李思嘉

（國網(wǎng)灤平縣供電公司，河北 承德 068250）

0 引言

在國家電網(wǎng)高速發(fā)展的今天，一戶一表的實(shí)現(xiàn)優(yōu)化了電能的合理化分配以及計(jì)價(jià)的公平性，供電局將直接負(fù)責(zé)對用戶電能的抄錄和計(jì)費(fèi)，但是隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)人工抄表的勞動(dòng)強(qiáng)度變得越來越大，而且誤差也隨之增加，因此需要借助現(xiàn)代化技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化抄表，讓電能管理走向智能化發(fā)展的道路?；陔娏d波通信技術(shù)的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)利用現(xiàn)有電力線作為媒介進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，依托電力線網(wǎng)絡(luò)，不需要重新布線，相對于窄帶電力線通信其最大優(yōu)勢是數(shù)據(jù)傳輸和信息交換速率高、雙向傳輸、傳輸穩(wěn)定性高，可擴(kuò)展性強(qiáng)[1-2]。本文研究的基于電力載波通信技術(shù)的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)，將用戶端的電表信息通過電力載波通信的方式進(jìn)行傳輸，有效的實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程智能化操控，并且具有抄錄速度快，計(jì)算精度高等優(yōu)勢，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 電力載波通信技術(shù)特性評價(jià)

電力載波通信技術(shù)利用配電網(wǎng)線路作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇?，主要工作原理是將?shù)據(jù)信息調(diào)制到一個(gè)高頻載波上，然后經(jīng)過功率放大并耦合在電網(wǎng)線路上傳輸至接收機(jī)設(shè)備，接收機(jī)通過濾波、分離處理，將解調(diào)后的電信號還原成數(shù)字信號完成通信傳輸。遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)中利用該技術(shù)可以輕松實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)的收集和統(tǒng)計(jì)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性[3-4]。電力載波通信技術(shù)的特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：

1.1 投資成本低

電力載波通信技術(shù)可以利用配電網(wǎng)線路進(jìn)行信息傳輸和數(shù)據(jù)交換，電網(wǎng)線路完全由電力部門掌控，不用額外輔射通信線路，有效提升了現(xiàn)有資源的利用率，降低了投資成本，并且方便電力部門進(jìn)行管理。

1.2 適用范圍廣

電網(wǎng)線路具有較強(qiáng)的適用性，人們的生活、工作離不開電能，這就意味著電網(wǎng)線路會(huì)覆蓋任何一個(gè)地區(qū)，這是有線通信網(wǎng)絡(luò)所無法比擬的優(yōu)勢。借助這一特點(diǎn)，可以輕松滲入每一戶用電家庭，實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)的自動(dòng)抄錄，為電網(wǎng)智能化升級提供了廣闊的發(fā)展空間。

1.3 接入方式便捷

電力載波通信技術(shù)依靠電網(wǎng)線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，不用進(jìn)行撥號上網(wǎng)，通電的過程中就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，具有較強(qiáng)的靈活性和便捷性[5]。電力載波通信的傳輸速率是衡量通信質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。在電網(wǎng)線路中進(jìn)行信息傳輸，需要關(guān)注阻抗、噪聲等干擾源的影響，電網(wǎng)信道中的干擾源具有廣泛性和無規(guī)律性，導(dǎo)致信號在傳輸過程中會(huì)產(chǎn)生不同程度的衰減會(huì)和畸變。這些都給電力載波通信技術(shù)的發(fā)展造成一定的困擾，因此，需要有效解決通信干擾，提升電力線通信質(zhì)量。現(xiàn)階段，常用的方式是擴(kuò)頻通信和窄帶通信兩種形式。其中窄帶通信對于信道帶寬有嚴(yán)格要求，不得高于56kbps，窄帶通信僅適用于少量文字信息的傳輸，但是在技術(shù)成本方面具有較大優(yōu)勢，容易實(shí)現(xiàn)；擴(kuò)頻通信技術(shù)主要是擴(kuò)展頻譜通信，使用一個(gè)獨(dú)立并且隨機(jī)的碼序列，用編碼及調(diào)制的方法擴(kuò)展頻譜，該頻譜與傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息無關(guān)，接收端進(jìn)行相關(guān)同步解擴(kuò)及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)，擴(kuò)頻通信可以有效提升傳輸速率，但是投資成本較高。

