CN209232134U - 电力宽带载波通信模块、智能电表及电力通信系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电力宽带载波通信模块、智能电表及电力通信系统。所述电力宽带载波通信模块包括：CPU内核，以及与CPU内核通过内核数据总线分别连接内存单元、DMA控制器、PLC单元、GPIO接口以及UART接口，DMA控制器连接滤波器，滤波器与外部flash接口；PLC单元连接线路驱动及耦合电路；CPU内核用于对所述智能电表进行运行评估。本实用新型实施例中智能电表评估体系融合了先进的分布式计算技术，即各智能电表可以对自身状态进行评估，将以往的集中式主站评估设备状态转换为分布式边缘评估，可以大大提高计算效率，降低了对于主站的计算和存储压力，并实现了设备全状态综合评估，提高评判准确性。

Description

电力宽带载波通信模块、智能电表及电力通信系统

技术领域

本申请涉及电力技术领域，特别是涉及一种电力宽带载波通信模块、智能电表及电力通信系统。

背景技术

宽带载波技术主要用于集中器、电表和采集器之间的电力线通信。而集中器模块是集中器侧的通信载体，主要负责数据在电力线的调制、解调和数据收发功能。集中器模块是集中器与户表数据交换的重要通道，全面适应我国用电网的环境，采用先进的调制技术，实现了数据在电力线上双向、高速、稳定的传输，解决低压电力线通信的关键技术问题。

然而，目前主要采用主站集中式评估方式对电表状态进行评估，主要存在的问题如下：

(1)评估系统成本费用庞大，且效率低下。

(3)当前居民用表量电表使用量非常庞大，由于主站无法准确判读电表存在的问题，导致维护成本投入巨大。

(4)数据采集不全面，造成对电表的漏判误判

(5)采用集中式主站评估方式对主站的计算和存储压力非常之大，电表的所有数据项均上报到主站，主站采集数据能力有限，导致评估速度慢，无法精准的对电表问题进行准确地判断。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够大大提高计算效率，降低了对于主站的计算和存储压力，并实现了设备全状态综合评估，提高评判准确性的电力宽带载波通信模块、智能电表及电力通信系统。

第一方面，本申请提供一种电力宽带载波通信模块，所述应用于智能电表，所述电力宽带载波通信模块包括CPU内核，以及与所述CPU内核通过内核数据总线分别连接内存单元、DMA控制器、PLC单元、GPIO接口以及UART接口，所述DMA控制器连接滤波器，所述滤波器与外部flash接口；所述PLC单元连接线路驱动及耦合电路；

所述CPU内核用于对所述智能电表进行运行评估。

进一步的，所述内存单元包括相互连接的内存控制器和内存，所述内存控制器通过所述内核数据总线连接所述CPU内核。

进一步的，所述PLC单元包括加密层、MAC层、物理层和模拟前端，所述加密层通过所述内核数据总线连接所述CPU内核，并连接所述MAC层，所述MAC层与所述物理层连接，所述物理层与所述模拟前端连接，所述模拟前端接线路驱动及耦合电路。

