一種遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力電網(wǎng)的電能計(jì)量的技術(shù)領(lǐng)域，具體的來(lái)說(shuō)，是一種遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表是利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)自動(dòng)將用戶(hù)的用電量記錄到抄表系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)中，并由軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，過(guò)去抄表員的工作全部由自動(dòng)抄表系統(tǒng)承擔(dān)。因此是一種不需要人員到現(xiàn)場(chǎng)，自動(dòng)化程度更高的新型抄表方式。遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)由自動(dòng)抄表裝置、通信媒體和供電部門(mén)營(yíng)業(yè)所計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)及相應(yīng)的軟件構(gòu)成。用于遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表的通信媒體主要有低壓線路載波、現(xiàn)場(chǎng)總線(包括RS485)、公用電話交換網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、無(wú)線電等。由于遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表自動(dòng)化程度高，準(zhǔn)確而及時(shí)，并且還有利于供電部門(mén)對(duì)負(fù)荷的管理，但常規(guī)的有線抄表系統(tǒng)不僅配線成本高，對(duì)于密集的用戶(hù)，布線還比較復(fù)雜，同時(shí)，也容易受電網(wǎng)中諧波涌流等干擾，導(dǎo)致抄表成本提高、計(jì)量不夠準(zhǔn)確以及存在安全隱串
■/Q1、O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)從上至下分為:主站、集中器、采集終端和電表。電表數(shù)據(jù)從電表一級(jí)一級(jí)向上傳，主站命令下達(dá)后，一級(jí)一級(jí)下傳命令，抄收到數(shù)據(jù)后再一級(jí)一級(jí)上傳。
[0004]主站是具有選擇終端并與終端進(jìn)行信息交換功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)備。在電力采集控制平臺(tái)系統(tǒng)中，主站包括前置機(jī)、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和采集控制管理軟件四個(gè)部分，而前置機(jī)則是直接和終端進(jìn)行通信的部分。
[0005]集中器是安裝于臺(tái)區(qū)變壓器低壓側(cè)，收集所有電能表的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行存儲(chǔ)的設(shè)備。接受主站數(shù)據(jù)上報(bào)的請(qǐng)求，轉(zhuǎn)發(fā)主站給采集器或電能表的命令，能管理該臺(tái)區(qū)的所有電能表和采集器，同時(shí)能和手持單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的設(shè)備。集中器作為配電變壓器低壓臺(tái)區(qū)的中心設(shè)備，是連通主站和客戶(hù)電能表的橋梁，一般每一配電變壓器低壓臺(tái)區(qū)配備一個(gè)集中器。
[0006]集中器的外圍電路主要包括電源電路，IXD電路、觸摸屏電路、按鍵電路，SD卡接口電路和USB接口電路，通信接口電路，并且支持模塊化擴(kuò)展采集終端是用于采集多個(gè)客戶(hù)電能表的電能量數(shù)據(jù)及相關(guān)用電信息，經(jīng)存儲(chǔ)處理(電能表凍結(jié)數(shù)據(jù))后通過(guò)信道將數(shù)據(jù)上傳到集中器，并能給客戶(hù)電能表下發(fā)集中器命令的設(shè)備。
[0007]采集終端，在具有樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)中，采集終端單元相當(dāng)于一個(gè)智能管理機(jī)。采集終端用來(lái)集中采集各電能表的采集模塊的電量信息并存儲(chǔ)，向上發(fā)送給集中器，并接受集中器或手抄器的指令。在集中抄表系統(tǒng)中，抄表模塊與采集終端可以結(jié)合起來(lái)使用，以計(jì)錄電能表的電量值，并轉(zhuǎn)換成電能表的電量信息，存儲(chǔ)在抄表模塊中，再通過(guò)通訊接口(如485總線方式)與采集終端相連。采集終端一次可以采集幾十個(gè)甚至上百個(gè)抄表模塊的數(shù)據(jù)，然后再將這些數(shù)據(jù)一并存儲(chǔ)在采集終端，根據(jù)集中器發(fā)來(lái)的指令，將數(shù)據(jù)傳送給集中器。而對(duì)于多功能智能電能表，由于其本身就帶有CPU和存儲(chǔ)功能，并具有RS485接口，因此可通過(guò)485總線直接與采集終端或集中器直接連接，但在采集終端或集中器中需安裝所抄電表的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。
