CN103268697A

CN103268697A - Pmi电力系统智能抄表集控系统及其教学实验平台

Info

Publication number: CN103268697A
Application number: CN2013101914392A
Authority: CN
Inventors: 吴怀岗; 王恩荣; 吉同舟; 高翔; 张海龙
Original assignee: Nanjing Normal University
Current assignee: Nanjing Normal University
Priority date: 2013-05-21
Filing date: 2013-05-21
Publication date: 2013-08-28

Abstract

本发明公开了一种PMI电力系统智能抄表集控系统以及基于该系统的电力系统智能抄表教学实验装置。PMI电力系统智能抄表集控系统包括电源系统、采集器单元、集中器单元、电表、模拟电表、GPRS无线通讯模块、载波通讯模块、以太网通讯模块、LCD显示屏、状态指示灯模块和主站系统，实现了轻便、灵活的远程自动抄表功能。电力系统智能抄表教学实验装置包括：实验台台体、PMI电力系统智能抄表集控系统、实验面板屏和计算机，适用于相关课程的实验教学，培养电力专业的本科、硕士研究生的实践技能，同时也可作为电力专业技术人员上岗培训平台的实践装置。

Description

PMI电力系统智能抄表集控系统及其教学实验平台

技术领域

本发明涉及电力系统自动化领域，特别是涉及电力系统智能抄表技术。

背景技术

电力系统的智能抄表技术是将数据自动采集、传输通讯与集中处理应用于电力供应和管理中的一项新技术，从根本上能够解决传统的人工抄表导致的种种弊端。目前已有的电力载波集中抄表系统相关装置，比较成熟的分别是GPRS集中器和采集器、以太网集中器和采集器两种。但它们主要存在以下明显缺陷：(1)远程通讯采用GPRS通讯，受信号强度影响，通讯费用高，不利于大量使用；(2)装置采用重新拉入专网线路的方式，施工量大。

针对上述缺点，可以采用电力线载波方法，即以电力线路为传输通道，通过载波的方式将模拟信号或者数字信号进行高速传输，该方法具有通道可靠性高、路由合理、可同时复用远动信号的优点，是唯一不需要线路投资的有线通信方式，目前在电力系统当中，电力线载波通讯技术已经有了比较广泛的应用：低压载波、高压载波、超窄带载波、宽带电力线载波、扩频技术、DNA克隆技术等许多的技术应用于电力线载波通讯当中，形成了多样化的载波通讯产品与技术，每个技术都有其自身的优缺点和传输特性，并且在一定的领域得到广泛的应用。

发明内容

为克服传统人工抄表模式的低效率和不确定性以及上述已有电力载波集中抄表系统的缺陷，本发明提供一种轻便、灵活的远程自动抄表系统，还提供基于该系统的教学实验平台，适用于相关课程的实验教学，培养学生的实践技能，同时也可作为电力专业技术人员上岗培训平台的实践装置。

本发明的PMI电力系统智能抄表集控系统采用的技术方案为：

集控系统包括电源系统、采集器单元、集中器单元、电表、模拟电表、GPRS无线通讯模块、载波通讯模块、以太网通讯模块、LCD显示屏、状态指示灯模块和主站系统，采集器单元通过RS-485总线对电表的各种数据进行抄读和处理分析后发送到载波通道上去，同时也执行载波通道上接受到的有效命令，该处理单元下行通道通过标准的RS-485接口和电表相连接，上行通道通过载波通讯模块实现与集中器单元的数据通讯；集中器单元通过载波通道向采集器单元传送抄表命令，对电表的各种数据进行抄读和分析处理后保存到集中器单元内部的Flash内存中去，同时也执行上行通道上接受到的有效命令，该处理单元下行通道通过载波通道和采集器单元相连，或者通过标准的RS-485接口和模拟电表直接连接，上行通道通过以太网通讯模块或GPRS无线通讯模块与主站系统进行数据通讯；模拟电表模块，用于实现三相交流电压电流信号的采样，进行用户用电的计量。

主站系统软件用来显示用户所有采集电参数的实时数据和冻结数据；LCD液晶显示部分能够显示每户用户的用电量，实时电压、电流、功率因数、正反向有功电能、正反向无功电能的采样，以及用户控制是否正常的情况。

本发明公开的电力系统智能抄表集控教学实验装置，主要包括：实验台台体、PMI电力系统智能抄表集控系统、实验面板屏和计算机，实验台台体用于承载硬件设备，实验面板屏和计算机用于操作人员操作所述实验装置以及观察相关数据。采用该实验装置，相关专业学生及电力行业技术人员能够直观地学习系统操作，通过实际操作加深对PMI电力系统智能抄表集控系统的原理理解。

本发明具有以下优点：

1、PMI电力系统智能抄表集控系统，通过把用户计量设备的数据用载波方式传送给集中器，进而传给主站，实时方便地实现电能计量数据自动采集、传输和处理的电能计量自动抄表系统，结构简单，便于能效管理，实现抄表自动化。

2、PMI电力系统智能抄表集控系统，采用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术，不需要重新架设网络，只需通过传统电线就能进行数据传递。

3、PMI电力系统智能抄表集控系统，采用RJ45以太网或GPRS公网通道，实现了与上位机分析软件的实时通讯，对现场的电力线路用电情况实时进行数据分析，分析实时性高、数据项全，以实现对线路上出现的问题进行及时处理。