进一步的，所述CPU内核具体用于：

检查所述智能电表电量是否突变，并作为第一检查结果记录到预设的状态表中；

检查所述智能电表运行年限是否超过预定期限，并作为第二检查结果记录到预设的状态表中；

检查所述智能电表费控是否正常，并作为第三检查结果记录到预设的状态表中。

进一步的，所述CPU内核具体用于：

检查所述智能电表内部程序是否正常，并作为第四检查结果记录到预设的状态表中；

检查所述智能电表时钟是否欠压，并作为第五检查结果记录到预设的状态表中。

进一步的，所述CPU内核具体用于：

检查所述智能电表启动频率是否超过预设频率，并作为第六检查结果记录到预设的状态表中；

检查所述智能电表内部存储是否异常，并作为第七检查结果记录到预设的状态表中。

进一步的，所述CPU内核具体用于：

检查所述智能电表的电压电流是否越限，并作为第八检查结果记录到预设的状态表中；

检查所述智能电表是否人为打开表盖，并作为第九检查结果记录到预设的状态表中。

进一步的，所述CPU内核具体用于：

根据所述预设的状态表中的检查结果对所述智能电表进行评分，当评分低于预设的故障阈值分，以使形成告警数据上报主站。

第二方面，本申请还提供一种智能电表，所述智能电表中包括如第一方面中任一所述的电力宽带载波通信模块。

第三方面，本申请还提供一种电力通信系统，其特征在于，所述电力通信系统包括至少一个智能电表，与所述至少一个智能电表通信连接的集中器，与所述集中器通信连接的主站，所述至少一个智能电表均为如第二方面中所述的智能电表；

所述集中器用于接收所述至少一个智能电表发送的告警数据，并反馈给所述主站；

所述主站用于接收所述告警数据，并对所述智能电表进行故障分析。

本实用新型实施例中电力宽带载波通信模块包括CPU内核，以及与所述CPU内核通过内核数据总线分别连接内存单元、DMA控制器、PLC单元、GPIO接口以及UART接口，所述DMA控制器连接滤波器，所述滤波器与外部flash接口；所述PLC单元连接线路驱动及耦合电路；所述CPU内核用于对所述智能电表进行运行评估。本实用新型实施例中智能电表评估体系融合了先进的分布式计算技术，即各智能电表可以对自身状态进行评估，将以往的集中式主站评估设备状态转换为分布式边缘评估，可以大大提高计算效率，降低了对于主站的计算和存储压力，并实现了设备全状态综合评估，提高评判准确性。

附图说明

图1为一个实施例中电力宽带载波通信模块的一个实施例结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本实用新型实施例中提供一种电力宽带载波通信模块、智能电表及电力通信系统。

首先，本实用新型实施例中提供一种电力宽带载波通信模块，应用于智能电表，如图1所示，所述电力宽带载波通信模块包括CPU内核，以及与所述CPU内核通过内核数据总线分别连接内存单元、DMA控制器、PLC单元、GPIO接口以及UART接口，所述DMA控制器连接滤波器，所述滤波器与外部flash接口；所述PLC单元连接线路驱动及耦合电路；

所述CPU内核用于对所述智能电表进行运行评估。

具体的，所述内存上存储有计算机程序，所述CPU内核可以通过执行所述计算机程序时实现对所述智能电表进行运行评估。

本实用新型实施例中电力宽带载波通信模块包括CPU内核，以及与所述CPU内核通过内核数据总线分别连接内存单元、DMA控制器、PLC单元、GPIO接口以及UART接口，所述DMA控制器连接滤波器，所述滤波器与外部flash接口；所述PLC单元连接线路驱动及耦合电路；所述内存上存储有计算机程序，所述CPU内核执行所述计算机程序时实现对所述智能电表进行运行评估。本实用新型实施例中智能电表评估体系融合了先进的分布式计算技术，即各智能电表可以对自身状态进行评估，将以往的集中式主站评估设备状态转换为分布式边缘评估，可以大大提高计算效率，降低了对于主站的计算和存储压力，并实现了设备全状态综合评估，提高评判准确性。

进一步的，所述内存单元包括相互连接的内存控制器和内存，所述内存控制器通过所述内核数据总线连接所述CPU内核。

进一步的，所述PLC单元包括加密层、MAC层、物理层和模拟前端，所述加密层通过所述内核数据总线连接所述CPU内核，并连接所述MAC层，所述MAC层与所述物理层连接，所述物理层与所述模拟前端连接，所述模拟前端接线路驱动及耦合电路。