[0008]按照采集終端和集中器之間通信信道分類(lèi)，有載波采集器、RS484采集器和無(wú)線采集器等類(lèi)型
上行通道是指集中器和主站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺?，根?jù)需要可為無(wú)線信道如GPRS / CDMA，也可為有線信道如PSTN和寬帶等，一般具有覆蓋面廣、傳輸信道公開(kāi)、通用的特點(diǎn)，集中器和主站之間的通信協(xié)議又稱(chēng)集中器上行通信規(guī)約。
[0009]下行通道是指集中器、采集器和客戶(hù)電能表之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺?，近程通信信道可以為S485總線、低壓電力線載波、無(wú)線或它們的混合，采用的數(shù)據(jù)交換協(xié)議為近程數(shù)據(jù)交換協(xié)議
集中器下行通過(guò)ZigBee方式和采集終端(或ZigBee表)進(jìn)行通信，對(duì)于距離較遠(yuǎn)或信號(hào)較弱的采集終端(或ZigBee表)節(jié)點(diǎn)，可以通過(guò)加裝中繼器的方式來(lái)保證整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的暢通。
[0010]電表采用電子式電表。電表本身帶有CPU和存儲(chǔ)功能并與集中抄表系統(tǒng)有同一傳輸規(guī)約，具有485接口，可直接與采集終端或集中器連接。
[0011]電表中還具有內(nèi)置式抄表模塊。內(nèi)置式抄表模塊裝在電能表里面，每個(gè)電能表一塊，結(jié)合不同的數(shù)據(jù)通訊方式將數(shù)據(jù)送到采集終端中。電能表的電量送入抄表模塊，轉(zhuǎn)換成電能表的電量信息，并存儲(chǔ)在抄表模塊中，然后等待上一級(jí)采集終端或集中器讀取電量信息。抄表模塊采用E2PROM存放抄表數(shù)據(jù)，在斷電時(shí)各電能表的電量數(shù)據(jù)不至于丟失。抄表模塊采用單片機(jī)系統(tǒng)，從而可以實(shí)現(xiàn)普通電表的分時(shí)計(jì)量。
[0012]電表的抄表模塊由諧波抑制模塊、保護(hù)電路、電能計(jì)量及控制模塊、通信模塊、電源模塊幾部分組成。
[0013]CT / PT從電網(wǎng)取得系統(tǒng)所需要的電壓或電流信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)所能接受的輸入范圍
在電網(wǎng)中存在大量非線性負(fù)載，這些諧波源使電網(wǎng)電流不再是正弦波，從而使電網(wǎng)電流產(chǎn)生畸變。高次諧波不但對(duì)電網(wǎng)會(huì)帶來(lái)危害，而且使電能計(jì)量裝置計(jì)量不準(zhǔn)，甚至損壞裝置。因此，采用諧波抑制電路在信號(hào)進(jìn)入系統(tǒng)計(jì)量前抑制諧波。
[0014]保護(hù)電路設(shè)置為當(dāng)信號(hào)經(jīng)過(guò)PT / CT、諧波抑制電路后流經(jīng)開(kāi)關(guān)電路，然后輸入電能計(jì)量芯片，開(kāi)關(guān)電路受電平控制，當(dāng)輸入高電平時(shí)接通，低電平截止。整流電路和開(kāi)關(guān)并聯(lián)，輸出接放大器反向輸入端，放大器正向輸入端接參考電壓。由于電能計(jì)量芯片的電流輸入端最大輸入為30mA，因此當(dāng)輸入超過(guò)30mA時(shí)開(kāi)關(guān)應(yīng)馬上斷開(kāi)。
[0015]為了防止系統(tǒng)在斷電的情況下抄表失靈，要求系統(tǒng)不能掉電。抄表系統(tǒng)自帶UPS電源作為后備電源，保證了系統(tǒng)可靠供電，供電電源在正常情況下，由電網(wǎng)供電，在電網(wǎng)停電時(shí)，由UPS電源(如充電的鋰離子電池)進(jìn)行供電，保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定在線工作，UPS電源在電網(wǎng)有電時(shí)，充電至飽和狀態(tài)，電網(wǎng)停電時(shí)，立即切換成由電池進(jìn)行供電。
