电力系统中采集终端智能报警装置的研制与应用

朱 亮，郭鸿鹏，周 雷，黄 刚，魏 鑫

(1.国网锦州供电公司，辽宁 锦州 121000；2.国网辽宁省电力有限公司大连培训中心，辽宁 大连 116000；3.辽宁双宜电力电子有限公司，辽宁 锦州 121000)

1 概述

电力行业是支撑国民经济和社会发展的基础性产业和公用事业，电力需求与国民经济密切相关。随着我国社会主义市场经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，电能被越来越广泛地应用于工农业生产以及日常生活中，能源日趋紧缺这一现象也尤为突出。随着电力行业的不断发展，人们对电力的依赖程度也越来越高，为实现用电信息采集系统“全费控”的管理目标，通过在用户侧安装负荷控制管理终端实现对用户用电数据的采集并远传回控制中心，实现对用户远方抄表和购电，从而实现远程用户购电管理。因用电信息采集终端催费报警提示音量小且无语音提示，许多用户无法及时了解剩余电量信息，导致未能及时购电，造成用电信息采集终端自动跳闸，严重影响用电用户正常生产经营活动[1]。

基于上述原因，国网锦州供电公司创新团队研制了采集终端智能报警装置，它具有安装方便、抗干扰能力强、施工简便等优点[2]。解决了现有用电信息采集终端存在的催费报警音量小或无语音报警的问题，提供一种可循环语音报警的智能报警装置，该设备能够实现智能报警的功能，使用户及时了解剩余电量信息，及时将购电信息及电量使用情况传递给用户，方便用户及时购电[3]。

2 装置的研制

2.1 智能报警装置工作原理

采集终端智能报警装置包括以单片机为核心的中央处理单元，在中央处理单元的数据线、电源控制输入端分别接有数据保持单元和可对电源输出转换控制的电源处理单元，在单片机的控制命令输入端还接有用于输入操作命令的操作指示单元。其特殊之处在于所述操作指示单元中设有测试按钮、止鸣按钮；在单片机的显示信号输出端接有用来显示电源状态、运行状态及报警状态的显示单元，在单片机的信号输入端接有用来接收用电信息采集终端输出的声光报警信号的传输接口单元；在单片机的信号选择输入端还接有信号转换单元，用来将采集到的报警信号经过信号转换单元的手动设置来选择相应的报警信号形式；在中央处理单元的传输端接有语音输出单元，用来将采集终端的报警指令通过功率放大后以语音报警形式传递到用户[4]。

2.2 数据传输模块设计原理

数据传输模块包括发射单元和接收单元2个部分，发射单元安装在负控终端侧，实时接收负控终端的报警指令，并通过智能数据传输模块发射信号；接收单元安装在报警装置侧，通过智能数据传输模块接收信号报警，并将已报警指令信息回传到发射单元[5]。

为了保证在发射单元和接收单元间进行数据传输的效果,数据传输模块应具有多个特点：数据传输误码率不超过10-5，发射功率为100 mW，无线数据传输433 MHz，免向无委申请频段(430～470 MHz)，高抗干扰能力和低误码率，传输距离远，数据透明传输，可编程信道，具有较大的数据缓冲区[6]。

智能数据传输模块连接端子的定义为提供1个5针排线的连接器，定义及与终端的连接方法见表1。设计完成后，智能数据传输模块如图1所示。

图1 智能数据传输模块实物

表1 智能数据传输模块连接端子与终端的连接方法

数据传输模块的发射单元和接收单元采用点对点的通信方式，发射单元模块安装在负控终端侧，实时接收负控终端的报警指令，并通过数据传输模块发射信号；接收单元模块安装在报警装置侧，通过微功率数据传输模块接收信号报警，并将已报警指令信息回传到发射单元。如图2所示，该装置由发射单元和接收单元组成[7]。

图2 智能数据传输模块原理

发射单元具有用于与负控终端连接的告警接口，并内置数据传输模块Ⅰ，数据传输模块Ⅰ连接有小天线Ⅰ5[8]。

接收单元具有用于与报警装置连接的告警接口，并内置有数据传输模块Ⅱ，数据传输模块Ⅱ连接有小天线Ⅱ6[9]。

数据传输模块Ⅰ通过小天线Ⅰ5 向接收单元发送报警指令。数据传输模块Ⅱ通过小天线Ⅱ6接收报警指令后，将已报警信息回传给发射单元[10]。

2.3 装置模块参数值设定

装置模块的调制方式为GFSK，工作频段为433 MHz，接口数据格式为8E1(偶校验)、8O1(奇校验)，发射功率为100 mW，接收灵敏度为-116 dBm @ 9600 bps，信道速率为1200/2400/4800/9600 bps，接口速率为1200/2400/4800/9600 bps，发射电流≤100 mA，接收电流≤40 mA，整机功耗<2 W，发射频率在430～470 MHz，模块发射功率<100 mW，传输距离在开阔视距情况下达到150 m，外形尺寸为80 mm×60 mm×30 mm。

采集终端智能报警装置适用于负控终端安装在厂区外的电力用户，报警装置则安装在值班室内，与负控终端之间采用微功率信号进行远程传输数据，这样既可以使用户人员及时听到语音报警提示音，防止欠费跳闸，又可避免高空架设或地埋电缆所带来的施工成本，同时也减轻人员的劳动强度，有效提高了安全性能和工作效率。

3 经济效益分析

未采用该装置前，对于无法直接连接的负控终端和报警装置，只能采用架设或地埋电缆的方法，且由于外界影响等原因，经常造成重复。该装置采用后，缩短了终端安装时间，减少人力、物力、财力的消耗，节约了成本。安装前，每安装一处负控设备，平均消耗1848.7元。安装后，平均消耗(智能远程报警装置与普通报警装置制购费用的差价)432.2元。所以，使用该报警装置可以节约成本1416.5元。

4 结语

综上所述，智能远程报警装置已在国网锦州供电公司全面推广使用，并取得了良好的效果。该装置结构简单，安装方便，取代了高难度、高成本的电缆敷设，既降低了装置建设投资和运行维护成本，又有效提高了安全性能。运行1年以来，受到了现场安装、调试人员的普遍认可。