基于PLC技术的电力线通信技术在远程-电表中的应用研究

发布时间：2016-11-05 07:44

摘 要

目前国内众多的电力公司依然在使用人工抄录的方式对用户的用电量进行统计。这种传统的人工抄表存在众多的弊端，比如准确性不高、时效性不强，并且往往会因为抄表造成一些不必要的邻里麻烦。不仅如此，由于电表数量众多，且分布的地点不是统一的，这样极大地增加了工人的劳动力，，不利于提高工人效率，进而影响了企业的效益。
目前出现了一种全自动的抄表系统，就是基于 电力线路载波（PLC）的载波通讯方式。这种自动抄表装置不需要重新铺设电子通道，这样就可以节约这一部分的费用，目前这种方式已经逐步取代人工抄表模式，慢慢被电力公司所取代。目前这种自动抄表方式还不是很成熟，尚处于摸索阶段，目前急需要解决的问题是噪音和信号的问题，解决这个问题的有效方法是扩频处理相应的信号或者增加信号发射的功率。本文将根据实际情况重点研究这种全新的抄表方式，从专业角度比较传统方式与基于PLC的自动抄表方式的不同。
采用这种全新的抄表方式，重点突出了数据信息的传递功能：将电表端得到的数据信息整理传递到主体部分是这种抄表方式的关键，为接下来的数据整理和加工做了充分的基础。数据的传输的通道主要靠电力线载波通信（PLC），这种方式举要安全可靠的性能，这一点是实现智能电表高效工作的基础。这种智能电表可以准确采集电流、电量、功率等具体的数据信息，减轻了工人的劳动力。
关键词：低压电力载波；自动抄表系统；扩频通信；智能电表 
 
ABSTRACT

Power system meter, mainly relies on manual meter basically completed. Manual meter reading accuracy, while it is difficult to guarantee. And because the meter locations scattered token number, so the huge workload of meter. At present, there are a variety of automatic meter-reading methods, makes the meter work load is greatly reduced.
Based on power line carrier (PLC) the communication mode of automatic meter reading device, because you do not need to be laying the communications channel, construction and line cost savings, a preferred way of modern electric power communication. Power line carrier communications in the, need solution of problem is noise and signal of effective transmission problem, used spread frequency and increases signal launches power of method can solution the problem, this papers according to actual project, research has based on PLC of automatically copy table way, and research has if mass installation automatically copy table device on electricity management modern of promoted meaning, from data application of aspects discusses has used automatically copy table way of superiority.
Information gathering data in power network planning, production, management, quality service and full application of the integration of energy supply. The data problem is particularly important, and reliable field data collection and transmission to the main station, is fundamental to achieving grid intelligence, the study of smart meter data transmission, effectively improve the collection rate, laying solid foundation for deepening application of electricity data acquisition and management system. Power line communication (PLC) is the main way of smart meter data transmission channels, data transmission reliability of direct response to deepening of smart metering applications and effects. Single residents of smart meters are needed in data transmission carrier, only to carrier and carrier and half points. By electric energy data acquisition and management system to collect the user's current, voltage, power, power factor, active total current electricity, power and other data last month, can greatly improve the ability to monitor the user's information.
Keywords：Low-voltage power line carrier；Automatic meter reading systems；Spread spectrum communication；Smart meters
 
