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电力远程抄表系统中集中器硬件的设计与实现摘要：由于我国经济的迅捷发展，居民用电的越发普及，电力运行系统的逐渐完善，使得原始的人工抄表的模式已经无法满足现有电力系统的发展需要，因此，电力远程抄表系统成为现在电力运行系统中急需完善的一部分，而集中器更是远程抄表系统的重中之重。
本文对如何将集中器的网络技术，通信技术以及自控技术融为一体，从而实现自动完成对远程收集、记载、实时监测、统计数据、分析数据以及供电控制等管理来调控各个用户的用电情况进行论述。
通过对电力远程抄表系统中集中器硬件设计与实现等方面进行深入研究与分析，最终完成较为成熟的方案，使我国的电力运行系统进一步完善。
关键词：远程抄表系统；集中器；嵌入式系统在21世纪以前，电力部门对电力管理的方式主要是以居民用电后人工抄表缴费方式为主。
传统的人工抄表方法工作量庞大，数据的准确度也难以得到保障。
就此问题，国家供电部门全面开展信息采集项目的研究，使得电力远程抄表系统这一方向备受关注，促使自动抄表系统的仪器与设备的需求量剧增。
本文提出了关于作为远程抄表系统运行核心的集中器的设计方案与思路，这将为以后研究与设计制造更加经济适用的远程抄表系统提供支持有力的理论依据。
1 集中器的硬件设计与实现的意义与传统的人工上门抄表数据信息，然后将收集的数据和信息记录在案，再将费用按固定费率计算，最后信息由上级主管部门存档相比，集中器的硬件的开发与研究，无论是对于个人还是对于国家来说，其优点都是不言而喻的：首先和传统的人工抄表模式相比，劳动强度得到了极大程度的降低；其次是抄表的效率也有明显的提高，便捷准确；之后对各种数据的能够更加安全有效的存储，也方便对历史数据进行迅速查找和汇总统计；然后是通过计算机系统对用电数据自动的进行统计与分析，方便各管理部门能够及时掌握居民用电状况以及运行的变化情况的信息，从而有利于及时排查故障以及网络通道的更新换代；接着方便对全国家、全地区范围内的电力管理实施标准化、规范化、合理化；之后有利于对同一地区、同一行业实行用电收费标准的动态管理和错峰定价以及梯度定价，改善了各种收费方案的合理性和科学性；最后不仅仅满足了国家现代化、信息化建设的需要，而且信息技术、电脑技术的广泛应用是对于提升行业和部门的管理水平、决策能力来说是不可或缺的。
电力线载波通信电路设计摘要：电力线载波通信技术是低压集中抄表技术实现的重要通信手段。
笔者基于电力线载波通信技术，深入探究电力线载波通信电路设计原理，并详细介绍了该电路及其控制软件的设计，为通信工程的改进提供参考依据。
关键词：电力线载波通信rs-232/rs485接口电路设计电力线载波电路整个通信系统的核心。
笔者拟采用ssc p300作为电力线载波专用调制解调芯片来开展通信电路设计的研究。
从sscp300输出的信号幅度小、驱动能力弱，而且有各种谐波，因此要放大滤波，然后通过耦合电路将信号调制到电力线上。
电力线传来的载波信号由sscp300接收，需一个带通滤波器，经过预放大再送到sscp300的接收端，再送给单片机进行处理，单片机中存储的数据经过现有的电话网传送给控制计算机，控制计算机根据数据对供配电进行控制。
1 低压电力线载波通信原理低压扩频载波模块主要由sscp300低压电力线扩频载波网络控制器、前置功放和电力线藕合电路构成，其工作任务是对从单片机获取的数据信息实施线性扫频调制，经滤波放大后使其与电力线藕合，对通过电力线送来的载波信号进行扫频解调后送给单片机。
这种数据通信采用了收发分时控制的半双工通讯。
该模块与配变集中器的设计通信距离为1000米。
在信道特性最恶劣的情况下，也要保证不小于600米。
低压电力线载波通信的原理结构框图如图1所示。
■2 电力线载波通信原理电力线载波通信是电力线载波抄表集中器的核心任务，采用载波调制原理，充分利用电子技术和微处理器技术，开发通用的电力线载波通信设备则是电力线载波抄表的重要基础工作。
2.1 载波通信芯片sscp300的发送与接收原理 sscp300提供数据链路功能和物理层的协议linkla服务。
由si脚进入sscp300的电力模拟通过信号，经缓存放大器(amp)放大并通过a/d转化后形成数字信号，再经过扩频处理，借助dsp电路传输至数据链路层微处理器进行分组解码。
低压载波集中抄表系统整体方案(不包括电力营销系统即SG186系统)第一部分载波集中抄表系统简介电力载波通信技术适用范围相当广泛，在未来的家用电器自动化控制等领域的应用范围及前景将会十分广阔。
具有巨大的经济效益、显著的社会效益和极大的推广价值。
低压电力网覆盖面广，如何利用其巨大的网络资源，实现高质量的数据传输是一个世界性热点问题。
同时，低压电力网组网结构复杂，线路干扰噪声强、阻抗变化大、信号衰减大，用低压电力线路作为通信传输介质，技术难度高。
目前，国外也有此类产品，但在数据传输能力、抗干扰性等方面都存在问题。
电力线集中抄表系统是自主研究和开发的电力线载波通信技术的一个应用典范。
一、系统简介低压配电网载波抄表系统是集电表数据采集、载波传输、数据存储、数据通信、数据处理及断电控制等功能于一体的自动化系统；低压载波通信设备可以使供电部门及时掌握用户用电情况，监测有无窃电行为；根据需要进行供电控制（如用户长时间欠费后断电）；通过远程抄表，节省抄表的人力物力。
低压载波抄表系统有上位系统管理软件、台区载波集中器、电表端载波RU（包括单表RU、多路脉冲采集RU）组成。
集中器与载波表之间的传输距离受线路特性的影响，而一次成功的通信，首先要满足本地接收信号的解调信噪比。
根据中国电网的实践经验，500M以内的范围是单级载波可靠传输的理想距离。
要做到任何情况下抄通率的100%，肯定需要中继。
在集抄系统中，自动路由算法包含在集中器内，通过载波协议，每一电表终端模块都可作为其他电表的中继。
当需要中继时，集中器能根据线路的情况，实时、智能、快速地调整路由，完成集中器到目的电表的通信，无需人工干预。
而固定中继是不可取的，既难以维护，实效性也差。
集中器的自动路由最多可达7级，保证系统3KM的最远距离。
二、系统结构系统由三部分组成：抄表管理单元、数据集中器、载波电表第一层（上层）：抄表管理单元这一层位于抄表管理中心内，由抄表管理计算机和软件部分组成，是抄表管理人员与本系统直接交流的部分。
