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楼主      问题: 请问:电能表载波通讯的原理?
发布时间: 2008-3-10 下午4:19

作者: zhengzf
等级: 初入江湖
积分: 105 分

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请教高手:电能表载波通讯的原理及实现的方式?有图解更好!先谢谢啦!

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第 1 楼      回复主题:请问:电能表载波通讯的原理?
发布时间: 2008-3-13 上午9:20

作者: 一人一个梦
等级: 遁门入道
积分: 377 分

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希望能帮到您:
当我们选择了预付费及载波数传电能表这一两全其美的要求后,还需要进行具体化的技术条件确定,那么怎样才能达到尽善尽美呢?在目前低压电能表实现预付费主要有两种方式,一种方式是有卡售电,一种方式是无卡售电。
   有卡售电又分两种情况,一种情况是接触式(有触点)IC卡售电或接触式(有触点)电卡、电钥匙方式售电,由于接触式(有触点)的电卡、电钥匙方式售电目前已经过时,所以本文不再谈及。一种情况是非接触式(无触点)售电又分为非接触式(无触点)电卡、电钥匙方式售电和非接触式(无触点)IC卡售电。由于非接触式(无触点)电卡、电钥匙方式售电,常常是有电源卡,其自身固有存在一些缺陷及不足,不但使用上有不足之处,而且安全性、可靠性也不尽人意,所以本文也不再谈及。非接触式(无触点)售电方式主要谈论非接触式(无触点)IC卡售电。
   无卡售电又分四种情况,一种情况是通过电力线载波远程售电,一种情况是通过无线数字电台实现远程无卡售电,一种情况是基于移动无线网络的远程预付费及抄表系统方式实现远程无卡售电,还有一种情况利用电能表传统的485通讯接口进行组建网络后实现远程无卡售电。
   接触式(有触点)IC卡售电是利用预付费电能表通过IC卡(或电钥匙)实现离散式IC卡预付费(有卡预购电量),如湖南威胜电能表厂的DDSD101-3PV1.0A型表(具备IC卡预付费及低压电力线载波远程数传功能)等;非接触式(无触点)IC卡售电利用预付费电能表通过非接触式(无触点)IC卡(又称IC射频卡)实现离散式IC卡预付费(有卡预购电量),如陕西银河仪表公司的预付费及电力线载波数传电能表及其系统等。
   传统接触式的IC卡电能表在技术质量上存在的主要问题:①抗干扰能力脆弱,质量问题突出,特别是其开放的读写窗口易受外界攻击;②被攻击造成控制系统失效后难以取证认定,极易发生用电纠纷。③预购电量快用完前发生断电现象有违电力法规的规定;④价格高、寿命短、综合效益差且使用风险大;⑤窃电严重,有些用户私拉乱接长期不充值;⑥难以适应电价变动的要求,在电价调整时可能影响社会稳定;⑦接触式IC卡容易因磨损而损坏,读写器读写口也容易因磨损而产生故障,影响售电工作。
   目前现有许多厂家生产的接触式IC卡式电能表在电力部门目前的常规管理方式下存在一些缺点,主要表现在电能管理上存在问题,使其难以满足电力营销管理改革的需要:①不能实时反映用户用电情况,无法计算损耗;②统计数据不准确,无法真实反映用户用电情况;③操作难以规范化,造成不明损失增加;④数据采集不及时,无法实时反映电力负荷状况,不能对用户行为进行有效监控。
   克服传统式的接触式IC卡电能表上述缺陷的最佳方法就是采用远程无卡售电,而目前远程无卡售电可以依赖的方式不外乎以下几种:低压电力线载波、无线数字电台、GSM/GPRS无线网络、485接口等通讯口组网等。在这几种方式中,各有千秋,各自有各自的不同程度的优点及缺点。
