等[2]。

4.2結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)

對(duì)于采集用電信息的系統(tǒng)而言，其軟件部分主要包括了表現(xiàn)層、應(yīng)用層、服務(wù)層以及數(shù)據(jù)層。

結(jié)論：總體而言，以上設(shè)計(jì)思路能夠?yàn)閺V大電力企業(yè)用電信息采集工作的順利開(kāi)展提供可靠參考。將以上設(shè)計(jì)分析思路應(yīng)用于采集某個(gè)小區(qū)的用電信息過(guò)程中，不僅使小區(qū)的智能電表全面信息采集得以實(shí)現(xiàn)，更提升了自動(dòng)化的超表率，同時(shí)也能精準(zhǔn)定位偷用電的用戶(hù)，進(jìn)而使用電采集工作的效率得以提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]安飛霏.電力用戶(hù)用電信息采集系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D].河北科技大學(xué)，2019.

[2]高輝，虞小輝，孟顯海，等.基于用電信息采集系統(tǒng)的一體化多表集采方案設(shè)計(jì)[J].電器與能效管理技術(shù)，2018（21）：18-22.