4、电力系统智能抄表集控实验装置，安全可靠，接线全部在实验台面板上完成，不打断电力线进行采集，同时支持多种规约电能表，能够适应不同规约类型电表的电参数采集；布局合理、接口便于操作，并具有显示内容丰富的状态灯和液晶显示屏。

5、电力系统智能抄表集控实验装置，实验功能全、实验抄表种类多、可拓展性强。

附图说明

以下结合附图对本发明做详细说明：

图1是本发明中的PMI电力系统智能抄表集控系统原理图；

图2是本发明中的电力系统智能抄表教学实验平台示意图，图中，1-实验面板屏、2-实验台台体、3-采集器、4-电表组、5-隔离变压器、6-实验面板液晶、7-集中器、8-模拟电表及通信模块、9-计算机。

具体实施方式

本发明的PMI电力系统智能抄表集控系统用作计量实际电力用户用电情况时，在不产生通讯费用的情况下，对用户电表数据自动采集，以实现对居民用户电表抄表自动化。如图1，系统包括：电源，采集器，集中器，DL/T645-1997规约和DL/T645-2007规约的单相电能表，模拟电表，GPRS无线通讯模块和计算机，其工作原理及工作过程为：

1、电源给采集器单元、集中器单元、电表、模拟电表、GPRS无线通讯模块、载波通讯模块、以太网通讯模块、LCD显示和状态指示灯模块提供相应的直流工作电压的通断。

2、集中器建立一个消息队列，采用死循环查询消息队列中的内容，如果消息队列中有消息，那么就调用相应的函数进行处理；如果消息队列里没有内容，就进行低功耗等待。每个消息有两部分构值，消息值和期望的处理模块，每个处理模块都有一个函数。

3、采集器通过UART与载波模块的软件交互，载波模块附着于采集器上，在测试实际硬件时监测或是插入消息进行，在采集器CPU和载波模块CPU上编写测试代码实现。载波模块可通过demo板与PC机的串口调试助手实现对所有消息的监控；载波模块过程UART与测试宿主机进行数据交互，串口调试助手收到消息时，采集器将消息转换成串口序列输出。采集器在收到载波模块的数据时，分析得到测试命令序列，根据命令序列，调用不同的模块的调试接口，根据命令要求，调用对应的参数，实现调试处理。

4、模拟电表实现对当前的电流、电压、电量值等电参数数据的实时采集计算。模拟电表提供电流、电压、电量值等数据，通过RS-485总线抄回数据并进行实时数据值的更新。

5、以太网通讯模块用于接受主站和向主站传送数据的通道，模块电源采用单独控制，以避免对其它模块的影响，主CPU和模块通讯采用115200bps，能满足实时通讯不阻塞现象。底层驱动模块都有一个数据存储队列，用于存储待处理的数据，相应的，如果注册了处理完毕消息，驱动模块将数据处理完毕后，产生相应的消息发送到消息队列。底层驱动模块：如UART驱动、SPI驱动在Windows系统上建立模拟驱动实现。

在用作实验演示操作时，如附图2具体实现：

1、布置组建电力系统智能抄表集控实验装置；

2、在用户计量电表侧安装本装置；

3、通过RS-485总线与电表485接口相连接；

4、通过本装置配备的分析上位机软件可以观测到用户电表计量的相关数据，同时适合于统计和计算分析用户用电信息；

5、依照用户自拟定的实验课程内容和电力系统智能抄表集控实验装置的产品使用说明进行操作演示。

Claims

1.PMI电力系统智能抄表集控系统，包括电源系统、采集器单元、集中器单元、电表、模拟电表、GPRS无线通讯模块、载波通讯模块、以太网通讯模块、LCD显示屏、状态指示灯模块和主站系统，其特征在于，采集器单元通过RS-485总线对电表的各种数据进行抄读和处理分析后发送到载波通道上去，同时也执行载波通道上接受到的有效命令，该处理单元下行通道通过标准的RS-485接口和电表相连接，上行通道通过载波通讯模块实现与集中器单元的数据通讯；集中器单元通过载波通道向采集器单元传送抄表命令，对电表的各种数据进行抄读和分析处理后保存到集中器单元内部的Flash内存中去，同时也执行上行通道上接受到的有效命令，该处理单元下行通道通过载波通道和采集器单元相连，或者通过标准的RS-485接口和模拟电表直接连接，上行通道通过以太网通讯模块或GPRS无线通讯模块与主站系统进行数据通讯；模拟电表模块用于实现三相交流电压电流信号的采样，进行用户用电的计量。

2.根据权利要求1所述的PMI电力系统智能抄表集控系统，其特征在于，所述LCD显示屏用于显示每户用户的用电量、实时电压、电流、功率因数、正反向有功电能、正反向无功电能的采样以及用户控制是否正常的情况。

3.根据权利要求1或2所述的PMI电力系统智能抄表集控系统，其特征在于，所述主站系统显示用户所有采集电参数的实时数据和冻结数据。

4.基于权利要求1所述PMI电力系统智能抄表集控系统的教学实验装置，其特征在于，该实验装置包括实验台台体、所述PMI电力系统智能抄表集控系统、实验面板屏和计算机，实验台台体用于承载硬件设备，实验面板屏和计算机用于操作人员操作所述实验装置以及观察相关数据。