CN105261196A - 一种基于twacs的农村电网自动抄表系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于TWACS的农村电网自动抄表系统，包括主站控制单元、传输通道单元和监测终端单元；主站控制单元安装在变电站；传输通道单元通过电网中的电力线路来传输出入站信号；监测终端单元安装在终端配电变压器的低压侧，用来采集用电设备的各种参数以及工业生产的参数，然后按照通信协议调制并发送电流信号，同时负责接收检测解调出站信号，分析出主站发送的命令。本发明采用基于双向工频通信技术，利用电力线路进行数据传输，可以跨越变压器进行传输，拥有传输距离远，成本低等优点，非常适合农村配网用电信息采集的项目的实施。
Description
技术领域
本发明涉及电网自动抄表领域，特别是一种电网自动抄表系统。
背景技术
由于城乡电网改造工程的进行，一户一表制进一步普及，相当数量的农村用户将融入智能电网。原来存在于城镇电网的问题同样也会影响农村电网。而且，不同于城镇居民小区，农村的居民用户位置相对分散，居民建房不会经过统一规划，位置分布七零八落。所以，针对城镇电网设计的自动抄表系统难以适应农村电网的现状。但是，可以根据城镇电网自动抄表系统建设的经验，来设计农村电网抄表系统。为了适应国内农村电力用户的分布特点，以及基础设施落后和地形复杂的问题，必须要研发一种专门的农村自动抄表系统。目前农村电网一个月查一次电表，需要消耗大量的人力，电表安装的位置规格也不同，可能还得需要带着梯子进行查表，且人力查表准确度和实时性也不好，所以农村电网采用自动抄表系统势在必行。工频通信设备作为一种价格较低、可进行长距离数据传输、可靠性高的通信方式非常适合农村电网自动抄表系统的推广。农村电网分布广泛,配电变压器多，如果应用TWACS做长距离的数据通信，不仅可以节省通讯线路的花费，而且可靠性高。利用这一技术实现远程抄表、状态检测等功能，必将极大提高我国的配电自动化水平。
为解决上述问题，需要一种对偏远农村电网用户的电表数据进行自动抄表的系统。
发明内容
本发明的目的就是提供一种对偏远农村电网用户的电表数据进行自动抄表的系统。该系统是一种基于TWACS的农村电网自动抄表系统。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的：
本发明提供的一种基于TWACS的农村电网自动抄表系统，包括主站控制单元、传输通道单元和监测终端单元；
所述主站控制单元安装在变电站，用来完成数据存储和通信系统控制的功能；
所述传输通道单元通过电网中的电力线路来传输出入站信号；
所述监测终端单元安装在终端配电变压器的低压侧，用来采集用电设备的各种参数以及工业生产的参数，然后按照通信协议调制并发送电流信号，同时负责接收检测解调出站信号，分析出主站发送的命令。
进一步，所述主站控制单元构成变电所的集中器；
所述集中器包括工控机、输入信号检测装置和信号调理装置；
所述输入信号检测装置包括电流互感器、电压互感器和数据采集卡；
所述信号调理装置包括互感器调理电路、上行信号解调模块和信号调制模块；
所述电流互感器和电压互感器设置于电力传输线路上用于采集电路传输信息；所述电路传输信息输入到互感器调理电路后通过数据采集卡处理后，输入到上行信号解调模块进行解调处理；然后将解调处理后的信息通过工控机上传到管理中心；
所述工控机将向终端设备发送控制指令；并通过信号调制模块处理后传输给终端设备用户。
进一步，所述监测终端单元包括传感器模块、可控硅、信号调理电路、工频通信模块和综合管理模块；
所述传感器模块用于采集配电变压器低压侧的下行信号；
所述下行信号输入到信号调理电路处理后，再输入到综合管理模块；
终端设备的电气量信号输入到所述综合管理模块后，通过所述工频通信模块进行传输，然后再通过可控硅与配电变压器连接；
所述综合管理模块用于对读到的电表数据进行处理，并通过RS232传送到工频通信模块，工频通信模块收到数据后，再把数据发送给位于变电站的集中器。
进一步，所述传感器模块包括电压互感器和电流互感器；所述电压互感器和电流互感器分别设置于配电变压器低压侧。
进一步，所述工频通信模块包括工频通信解调模块、DSP处理器和工频通信调制模块；
所述工频通信解调模块一端通过可控硅与配电变压器低压侧连接；另一端与DSP处理器连接；所述DSP处理器的另一端与工频通信调制模块连接；所述工频通信调制模块的另一端与综合管理模块连接。
进一步，所述监测终端单元与电表相连，用RS485接口进行通信，用于采集电表数据。
进一步，所述传输通道单元采用双向工频通信系统进行通信。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