基于电力载波的自动抄表系统设计忻龙彪，刘春蕾（河北建筑工程学院，河北张家口０７５０２４）摘要：介绍高可靠性的自动抄表系统的工作原理及软硬件实现。
选择良好性能的电力载波芯片以确保数据在电力线上准确可靠地传输；ＣＲＣ循环校验和脉冲边沿抖动处理又使得数据误码率大幅度减小。
关键词：电力载波ＣＲＣ循环校验自动抄表系统０引言目前，我国城乡居民抄读电表、水表和煤气表的方式基本上都是人工的。
这种落后的方式，消耗大量的人力、物力、财力，而且查收数据时间跨度大，准确度低。
建设部出台文件要求以自动抄表系统逐步取代传统的人工抄表。
自动抄表系统目前主要采用有线通信技术和电力载波通信技术两种方式进行通信。
有线通信技术以稳定性具有一定的优势，但有线通信敷设线路工程量大，且易被人为损坏；同时住宅楼建成后，再在墙壁表面敷设导线不美观、不整齐，居民不接受。
我们采用高性能电力载波芯片设计了自动抄表系统。
系统采用多种技术解决了电力线传输数据信号时受到的干扰问题，使整个系统达到相当高的可靠性。
它利用现有的每家每户的交流电力线作为通信线路，省去了敷设线路的麻烦，优势明显。
但电力线是用来输送电能的，所以用电力线传输数据也有一些问题：(1)配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传输。
(2)不同的信号耦合方式对电力载波信号损失不同。
(3)电力线存在着自身固有的脉冲干扰。
这些问题使电力线成为一种不太理想的通信媒介。
但借助一个功能强大的电力载波芯片，使电力线载波通信成为可能。
１系统总体构成自动抄表系统总体由以下几部分构成：智能脉冲表、数据采集器模块、集中器模块、上位机和电力载波模块等。
系统的构成框图如图1所示。
机集中器采集器表1表3表4表2图１自动抄表系统构成框图２系统工作原理２．１数据采集器模块智能脉冲表（水表、电表及煤气表）产生脉冲信号，并把它转化为电信号送到采集器中，采集器负责对脉冲进行计数，同时与集中器进行通信。
第41卷第12期 2020年12月自动化仪表Vol .41 No . 12Dec . 2020PROCESS AUTOMATION INSTRUMENTATION低压电力线载波通信的远程抄表系统架构设计摘要：相对于传统基于RS -485总线架构，以及GPRS 、WiFi 、Zigbee 等无线架构的远程抄表系统而言，低压电力线载波通信的远程抄 表系统具有成本低、大规模部署难度小、接人方便的优势，因此成为研究热点。
但由于低压电力线信道具有阻抗匹配性差、信号衰减 大、噪声干扰时变性强等特点，信号在通信传输过程中容易产生较高的误码率，导致难以稳定、可靠地进行数据通信。
为改善低压电 力线载波通信传输过程中存在的上述问题，使用电信息采集系统能够更稳定、可靠地工作，对低压电力线信道特性进行了详细的分 析。
设计了低压电力线载波通信的用电信息采集系统架构。
设计了低压电力线载波通信芯片并进行实测验证。
经试验验证，该系统 能够在能够降低误码率的同时提高任务下发过程中任务处理的并发性，对于智能电网等相关研究与应用具有借鉴意义。
关键词：低压电力线载波通信;远程抄表系统;用电信息采集系统;误码率;信号传输;数据通信;任务下发;智能电网 中图分类号：TH 702文献标志码：AD 0I ： 10. 16086/j . cnki . issn 1000-0380. 2020030041Design of Remote Meter Reading System Architecturefor the Carrier Communication with Low Voltage Power LineY A N GJincheng 1 ,L I U H a i y a n g ' ,S H E N Li 1 ,W A N G L u 1, Z H A N G Z h e n y u a n 2, H U A N G D a r o n g 2A b stra c t ： Compared with the traditional remote meter reading system based on RS -485 bus architecture,or wireless architecture such as G PRS,W iFi and Zigbee,the remote meter reading system for the carrier communication with low-voltage power line has the advantages of low cost ,small-scale deployment difficulty and convenient access . Therefore,it has become a research hotspot . However,due to the characteristics of low impedance power line channel,poor impedance m atching,large signal attenuation and strong time variability while noise interference , the signal is prone to generate a high bit error rate during communication transmission , which makes it difficult to carry out stable and reliable data communication . In order to improve the above mentioned problems in the transmission process of carrier communication with low-voltage power lin e，the use of electrical information collection system can work more stably and reliably . The