基于电力载波通信技术的远程自动抄表系统设计

李思嘉

（国网滦平县供电公司，河北 承德 068250）

0 引言

在国家电网高速发展的今天，一户一表的实现优化了电能的合理化分配以及计价的公平性，供电局将直接负责对用户电能的抄录和计费，但是随着电网规模不断扩大，传统人工抄表的劳动强度变得越来越大，而且误差也随之增加，因此需要借助现代化技术实现远程自动化抄表，让电能管理走向智能化发展的道路。基于电力载波通信技术的远程自动抄表系统利用现有电力线作为媒介进行数据传输，依托电力线网络，不需要重新布线，相对于窄带电力线通信其最大优势是数据传输和信息交换速率高、双向传输、传输稳定性高，可扩展性强[1-2]。本文研究的基于电力载波通信技术的远程自动抄表系统，将用户端的电表信息通过电力载波通信的方式进行传输，有效的实现了远程智能化操控，并且具有抄录速度快，计算精度高等优势，具有良好的经济效益和社会效益。

1 电力载波通信技术特性评价

电力载波通信技术利用配电网线路作为数据传输的媒介，主要工作原理是将数据信息调制到一个高频载波上，然后经过功率放大并耦合在电网线路上传输至接收机设备，接收机通过滤波、分离处理，将解调后的电信号还原成数字信号完成通信传输。远程自动抄表系统中利用该技术可以轻松实现电表数据的收集和统计，具有显著的经济性和实用性[3-4]。电力载波通信技术的特点包括以下几个方面：

1.1 投资成本低

电力载波通信技术可以利用配电网线路进行信息传输和数据交换，电网线路完全由电力部门掌控，不用额外辅射通信线路，有效提升了现有资源的利用率，降低了投资成本，并且方便电力部门进行管理。

1.2 适用范围广

电网线路具有较强的适用性，人们的生活、工作离不开电能，这就意味着电网线路会覆盖任何一个地区，这是有线通信网络所无法比拟的优势。借助这一特点，可以轻松渗入每一户用电家庭，实现电表数据的自动抄录，为电网智能化升级提供了广阔的发展空间。

1.3 接入方式便捷

电力载波通信技术依靠电网线路进行数据传递，不用进行拨号上网，通电的过程中就可以进行数据传输，具有较强的灵活性和便捷性[5]。电力载波通信的传输速率是衡量通信质量的一个重要指标。在电网线路中进行信息传输，需要关注阻抗、噪声等干扰源的影响，电网信道中的干扰源具有广泛性和无规律性，导致信号在传输过程中会产生不同程度的衰减会和畸变。这些都给电力载波通信技术的发展造成一定的困扰，因此，需要有效解决通信干扰，提升电力线通信质量。现阶段，常用的方式是扩频通信和窄带通信两种形式。其中窄带通信对于信道带宽有严格要求，不得高于56kbps，窄带通信仅适用于少量文字信息的传输，但是在技术成本方面具有较大优势，容易实现；扩频通信技术主要是扩展频谱通信，使用一个独立并且随机的码序列，用编码及调制的方法扩展频谱，该频谱与传输的数据信息无关，接收端进行相关同步解扩及恢复所传信息数据，扩频通信可以有效提升传输速率，但是投资成本较高。

2 远程自动抄表系统的设计和实现

基于电力载波通信技术的远程自动抄表系统整体采用模块化设计，具有高可靠性和可维护性特点，该系统可以将用户端的水电气热等能源数据的自动采集、自动结算，远程预付费，智能收费等功能应用结合在一起，实现了用户端用电设备的智能化管理和预付费等功能[6]。基于电力载波通信技术的远程自动抄表系统在对用户端的水电气热等能源数据信息进行采集的过程中，计量芯片和辅助电路完成用电设备数据信息的采集和整理，单片机负责储存数据信息，并且通过RS-485通信方式传输至中继器，中继器接收到电能数据采样信息后，可以将该信息进行调制并且通过电力载波通信技术进行传输。控制室通过计算机软件对传输信号进行解调，并且读取其中的各项电表数据信息，实现对电能的集中管理。基于电力载波通信技术的远程自动抄表系统结构，如图1所示。

2.1 结构设计

远程抄表系统包括电表设备、中继站、计算机三部分。电表设备包括电能计量、数据显示以及RS-485通信，主要负责进行电量采集、电量数据显示和输出功能，将用户端的电流、电压信息传输中单片机数据端口，并且通过液晶屏进行数据显示，然后再由单片机通过RS-485通信方式进行数据交换。中继站的作用是信息的接收和转发，是连接电表设备和计算机的重要桥梁，中继站可以对信号进行扩频调制进行放大，确保信息传输的质量，配合外围电路，构成远程自动抄表通信总线。计算机则是对电表采集到的数据信息进行分析生成缴费清单，并导入数据库，实现对用户端电能情况的监测[7-8]。数据库可以对所有的信息进行分类整理，为电能的合理分配提供重要参考。

2.2 中继站通讯设计

中继站是远程自动抄表系统的通信主体，由电力载波通信芯片和微处理器构成，通过RS-485通信方式进行信息传输和数据交换/中继站扶着管理中心计算机和电力载波模块之间的联系，完成用户端电流、电压数据传输工作，经过电力载波模块调制后进行传输，在多个中继站共同工作的情况下，每个中继站之间的通信距离为800～1000m，电力负载直接影响着通信距离，通过中继站对数据信息进行解调，然后传输至上位机数据库中。

2.3 电力载波通信模块设计

基于电力载波通信技术的远程自动抄表系统通过电力线或同轴电缆线透传RS-485/RS-232进行通信，电力载波通信模块接口兼容EIA/TIA的RS-232C、RS-485标准，RS-485以及RS-232全双工通信，数据传输速率为115200bps，拥有单一电源供电，并且有专用的外部接口负责电力线路的耦合。基于电力载波通信技术的远程自动抄表系统在原有的HD-PLC芯片技术的基础上，优化升级出了一款带有RS-485/RS-232接口和以太网接口的HD-PLC高速率电力载波通讯模块UT-6204-PLC，该模块极大地提升了数据传输和信息交换的效率。此外，UT-6204-PLC还具有超强的抗干扰能力，功耗低，传输稳定等优点，适用于一些电网较为恶劣的环境，能够实现RS-485/232以及以太网信号在电力线或者是同轴电缆线上的透明传输。

3 结论

综上所述，基于电力载波通信技术的远程自动抄表系统是以实用性为设计原则，有效利用电网线路实现电网智能化管理。电力载波通信技术是利用配电网线路进行数据传输和信息交换，可以在现有的电网线路中进行电能数据的收集和统计，并且进行数据信息的显示和传输，降低了人工操作造成的误差，提高了电力系统自动化管理水平，给人们的生活带来了极大的便利。