本发明公开了一种基于TWACS的农村电网自动抄表系统的设计方案；基于双向工频通信技术，利用电力线路进行数据传输，可以跨越变压器进行传输，拥有传输距离远，成本低等优点，非常适合农村配网用电信息采集的项目的实施。本方案基于双向工频通信系统包括三部分组成的，分别是:主站控制单元，传输通道单元和监测终端单元。主站控制单元一般安装在变电站，用来完成数据存储和通信系统控制的功能；传输通道单元是出入站信号的传输媒介，主要由电网中的电力线路组成；监测终端单元安装在负载侧，用来采集用电设备的各种参数以及工业生产的参数，然后按照通信协议调制并发送电流信号，同时负责接收检测解调出站信号，分析出主站发送的命令。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
本发明的附图说明如下。
图1为本发明的基于TWACS的农村电网自动抄表系统功能示意图。
图2为本发明提供的自动抄表系统原理框图。
图3为集中器整体结构示意图。
图4为监测终端模块组成框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图所示，本实施例提供的一种基于TWACS的农村电网自动抄表系统，包括主站控制单元、传输通道单元和监测终端单元；
所述主站控制单元安装在变电站，用来完成数据存储和通信系统控制的功能；
所述传输通道单元通过电网中的电力线路来传输出入站信号；
所述监测终端单元安装在终端配电变压器的低压侧，用来采集用电设备的各种参数以及工业生产的参数，然后按照通信协议调制并发送电流信号，同时负责接收检测解调出站信号，分析出主站发送的命令。
所述主站控制单元构成变电所的集中器；
所述集中器包括工控机、输入信号检测装置和信号调理装置；
所述输入信号检测装置包括电流互感器、电压互感器和数据采集卡；
所述信号调理装置包括互感器调理电路、上行信号解调模块和信号调制模块；
所述电流互感器和电压互感器设置于电力传输线路上用于采集电路传输信息；所述电路传输信息输入到互感器调理电路后通过数据采集卡处理后，输入到上行信号解调模块进行解调处理；然后将解调处理后的信息通过工控机上传到管理中心；
所述工控机将向终端设备发送控制指令；并通过信号调制模块处理后传输给终端设备用户。
所述监测终端单元包括传感器模块、可控硅、信号调理电路、工频通信模块和综合管理模块；
所述传感器模块用于采集配电变压器低压侧的下行信号；
所述下行信号输入到信号调理电路处理后，再输入到综合管理模块；
终端设备的电气量信号输入到所述综合管理模块后，通过所述工频通信模块进行传输，然后再通过可控硅与配电变压器连接；
所述综合管理模块用于对读到的电表数据进行处理，并通过RS232传送到工频通信模块，工频通信模块收到数据后，再把数据发送给位于变电站的集中器。
所述传感器模块包括电压互感器和电流互感器；所述电压互感器和电流互感器分别设置于配电变压器低压侧。
所述工频通信模块包括工频通信解调模块、DSP处理器和工频通信调制模块；
所述工频通信解调模块一端通过可控硅与配电变压器低压侧连接；另一端与DSP处理器连接；所述DSP处理器的另一端与工频通信调制模块连接；所述工频通信调制模块的另一端与综合管理模块连接。
所述监测终端单元与电表相连，用RS485接口进行通信，用于采集电表数据。
所述传输通道单元采用双向工频通信系统进行通信。
实施例2
本实施例提供的一种基于TWACS的农村电网自动抄表系统，采用的双向工频通信系统是一种以电力配网为基础的新型通信方式，以50HZ的系统电压作为载波，传输不会受到变压器配置和容量带宽的影响。抗干扰抗噪声能力强，可靠性高。
本实施例提供的主站控制单元为变电所集中器，主要负责向终端设备发送控制指令及接收终端设备传来的上行信号。
本实施例提供的传输通道单元是出入站信号的传输媒介，主要有电网中的电力线路组成。传输信道完全利用了现有电力线配电网，无需另外加设信道，对现有的农村配电网没有任何的特殊要求，降低了整个系统的成本。
本实施例提供的的监测终端单元，安装在终端配电变压器的低压侧，监控系统终端的主要设备有电压和电流的互感器，采集电路等组成，主要负责终端电气量的采集，接收工频通信下行信号，发送上行信号。
本实施例提供的在变电站处安装主站设备(集中器)、负载侧安装监测终端设备即可进行数据通信。终端监测设备与电表相连，用RS485接口进行通信，电表自带RS485接口，终端设备可以直接从电表中读取数据。监测终端设备的综合管理模块对读到的数据进行处理，并通过RS232传送到工频通信模块，工频通信模块收到数据后，再把数据发送给位于变电站的集中器。集中器通过电压互感器、电流互感器釆集电压电流信号来接收解调电表监测终端的上行信号。然后通过RS485通信方式将釆集到的电气信息量传送到管理中心。
