CN103368610A

CN103368610A - 一种电力系统用台区智能组网仪

Info

Publication number: CN103368610A
Application number: CN2013103314364A
Authority: CN
Inventors: 张革; 郑思; 彭宏; 张志杰; 刘仲英; 朱江
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2013-10-23

Abstract

本发明公开了一种电力系统用台区智能组网仪，包括，电力载波模块、485通讯模块、电源模块和上位计算机，电力载波模块与交流220V市电电网相互电连接，并通过485通讯模块与上位计算机相互电连接，电源模块为电力载波模块和485通讯模块提供电力。有益效果是，利用载波技术改变原来只接收或只下发的单向通讯方式，采用先广播下发搜索指定，然后，智能电表逐个上传自已的表号给自动组网仪的技术方案，实现在不停电条件下利用载波信号对低压台区下安装的智能电表自动采集表号，有效提高了用户用电信息数据采集的准确性和工作效率。

Description

一种电力系统用台区智能组网仪

技术领域

本发明涉及一种电力系统使用的组网仪；特别是涉及一种台区智能组网仪。

背景技术

目前电力系统中低压用电信息采集系统的低压通信介质，主要采用低压电力线，并利用低压载波通信技术进行数据的采集。这种用电信息采集系统，首先通过对低压台区的电力线网络结构进行核查，然后，人工将台区内所有在装智能电表的载波表号进行手工采集，形成低压台区拓普结构网；将智能电表的表号、户号对应关系电子表格输入计算机用电管理系统中，并由采集主站下发到台区集中器中，最终形成低台区智能电表的采集、调试工作。

但电力系统中的低压用电信息采集成功率并不高，其主要是由于人工核对低压台区拓普结构存在两大问题：

一是工作效率较低；目前，低压电力网络的核查工作主要以人工操作为主，两名有经验的工作人员对楼房地区每天核对量不超过5个台区，平房不超过2个台区，对相对低压互带及地理环境较乱的电缆台区的效率更低。

二是用电信息采集准确性较差；由于受到低压线路切改、地理图纸不详、地埋线走向不清等因素的影响，低压智能电表拓普结构图往往不能准确地绘制出全部的电表信息，如果采用停电核对台区的方式，虽然用电信息采集相对准确，但会引起用户的不满和投诉。

目前，低压用电信息采集存在的主要缺陷在于，人工对低压台区所带智能表的对应关系确立的不完全，且效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种对低压台区下安装的智能电表自动采集表号的台区智能组网仪。

本发明所采用的技术方案是，一种电力系统用台区智能组网仪，包括，电力载波模块、485通讯模块、电源模块和上位计算机，所述的电力载波模块与交流220V市电电网相互电连接，并通过485通讯模块与上位计算机相互电连接，所述的电源模块为电力载波模块和485通讯模块提供电力。

所述的电源模块的VAD直流电源,采用自耦变压器直接降压整流、线性稳压的供电方式，其参考地端GND接到三相交流电源的中线N上，以使得分别接到不同相线的用户电能测量电路能够共用一组电源；电力载波模块和485通讯模块的电源 Vcc和V485，两组电源分别采用相互隔离的变压器降压整流、线性稳压的供电方式。

所述电力载波模块包括型号为AFE3361CD的处理模拟前端集成电路、PLCI36C载波集成电路和MIC24C02　EEPROM集成电路；485通讯模块包括型号为MAX232CPE的串口数据接收功能集成电路和LB184接口集成电路。

本发明的有益效果是，利用载波技术改变原来只接收或只下发的单向通讯方式，采用先广播下发搜索指定，然后，智能电表逐个上传自已的表号给自动组网仪的技术方案，实现在不停电条件下利用载波信号对低压台区下安装的智能电表自动采集表号，有效提高了用户用电信息数据采集的准确性和工作效率。