进一步的，所述CPU内核具体用于：

检查所述智能电表电量是否突变，并作为第一检查结果记录到预设的状态表中；

检查所述智能电表运行年限是否超过预定期限，并作为第二检查结果记录到预设的状态表中；

检查所述智能电表费控是否正常，并作为第三检查结果记录到预设的状态表中。

进一步的，所述CPU内核具体用于：

检查所述智能电表内部程序是否正常，并作为第四检查结果记录到预设的状态表中；

检查所述智能电表时钟是否欠压，并作为第五检查结果记录到预设的状态表中。

进一步的，所述CPU内核具体用于：

检查所述智能电表启动频率是否超过预设频率，并作为第六检查结果记录到预设的状态表中；

检查所述智能电表内部存储是否异常，并作为第七检查结果记录到预设的状态表中。

进一步的，所述CPU内核具体用于：检查所述智能电表的电压电流是否越限，并作为第八检查结果记录到预设的状态表中；

检查所述智能电表是否人为打开表盖，并作为第九检查结果记录到预设的状态表中。

进一步的，所述CPU内核具体用于：根据所述预设的状态表中的检查结果对所述智能电表进行评分，当评分低于预设的故障阈值分，以使形成告警数据上报主站。

为了增加评价模型的全面性，可通过预设程序，实现对设备状态进行全事件的动态评估，可根据事件类型进行多级诊断。硬件故障类问题例如设备存储、控制回路等，模块实现感知即时上报；运行年限类例如电表协议版本陈旧、运行年限超过10年，模块进行年限告警上报；设备运行异常类，例如过压过流类、开盖类、电量异常类，本地模块实现1-10天不等的运行评估周期上报。

实现集中式主站评估带来的成本大，数据研判不全面的问题，以台区为单位的综合评估不仅有效的降低了成本，并且大大提高了采集数据的准确度。

本实用新型实施例中利用智能电表本地通信模块(电力宽带载波通信模块)的快速运算和采集能力，可以实现电表运行状态实时侦测，根据不同故障种类，还可以实现监控周期、监控密度的智能调整。电力宽带载波通信模块按照预定频度监测电表状态，实现本地对故障的权重评估，当评估分低于预设的故障阈值分，快速上报给集中器，形成告警数据上报主站。低压配电网络的每个模块都对自身管理的电表进行运行评估，对故障表进行定点上报，大大降低主站系统的数据压力。

本实用新型实施例中基于本地通信模块的分布式评估系统，实现从主站采集集中式到末端设备自检分布式评估系统的变革，评估效率有质的提升。而且降低了对通信带宽、主站服务器容量的要求。

同时，电力宽带载波通信模块通过电力线载波通信技术实现集中器和电表之间的数据传输，采用HomePlugAV网络通信技术，网络节点实时动态网络维护，实现智能电网中的实时费控和实时断电和通电，实时监控电信息和电能质量，满足南方电网计量自动化系统标准的要求。

本实用新型实施例中，该电力宽带载波通信模块可以设计为低压宽带电力载波专用芯片，高度集成化，内部是封闭链接。降低外围电路设计难度，降低外部器件成本，和电路板空间。

为了更好的实现本实用新型实施例中的技术方案，本实用新型实施例中还提供一种智能电表，该智能电表包括如上面实施例中描述的电力宽带载波通信模块。

为了更好的实现本实用新型实施例中的技术方案，本实用新型实施例中还提供一种电力通信系统，，所述电力通信系统包括至少一个智能电表，与所述至少一个智能电表通信连接的集中器，与所述集中器通信连接的主站，所述至少一个智能电表均为如上述实施例中所述的智能电表；

所述集中器用于接收所述至少一个智能电表发送的告警数据，并反馈给所述主站；

所述主站用于接收所述告警数据，并对所述智能电表进行故障分析。

关于智能电表及电力通信系统的具体限定可以参见上文中对于电力宽带载波通信模块的限定，在此不再赘述。上述电力宽带载波通信模块中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

综上所述，本实用新型实施例中，基于宽带载波技术的电力宽带载波通信模块、智能电表和电力通信系统的效果为：

1、高效的数据采集

目前计量自动化系统中，基于宽带载波的采集终端日冻结抄通率达到100％。宽带载波通信高速特性(>1MBPS)的采集时间大大减少，减少了市场系统数据管理及发布的时间。解决市场系统数据发布延后24小时问题，当日数据当日发布，当日数据当日消缺。