本实施例提供的变电所子站的集中器设置在变电所内，是子站装置的核心，集中器系统是由工控机，数据釆集卡，信号调制解调电路等构成。主要负责向终端设备发送控制指令及接收终端设备传来的上行信号。
本实施例提供的监测终端安装在终端配电变压器的低压侧,远程监控系统终端的主要设备有电压和电流的互感器,采集电路等组成,主要负责终端电气量的采集,接收工频通信下行信号,发送上行信号。
电表监测终端通过RS485将监测到的电表参数传送到综合管理模块，综合管理模块对参数进行处理，并通过RS232传送到工频通信模块，工频通信模块收到数据后，再把数据发送给位于变电站的集中器。
当集中器要发送控制命令时(例如获取所在线路的电表的参数)，采用下行工频通信，将信号传输到电表监测终端。电表监测终端收到信号后，重复步骤2。
本实施例提供的集中器由互感器调理电路、工控机、可控硅驱动电路构成。工控机是集中器的核心组成部分，主要工作是协调集中器的各个组成部分完成数据处理等工作。互感器调理电路完成电压和电流的测量，由16位的A/D数据采集卡釆集处理，数据采集卡还负责分析上行信号，在分析完成后继续发送下行命令。集中器的工频通信单元与监测终端的工频通信模块类似，通过可控硅驱动电路实现上行信号解调的和下行信号的调制。
本实施例提供的电表监测终端主要包括工频通信模块和综合管理模块。综合管理模块实现是对用户电表监测数据进行管理监测。由于数据量巨大，常常需要多个综合管理模块。电压与电流互感器,也就是工频通信模块中的传感器模块，将监测到的数据信号传给数据采集存储电路，经A/D转换后由DSP处理,解调出出站命令，根据该命令对集中器需要的数据进行运算，然后转化成二进制数的形式，再进行编码，经由工频通信模块通过RS232方式使DSP引脚对可控硅驱动电路进行触发，在电压过零点30度前调制上行数据信号并进行发送。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种基于TWACS的农村电网自动抄表系统，其特征在于：包括主站控制单元、传输通道单元和监测终端单元；
所述主站控制单元安装在变电站，用来完成数据存储和通信系统控制的功能；
所述传输通道单元通过电网中的电力线路来传输出入站信号；
所述监测终端单元安装在终端配电变压器的低压侧，用来采集用电设备的各种参数以及工业生产的参数，然后按照通信协议调制并发送电流信号，同时负责接收检测解调出站信号，分析出主站发送的命令。
2.如权利要求1所述的基于TWACS的农村电网自动抄表系统，其特征在于：所述主站控制单元构成变电所的集中器；
所述集中器包括工控机、输入信号检测装置和信号调理装置；
所述输入信号检测装置包括电流互感器、电压互感器和数据采集卡；
所述信号调理装置包括互感器调理电路、上行信号解调模块和信号调制模块；
所述电流互感器和电压互感器设置于电力传输线路上用于采集电路传输信息；所述电路传输信息输入到互感器调理电路后通过数据采集卡处理后，输入到上行信号解调模块进行解调处理；然后将解调处理后的信息通过工控机上传到管理中心；
所述工控机将向终端设备发送控制指令；并通过信号调制模块处理后传输给终端设备用户。
3.如权利要求1所述的基于TWACS的农村电网自动抄表系统，其特征在于：所述监测终端单元包括传感器模块、可控硅、信号调理电路、工频通信模块和综合管理模块；
所述传感器模块用于采集配电变压器低压侧的下行信号；
所述下行信号输入到信号调理电路处理后，再输入到综合管理模块；
终端设备的电气量信号输入到所述综合管理模块后，通过所述工频通信模块进行传输，然后再通过可控硅与配电变压器连接；
所述综合管理模块用于对读到的电表数据进行处理，并通过RS232传送到工频通信模块，工频通信模块收到数据后，再把数据发送给位于变电站的集中器。
4.如权利要求3所述的基于TWACS的农村电网自动抄表系统，其特征在于：所述传感器模块包括电压互感器和电流互感器；所述电压互感器和电流互感器分别设置于配电变压器低压侧。
5.如权利要求3所述的基于TWACS的农村电网自动抄表系统，其特征在于：所述工频通信模块包括工频通信解调模块、DSP处理器和工频通信调制模块；
所述工频通信解调模块一端通过可控硅与配电变压器低压侧连接；另一端与DSP处理器连接；所述DSP处理器的另一端与工频通信调制模块连接；所述工频通信调制模块的另一端与综合管理模块连接。
6.如权利要求1所述的基于TWACS的农村电网自动抄表系统，其特征在于：所述监测终端单元与电表相连，用RS485接口进行通信，用于采集电表数据。
7.如权利要求1所述的基于TWACS的农村电网自动抄表系统，其特征在于：所述传输通道单元采用双向工频通信系统进行通信。
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