附图说明

图1是本发明智能组网仪的组成方框示意图；

图2是本发明智能组网仪电源模块的电原理图；

图3是智能组网仪电力载波模块的处理模拟前端集成电路电原理图；

图4是智能组网仪电力载波模块的载波和存储电路电原理图；

图5是本发明智能组网仪485通讯模块的电原理图。

图中：

10、电力载波模块 20、485通讯模块

30、电源模块　 40、上位计算机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1所示，本发明一种电力系统用台区智能组网仪，包括，电力载波模块10、485通讯模块20、电源模块30和上位计算机40，所述的电力载波模块10与交流220V市电电网相互电连接，并通过485通讯模块20与上位计算机40相互电连接，所述的电源模块30为电力载波模块10和485通讯模块20提供电力。

如图2所示，所述的电源模块30的VAD直流电源,采用自耦变压器直接降压整流、线性稳压的供电方式，其参考地端GND接到三相交流电源的中线N上，以使得分别接到不同相线的用户电能测量电路能够共用一组电源；电力载波模块10和485通讯模块20的电源 Vcc和V485，两组电源分别采用相互隔离的变压器降压整流、线性稳压的供电方式。

所述电力载波模块10包括型号为AFE3361CD的处理模拟前端集成电路、PLCI36C载波集成电路和MIC24C02　EEPROM集成电路；485通讯模块20包括型号为MAX232CPE的串口数据接收功能集成电路和LB184接口集成电路。

本发明可以兼容鼎信和东软两种通信模块。

本发明的工作原理是，利用智能电表可以发送载波信号的功能，在市电低压网络中，由上位计算机，对台区智能动组网仪下发搜索表号的命令，台区智能组网仪在收到启动搜索表号的命令后，会向市电低压网络发起一个广播命令，收到命令的智能电表会将自己的表号，通过市电低压网络回报给台区自动组网仪，台区自动组网仪再通过串口，把搜到的表号传送给上位计算机，通过上位计算机可以将表号导出。

具体使用时，将台区智能组网仪接到变压器附近的三相四线上。打开上位计算机，通过串口与台区智能组网仪连接。

勾选“激活载波从节点主动注册”复选框，持续时间可以根据现场环境设置，一般可以写120分钟，点击“开始通信”。通过“查看上报节点”窗口，可以查看和导出搜到的智能电表号。本发明可以兼容鼎信和东软两种通信模块。

如图3和图4所示，电力载波模块主要由处理模拟前端集成电路AFE3361CD 、载波集成电路PLCI36C和EEPROM集成电路MIC24C02组成。处理模拟前端集成电路AFE3361CD内含混频电路，限幅放大电路、鉴频电路和信号整形电路。1脚是本振信号输入脚，它由载波集成电路PLCI36C的12脚发出185K标准的数字信号。并联谐振电路形成185K的正弦波形，给混频电路提供本级振荡信号，与16脚来自电力线的270K信号混频，由3脚输出455K混频信号，送入5脚即下一级的限幅放大电路，恢复后的音频信号由9脚输出，经电阻R10和电容C22整形后，通过电阻R7和电容C21送入10脚电压比较器，11脚为比较器的输出，进行脉冲整形；电压比较器的放大倍数由R8决定，经过处理后的信号由13脚输出，载波集成电路PLCI36C的2脚输入信号，由载波集成电路内部进行信号的处理，至此，完成了接收信号的处理任务。经过载波集成电路PLCI36C的处理后的信号，由13脚发出，此时，经过调制后的载波数字信号（频率为270K）经电阻R4送入三极管T3进行放大并变换成正弦交流波形；电感L5和电容C8组成并联谐振网络，相对于270KHz其阻抗无穷大，阻止载波信号向电源的泄漏，另一方面电感L5又给三极管T3提供工作电压，保证三极管T3正常工作。放大后的信号经电容C9耦合至中周的4脚，经中周进行阻抗变换并耦合，信号的幅度较放大电路三极管T3的集电极C级有所降低，经电容C11、C12将调制过的270K信号发往市电低压网络。在这里电容C11、C12和中周等组成信号的接收和发送电路，是传递信号的一个双向通道。为了存储分段计费的时段、费率、用电量、电度表的地址等信息，同时，为了降低故障发生的概率，保证断电后电量数据不丢失，需要配置擦写次数较高、存储容量较大的EEPROM ，因为系统为多用户的电表系统，且每户的电量数据用六字节来表示，因此在写用户电量时，需要根据电能表的容量选择不同擦写次数的EEPROM芯片。同时，由于在电表正常运行过程中，需要经常改写电量（每增加0.1度改写一次电量），因此，要采用擦写次数较高、存储容量大的EEPROM, 本发明选用MIC24C02。