channel characteristics of the low-voltage power line are analyzed in detail , the architecture design of the power consumption information collection system for the carrier communication with low - voltage power line is completed , The carrier communication chip with low-voltage power line is designed and verified by actual measurement . It is verified by experiments that the system can reduce the bit error rate and improve the concurrency of task processing in the task delivery process , which has reference significance for smart grid and other related research and applications . K ey w o rd s ： Carrier communication with low-voltage power lin e ； Remote meter reading system ； Electricity information collection system ; Bit error rate ; Signal transmission ; Data communication ; Task distribution ; Smart grid近年来，物联网技术在电力相关领域中得到了广便的优势，已成为当前的研究热点[4—7]。
东北农业大学毕业说明书电力载波通信抄表集中器硬件设计入学年级：2012年秋学生姓名：孟建鑫学号：122033002011006所学专业：电气化及其自动化东北农业大学中国哈尔滨2014年目录摘要 (2)1电力载波通信技术----------------------------------------------------------------2 1.1电力线载波通信中信号传输特征分析--------------------------------------------2 1.2常用低压电力线载波通信技术--------------------------------------------------2 1.3扩频通信技术----------------------------------------------------------------2 1.3.1扩频通信的工作原理-------------------------------------------------------2 1.3.2扩频通信的特点-----------------------------------------------------------2 1.4电力线载波通信的实现--------------------------------------------------------21.4.1国外的电力线载波专用mode芯片-------------------------------------------3 2电力载波抄表系统整体设计-------------------------------------------------------32.1自动抄表系统的组成---------------------------------------------------------3 3电力载波抄表集中器的硬件设计---------------------------------------------------43.1电力线载波远程抄表系统集中器的硬件设计-------------------------------------43.1.1集中器的功能及技术指标--------------------------------------------------43.1.2集中器的结构框图--------------------------------------------------------4 3.2集中器主控器的设计-----------------------------------------------------------53.2.1主控器的作用------------------------------------------------------------53.2.2主控器的选型------------------------------------------------------------53.2.3单片机w77e58的简单介绍-------------------------------------------------5 3.3数椐存储器的扩展-------------------------------------------------------------53.3.1数据存储器ram的选择----------------------------------------------------63.3.2硬件电路设计------------------------------------------------------------63.3.3存储器的掉电保护--------------------------------------------------------6 3.4时钟模块---------------------------------------------------------------------73.4.1设计思想----------------------------------------------------------------73.4.2时钟模块的选择---------------------------------------------------------73.4.3时钟模块与单片机的链接--------------------------------------------------8 