2、有效降低系统成本，提升评估效率

依靠主站系统集中式管理，无法实现对设备的实时准确评估，无法进行大数据量的综合筛选，每年在维护设备成本上投入资金巨大。基于宽带载波的分布式评估机制的实施，可实现对设备状态的动态评估，精准的诊断故障设备，精准运维，有效的降低了维护成本。

3、电表全状态诊断，提高评估准确度

以往集中式主站评估机制，由于电表数据项多，主站会全部收集上报的数据，导致数据量非常庞大，由于主站采集数据能力有限，所以导致评估结果不准确。采用基于宽带载波的分布式评估机制，有效的解决了主站计算和存储压力的问题。基于电力宽带载波通信模块的分布式评估系统，实现了从主站集中式到电表分布式评估系统的变革，评估效率有质的提升，大大提高了评估的准确度。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电力宽带载波通信模块，其特征在于，应用于智能电表，所述电力宽带载波通信模块包括CPU内核，以及与所述CPU内核通过内核数据总线分别连接内存单元、DMA控制器、PLC单元、GPIO接口以及UART接口，所述DMA控制器连接滤波器，所述滤波器与外部flash接口；所述PLC单元连接线路驱动及耦合电路；所述CPU内核用于对所述智能电表进行运行评估。

2.根据权利要求1所述的电力宽带载波通信模块，其特征在于，所述内存单元包括相互连接的内存控制器和内存，所述内存控制器通过所述内核数据总线连接所述CPU内核。

3.根据权利要求2所述的电力宽带载波通信模块，其特征在于，所述PLC单元包括加密层、MAC层、物理层和模拟前端，所述加密层通过所述内核数据总线连接所述CPU内核，并连接所述MAC层，所述MAC层与所述物理层连接，所述物理层与所述模拟前端连接，所述模拟前端接线路驱动及耦合电路。

4.根据权利要求1所述的电力宽带载波通信模块，其特征在于，所述CPU内核具体用于：

检查所述智能电表电量是否突变，并作为第一检查结果记录到预设的状态表中；

检查所述智能电表运行年限是否超过预定期限，并作为第二检查结果记录到预设的状态表中；

检查所述智能电表费控是否正常，并作为第三检查结果记录到预设的状态表中。

5.根据权利要求4所述的电力宽带载波通信模块，其特征在于，所述CPU内核具体用于：

检查所述智能电表内部程序是否正常，并作为第四检查结果记录到预设的状态表中；

检查所述智能电表时钟是否欠压，并作为第五检查结果记录到预设的状态表中。

6.根据权利要求5所述的电力宽带载波通信模块，其特征在于，所述CPU内核具体用于：

检查所述智能电表启动频率是否超过预设频率，并作为第六检查结果记录到预设的状态表中；

检查所述智能电表内部存储是否异常，并作为第七检查结果记录到预设的状态表中。

7.根据权利要求6所述的电力宽带载波通信模块，其特征在于，所述CPU内核具体用于：

检查所述智能电表的电压电流是否越限，并作为第八检查结果记录到预设的状态表中；

检查所述智能电表是否人为打开表盖，并作为第九检查结果记录到预设的状态表中。

8.根据权利要求7所述的电力宽带载波通信模块，其特征在于，所述CPU内核具体用于：

根据所述预设的状态表中的检查结果对所述智能电表进行评分，当评分低于预设的故障阈值分，以使形成告警数据上报主站。

9.一种智能电表，其特征在于，所述智能电表中包括如权利要求1～8中任一所述的电力宽带载波通信模块。

10.一种电力通信系统，其特征在于，所述电力通信系统包括至少一个智能电表，与所述至少一个智能电表通信连接的集中器，与所述集中器通信连接的主站，所述至少一个智能电表均为如权利要求9中所述的智能电表；

所述集中器用于接收所述至少一个智能电表发送的告警数据，并反馈给所述主站；

所述主站用于接收所述告警数据，并对所述智能电表进行故障分析。