目    录

摘 要 I
ABSTRACT II
目    录 1
第一章 绪论 1
1.1 选题背景及意义 1
1.1.1 目前抄表方式的缺点 1
1.1.2 自动抄表的优点 1
1.2 我国电力事业发展对集中自动抄表的需求 3
1.2.1 我国电力营销的现状 3
1.2.2 电力市场对集中抄表系统的要求 4
1.3 国内外研究就现状 5
1.3.1 低压电力载波抄表系统的组成 5
1.3.2 数据传输方式对比 5
1.4 低压载波自动抄表可行性分析 6
1.5 自动抄表的应用和发展前景 7
1.6 本文的主要研究内容 9
第二章 相关技术分析 11
2.1 PLC及其基本理论 11
2.1.1 PLC概述 11
2.1.2 PLC的发展过程 11
2.1.3 PLC的特殊技术问题 12
2.1.4 PLC的研究现状 13
2.2 智能计量技术 13
2.2.1 智能计量结构 13
2.2.2 智能计量对通信的要求 15
第三章 电力载波通信技术的发展 17
3.1 电力载波通信发展的历史 17
3.2 研究配电网的分支对低压载波通信的影响 18
3.3 低压配电网络情况分析 19
3.3.1 低压电网的阻抗特性分析 20
3.3.2 噪声干扰特性 21
3.4 解决方案 22
3.4.1 扩频通信 22
3.4.2 相移键控PSK 23
3.5 本章小结 23
第四章 智能电表数据传输方案设计 24
4.1 自动抄表核算 24
4.2 远程停复电 25
4.3 用电稽查 26
4.4 配电监测 27
4.5 上位机及下位机设计 28
4.5.1 上位机设计 28
4.5.2 下位机设计 31
第五章 低压电力载波通信方案设计 34
5.1 扩频方案分析 34
5.1.1 扩频技术的优点 34
5.1.2 直接扩频方法简述 35
5.2 中继方案设计 35
5.2.1 线路编号的规则 36
5.2.2 中继规则 37
5.3 低压载波集中抄表系统的设计 37
5.3.1 载波抄表系统的设计 37
5.3.2 用户界面功能的设计 40
5.3.3 集抄系统运行的设计 41
5.3.4 继续安装计划的设计 42
5.4 本章小结 42
第六章 改进智能电表数据传输研究 43
6.1 研究目标和技术原则 43
6.1.1 提高载波高速通讯能力 43
6.1.2 改进的中继方案 44
6.2 改进智能电表载波数据传输可靠性的设计 45
6.2.1 上位机软件系统的安装 45
6.2.2 下位机系统的安装 45
6.2.3 性能测试 46
6.3 服务启动模块 48
6.4 数据处理模块 52
6.4.1 消息 52
6.4.1 数据处理 54
6.5 数据发送模块 57
6.6 智能电表数据传输研究后的评估 61
第七章 总结与展望 62
7.1 总结 62
7.2 展望 63
参考文献 64
致谢 68
 
第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.1.1 目前抄表方式的缺点
近年来，国家出台了一系列关于电力改革的措施，到目前为止，全国各地区已经基本实现了“一户一表”。越来越多的用户使用电力资源，给国家电网带来了严峻的挑战，各相关电力部门的压力同样变得巨大[1]。
 随着科学技术的不断进步，各行各业都在逐步使用高新技术提高工作效率，电力部门同样如此。国家相关部门对电力部门以及众多用户的管理同样变得越来越严格，目前城市已经实现了“一户一表”，为了保证众多的用户都能安全用电，国家电力部门需要面对更加严峻的挑战。现代社会，人们越来越重视服务质量，原本的挨家挨户统计电量的情况，不仅效率低下，而且影响用户生活，这种旧服务方式已经不能满足现代用户，适应时代需要的高质量服务必须尽快完善[2]。
在经济时代的大背景下，国家关于电力的改造同样需要适应时代背景，随着国家在相关领域的资金与技术通入，全新的运营模式目前已经具备前期的各种需求，随着科技的不断进步，新时期的新形式即将到来[3]。原先的人工挨家挨户统计电量的形式已经逐渐被取代。现代社会中，电力资源的使用随处可见，小到每家每户，大到各类企业，都离不开电力的支持，这样就会形成明显的用电高峰与低峰时间段，新型设备需要能够适应这种常见的情况。

第七章 总结与展望

7.1 总结

通过本文的研究，取得了一下几个方面的成果：
（1）进行了低压电力载波通信方案设计
首先，采用直接扩频方法（DS-Direct Sequence），就是利用高码率的扩频码序列在信息发送端直接去扩展信号的频谱，在接收端直接使用相同的扩频码序列对扩展的信号频谱进行解调，还原出原始信息。其次，为以提高通信效率，提高信号传输的可靠性，避免循环中继、无效中继情况出现，规定相应的中继规则，例如：中继级数限制：中继的最大级数不能超过4 级；不能出现循环中继； 另外的约束条件，比如：相同表箱号的电表不能互做中继、相同模块号的电表不能互做中继、接在不同相上的电表不能互做中继。最后，选择低压载波集中抄表系统，利用集中器作为整个集抄系统的中心环节，连接着上位管理计算机和下位多个电表或抄表模块，负责采集并存储全部电能表的数据，并进行上行下行通道的管理。

本文编号：164794