如图5所示，485通讯模块20主要由串口数据接收功能集成电路MAX232CPE和接口集成电路LB184（MAX485）组成。实现串口通讯功能驱动与串口数据接收功能，串口数据接收功能集成电路MAX232CPE必须+5V 电源才会工作。主要用在外围设备中起到与计算机或单片机进行串口通讯， MAX232CPE完成232电平与TTL电平转换，提供一个本地接口，为调试和维护提供方便。T1 OUT接DB9的RS2脚，R2 IN接DB9的RS3脚，PLC-RXD和PLC-TXD是RS232电平，为标准串口电平。数据可以从串口输入到载波集成电路PLCI36C中的TXD和RXD，13脚SSCOUT的数据通过三极管T1传送出去。　　接口集成电路LB184（MAX485）是一种RS－485集成电路, 采用单一电源+5 V工作，额定电流为300 μA，采用半双工通讯方式。它完成将TTL电平转换为RS－485电平的功能。接口集成电路LB184（MAX485）的结构和引脚都非常简单,内部含有一个驱动器和接收器。RO和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端，与单片机连接时只需分别与单片机的RXD和TXD相连即可；/RE和DE端分别为接收和发送的使能端，当/RE为逻辑0时，器件处于接收状态；当DE为逻辑1时，器件处于发送状态，因为MAX485工作在半双工状态，所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可；A端和B端分别为接收和发送的差分信号端,当A引脚的电平高于B时，代表发送的数据为1；当A的电平低于B端时，代表发送的数据为0。在与单片机连接时接线非常简单。只需要一个信号控制接口集成电路LB184（MAX485）的接收和发送即可。　　可以通过串行口取电，可以驱动串口数据接收功能集成电路MAX232CPE（16）和接口集成电路LB184（MAX485）实现通信。没加负载时电压有5.16V，加负载后降制3V左右。

本发明通过利用载波技术改变原来只接收或只下发的单向通讯方式，采用先广播下发搜索指定，然后，智能电表逐个上传自已的表号给自动组网仪的技术方案，实现在不停电条件下利用载波信号对低压台区下安装的智能电表自动采集表号，有效提高了用户用电信息数据采集的准确性和工作效率。

通过现场实验，均能准确的自动采集出台变所安装的全部用户智能表号，其中，还能自动校验出原人工核表时的漏户。该仪器特别适用于低压互带台区智能表的自动组网需求；大幅度提高工作效率。

Claims

1.一种电力系统用台区智能组网仪，其特征在于，包括，电力载波模块（10）、485通讯模块（20）、电源模块（30）和上位计算机（40），所述电力载波模块（10）与交流220V市电电网相互电连接，并通过485通讯模块（20）与上位计算机（40）相互电连接，所述电源模块（30）为电力载波模块（10）和485通讯模块（20）提供电力。

2.根据权利要求1所述的一种电力系统用台区智能组网仪，其特征在于，所述电源模块（30）的VAD直流电源,采用自耦变压器直接降压整流、线性稳压的供电方式，其参考地端GND接到三相交流电源的中线N上，以使得分别接到不同相线的用户电能测量电路能够共用一组电源；电力载波模块（10）和485通讯模块（20）的电源 Vcc和V485，两组电源分别采用相互隔离的变压器降压整流、线性稳压的供电方式。

3.根据权利要求1或2所述的一种电力系统用台区智能组网仪，其特征在于，所述电力载波模块（10）包括型号为AFE3361CD的处理模拟前端集成电路、PLCI36C载波集成电路和MIC24C02　EEPROM集成电路；485通讯模块（20）包括型号为MAX232CPE的串口数据接收功能集成电路和LB184接口集成电路。