3.5电力线载波通信电路的设计-----------------------------------------------------83.5.1载波通信芯片sscp300的发送与接收原理------------------------------------83.5.2单片机与sscp300通信的控制工作过程--------------------------------------9 3.6主控器与mode通信接口--------------------------------------------------------103.6.1mode的简介--------------------------------------------------------------103.6.2主控器与modem通信接口电路-----------------------------------------------10 3.7电源电路---------------------------------------------------------------------11 4结语---------------------------------------------------------------------------12 5参考文献-----------------------------------------------------------------------12摘要随着我国电力事业的迅速发展，传统的用电抄收管理方式己经不能满足市场需求，这篇论文首先分析了高频信号在电力线中的传输特性；重点讨论了扩频通信技术在电力线载波通信中的应用；深入研究了以扩频调制解调技术通信技术。
1电力线载波通信技术电力线载波通信是利用电力线作为传输通道的载波通信，是电力系统特有的一种通信方式。
它根据频率搬移、频率分割原理，将原始信号对载波进行调制，搬移到不同的线路传输频带，送到电力线上进行传输。
和其他通信方式相比，具有投资少、施工期短、设备简单、通信安全、实时性好、无中继和通信距离长等一系列优点。
1.1电力线载波通信中信号传输特性分析由于电力线并不是专为传输信号而设计的，所以有必要分析高频信号在电力线中的传输特性。
影响电力线载波传输质量的主要因素有:电力网络的阻抗特性、衰减特性及噪声的干扰。
前两者制约信号的传输距离，后者决定数据传输的质量。
1.2常用的低压电力线载波通信技术(1) 窄带通信方式.窄带通信方式价格低廉并且较易实现，所以在以往的应用中比较常用。
(2) 多载波调制方式.多载波调制是一种多载频并传体制，其基本原理是将输入信息转换成多路并行信号，对相互完全正交的一组载波进行调制。
(3) 扩频通信方式。
扩频通信方式是一种简便、易实现、价格低廉的方式。
本文的低压电力线载波通信方式采用的就是扩频通信技术。
1.3扩频通信技术扩频通信是目前应用广泛的通信技术，它相对于窄带通信系统来说有一定的优势，主要表现在扩频通信具有优越的抗干扰性能，它能够很好的克服电力线上的噪声和干扰，扩频通信用伪随机码把基带信号(信息数据窄带信号)的频谱进行扩展，形成相当带宽的低功率谱密度信号发射。
扩频信号具有较宽的频谱，因而分散了噪声功率，使干扰程度减小，提高了通信的可靠性。
1.3.1扩频通信的工作原理在发送端输入的信息先经信息调制形成数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱。
展宽后的信号再调制到射频发送出去。
在接收端收到的宽带射频信号，变频至中频，然后由本地产生的与发送端相同的扩频码序列去相关解扩。
再经信息解调，恢复成原始信息输出。
1.3.2扩频通信的特点(1) 抗干扰能力强(2) 具有选址能力(3) 抗多径干扰能力强1.4电力线载波通信的实现目前，低压电力线载波通信已经朝着使用扩频通信技术的方向发展。
鉴于电力线的恶劣的通道特性，必须采用专用的电力线载波专用MODEM芯片，这也成为电力载波抄表系统的关键技术。
因此电力线载波通信的关键就是选用一种功能强大的电力线载波专用MODEM芯片。
1.4.1国外的电力线载波专用Modem芯片国外在电力线载波通信技术方面发展较早，多家国外公司陆续推出了自己的电力线载波Modem 芯片。
下面简单介绍几种常见的Modem芯片：(1) ST7536芯片ST7536是SGS-THOMSON公司专为电力线载波通讯而设计的Modem芯片。
由于它是专用Modem芯片，所以除有一般Modem芯片的信号调制解调功能外，还针对电力线应用加入了许多特别的信号处理手段。
(2) SSCP300芯片SSCP300是INTELLON公司采用现代最新通讯技术设计的电力线载波Modem芯片,利用网络接口控制器将扩频通讯收发器和媒介存取接口高度集成化，是用于低廉的电能抄表系统的网络接口控制器，为一个高度集成化的电力线收发器和信道存取接口。
(3) PL3105芯片PL3105芯片是北京福星晓程公司为智能仪表应用设计的产品，它内嵌直接序列扩频单元2 电力载波抄表系统总体设计2.1自动抄表系统的组成图3-1是基于电力线调制解调器的自动抄表系统的结构示意图，系统以供电局的计算机抄表中心为主站，以电力变压器10KV/380V供电的每个小区为相对独立的子系统，集中器再通过公用电话网或专用通信网(如光纤或无线电通信等)把数据传送到供电局的计算机抄表中心。
由系统结构示意图可知，自动抄表系统是将电表数据从下而上逐级传送完成，也可以根据实际情况的需要进行数据双向传输，该系统可分为五个主要组成部分：(1) 电能用户表；(2) 数据采集器；(3) 电力线Modem；(4) 集中器；(5) 计算机抄表中心。
图3-1 系统结构示意图[4]抄表系统各组成部分的功能是:(1) 电能用户表对于电磁式电能表，需在表内加装一只传感器或光电模块，将电能表的数据转换成电信号输出；对于电子式电能表，则可以直接利用表的电脉冲输出。