2 遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

基于電力載波通信技術(shù)的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)整體采用模塊化設(shè)計(jì)，具有高可靠性和可維護(hù)性特點(diǎn)，該系統(tǒng)可以將用戶端的水電氣熱等能源數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、自動(dòng)結(jié)算，遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)，智能收費(fèi)等功能應(yīng)用結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了用戶端用電設(shè)備的智能化管理和預(yù)付費(fèi)等功能[6]?；陔娏d波通信技術(shù)的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)在對用戶端的水電氣熱等能源數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集的過程中，計(jì)量芯片和輔助電路完成用電設(shè)備數(shù)據(jù)信息的采集和整理，單片機(jī)負(fù)責(zé)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)信息，并且通過RS-485通信方式傳輸至中繼器，中繼器接收到電能數(shù)據(jù)采樣信息后，可以將該信息進(jìn)行調(diào)制并且通過電力載波通信技術(shù)進(jìn)行傳輸?？刂剖彝ㄟ^計(jì)算機(jī)軟件對傳輸信號進(jìn)行解調(diào)，并且讀取其中的各項(xiàng)電表數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)對電能的集中管理。基于電力載波通信技術(shù)的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)包括電表設(shè)備、中繼站、計(jì)算機(jī)三部分。電表設(shè)備包括電能計(jì)量、數(shù)據(jù)顯示以及RS-485通信，主要負(fù)責(zé)進(jìn)行電量采集、電量數(shù)據(jù)顯示和輸出功能，將用戶端的電流、電壓信息傳輸中單片機(jī)數(shù)據(jù)端口，并且通過液晶屏進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，然后再由單片機(jī)通過RS-485通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。中繼站的作用是信息的接收和轉(zhuǎn)發(fā)，是連接電表設(shè)備和計(jì)算機(jī)的重要橋梁，中繼站可以對信號進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制進(jìn)行放大，確保信息傳輸?shù)馁|(zhì)量，配合外圍電路，構(gòu)成遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表通信總線。計(jì)算機(jī)則是對電表采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析生成繳費(fèi)清單，并導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對用戶端電能情況的監(jiān)測[7-8]。數(shù)據(jù)庫可以對所有的信息進(jìn)行分類整理，為電能的合理分配提供重要參考。

2.2 中繼站通訊設(shè)計(jì)

中繼站是遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的通信主體，由電力載波通信芯片和微處理器構(gòu)成，通過RS-485通信方式進(jìn)行信息傳輸和數(shù)據(jù)交換/中繼站扶著管理中心計(jì)算機(jī)和電力載波模塊之間的聯(lián)系，完成用戶端電流、電壓數(shù)據(jù)傳輸工作，經(jīng)過電力載波模塊調(diào)制后進(jìn)行傳輸，在多個(gè)中繼站共同工作的情況下，每個(gè)中繼站之間的通信距離為800～1000m，電力負(fù)載直接影響著通信距離，通過中繼站對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解調(diào)，然后傳輸至上位機(jī)數(shù)據(jù)庫中。

2.3 電力載波通信模塊設(shè)計(jì)

基于電力載波通信技術(shù)的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)通過電力線或同軸電纜線透傳RS-485/RS-232進(jìn)行通信，電力載波通信模塊接口兼容EIA/TIA的RS-232C、RS-485標(biāo)準(zhǔn)，RS-485以及RS-232全雙工通信，數(shù)據(jù)傳輸速率為115200bps，擁有單一電源供電，并且有專用的外部接口負(fù)責(zé)電力線路的耦合?；陔娏d波通信技術(shù)的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)在原有的HD-PLC芯片技術(shù)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化升級出了一款帶有RS-485/RS-232接口和以太網(wǎng)接口的HD-PLC高速率電力載波通訊模塊UT-6204-PLC，該模塊極大地提升了數(shù)據(jù)傳輸和信息交換的效率。此外，UT-6204-PLC還具有超強(qiáng)的抗干擾能力，功耗低，傳輸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，適用于一些電網(wǎng)較為惡劣的環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)RS-485/232以及以太網(wǎng)信號在電力線或者是同軸電纜線上的透明傳輸。

3 結(jié)論

綜上所述，基于電力載波通信技術(shù)的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)是以實(shí)用性為設(shè)計(jì)原則，有效利用電網(wǎng)線路實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化管理。電力載波通信技術(shù)是利用配電網(wǎng)線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和信息交換，可以在現(xiàn)有的電網(wǎng)線路中進(jìn)行電能數(shù)據(jù)的收集和統(tǒng)計(jì)，并且進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的顯示和傳輸，降低了人工操作造成的誤差，提高了電力系統(tǒng)自動(dòng)化管理水平，給人們的生活帶來了極大的便利。