[0016]在自動(dòng)抄表系統(tǒng)中，每個(gè)抄表模塊設(shè)為一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)。當(dāng)有新用戶(hù)安裝采集水、電、氣等使用量的表計(jì)，即有一個(gè)新節(jié)點(diǎn)要加入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)首先要廣播新節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)的消息，成功加入后就和其它節(jié)點(diǎn)一樣一直處于接收狀態(tài)。當(dāng)數(shù)據(jù)采集終端要采集用戶(hù)的數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)采集命令分組通知其要采集數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)。在發(fā)送采集命令分組之前要先尋找到要采集數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)即目的節(jié)點(diǎn)的路由信息，然后根據(jù)路由信息發(fā)送分組。由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)位置固定，節(jié)點(diǎn)之間也相對(duì)固定，當(dāng)所有的節(jié)點(diǎn)成功加入網(wǎng)絡(luò)后，則整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。
[0017]采用帶有電能計(jì)量芯片的抄表模塊，在抑制諧波和防止過(guò)電流對(duì)系統(tǒng)沖擊的前提下，可以對(duì)電壓、頻率、有功功率、有功等進(jìn)行測(cè)量、計(jì)算和存儲(chǔ)，在微處理器的控制下對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后向上級(jí)系統(tǒng)發(fā)送。同時(shí)，各抄表模塊構(gòu)成傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線組網(wǎng)，從而可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中上傳，系統(tǒng)維護(hù)、故障檢修和擴(kuò)充都更容易。，最后，終端電表數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在主戰(zhàn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，配有專(zhuān)門(mén)系統(tǒng)軟件，具有自動(dòng)抄表，數(shù)據(jù)處理，信息分析統(tǒng)計(jì)等功能。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明一種遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1所示，一種遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)從上至下分為:主站、集中器、采集終端和電表。電表數(shù)據(jù)從電表一級(jí)一級(jí)向上傳，主站命令下達(dá)后，一級(jí)一級(jí)下傳命令，抄收到數(shù)據(jù)后再一級(jí)一級(jí)上傳。
[0020]主站是具有選擇終端并與終端進(jìn)行信息交換功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)備。在電力采集控制平臺(tái)系統(tǒng)中，主站包括前置機(jī)、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和采集控制管理軟件四個(gè)部分，而前置機(jī)則是直接和終端進(jìn)行通信的部分。
[0021]集中器是安裝于臺(tái)區(qū)變壓器低壓側(cè)，收集所有電能表的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行存儲(chǔ)的設(shè)備。接受主站數(shù)據(jù)上報(bào)的請(qǐng)求，轉(zhuǎn)發(fā)主站給采集器或電能表的命令，能管理該臺(tái)區(qū)的所有電能表和采集器，同時(shí)能和手持單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的設(shè)備。集中器作為配電變壓器低壓臺(tái)區(qū)的中心設(shè)備，是連通主站和客戶(hù)電能表的橋梁，一般每一配電變壓器低壓臺(tái)區(qū)配備一個(gè)集中器。
[0022]集中器的外圍電路主要包括電源電路，LCD電路、觸摸屏電路、按鍵電路，SD卡接口電路和USB接口電路，通信接口電路，并且支持模塊化擴(kuò)展。
[0023]采集終端是用于采集多個(gè)客戶(hù)電能表的電能量數(shù)據(jù)及相關(guān)用電信息，經(jīng)存儲(chǔ)處理(電能表凍結(jié)數(shù)據(jù))后通過(guò)信道將數(shù)據(jù)上傳到集中器，并能給客戶(hù)電能表下發(fā)集中器命令的設(shè)備。
[0024]采集終端，在具有樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)中，采集終端單元相當(dāng)于一個(gè)智能管理機(jī)。采集終端用來(lái)集中采集各電能表的采集模塊的電量信息并存儲(chǔ)，向上發(fā)送給集中器，并接受集中器或手抄器的指令。在集中抄表系統(tǒng)中，抄表模塊與采集終端可以結(jié)合起來(lái)使用，以計(jì)錄電能表的電量值，并轉(zhuǎn)換成電能表的電量信