   随着低压电力线载波技术的不断提高,在低压电能表内部进行电力线载波全双工通讯的技术已经日益完善,目前通过低压电力线载波实现远程无卡售电已经成熟,目前已有极个别厂家的电力线载波预付费数传电能表就是利用的这一技术,克服了传统式的IC卡预付费电能表所固有的一些缺点及不足。如晨泰电器公司的电力线载波预付费数传电能表及其系统就是利用低压电力线载波技术实现远程无卡售电。
   随着无线数字电台技术的微型化发展,在电能表内部植入一个火柴盒大小的微型无线数字电台,再在数据集中控制器(数据终端)里面安装一个控制用微型的无线数字总控电台后,就可以实现一个小区内几千只电能表与数据集中控制器(数据终端)全双工无线数字通讯(有效通讯距离大于500米),数据集中控制器(数据终端)与电力结算中心利用GPRS等通讯方式,从而通过电能表内部的微型无线数字电台实现远程无线无卡售电。
   基于移动无线网络的远程预付费数传抄表系统,建造这种远程预付费数传抄表系统是利用现成的GSM/GPRS无线网络而不必重新建设新的基站。基于移动无线网络的远程预付费抄表系统必须在管理中心和采集器中加装无线通信模块,由于这种无线通信模块结构简单、控制容易,用电管理中心与各个采集器都装有这种无线通信模块,它们之间的通信是通过拨号或以短消息GSM或GPRS信息流量的模式接入,GSM或GPRS信息以实时通讯流量方式来进行传数据、下达命令等,进行远程预付费购电或远程数传抄表等工作。该系统不仅具有远程预付费的功能,而且还可以对用户进行远程在线检测,实施对用户的用电情况实现远程“三遥”监控功能等,同时还能按不同的用电时间收费,既解决了用电收费难的问 题又可以鼓励用户在用电低峰期间用电以调节电网负荷,既可充分利用资源,又方便了用户,是一种理想的高性价比的产品。
   另外一种无卡售电方式是利用电能表传统的485口等通讯接口实现集中(网络)式无卡预付费(无卡预购电量),如山东科大的DF系列集中式无卡预付费(具备无卡预付费及网络集中式远程数传功能)等,类似产品可见迪飞电器公司的产品。
在一个小区内从电能表到控制器(通讯机)之间是用RS485总线连接,从控制器(通讯机)到电力结算中心之间是用公用电话网或通信光缆进行连接,网络连接要求高度可靠。这种连接方式的优点是全双工通讯,无卡售电,避免了有卡售电所固有的缺点,网络式集中控制,对用户用电情况进行在线检测及控制等非常方便,缺点是接线不方便,容易因网络连接问题等原因造成通信不畅通。
 从这种IC卡预付费可以看出:电力结算中心通过售电专用计算机及专用售电器对用户的IC卡进行售电,售电后用户持卡回家插入电能表即可。这种IC卡预付费的优点是简便直观,缺点是容易发生IC卡的丢失及经常磨损导致接触点坏。远程数传方式,在一个小区内从电能表到集中器(通讯机)之间是用数据专用线连接,从控制器(通讯机)到电力结算中心之间是用公用电话网或通信光缆进行连接,网络连接要求高度可靠。这种连接方式的优点是通讯简单,有卡售电,集中抄表,对用户用电情况进行在线检测较方便,缺点是接线不方便,容易因网络连接问题等原因造成通信不畅通。
 从这种数据通讯数传方式可以看出:在一个小区内从电能表到集中控制器(通讯机)之间是低压电力线载波通讯,从集中控制器(通讯机)到电力结算中心之间是用公用电话网或通信光缆进行连接。这种通讯连接方式的优点是安装非常简便,不需要任何多余的连线,大大减少了网络连接接点,从而大大降低了网络线路连接上的接点故障率,避免了其它多接点连接方式所固有的缺点,在电能表内再加装一个可控开关以后,能够实现对用户用电情况进行远程在线检测及控制等,非常简便。
   该系统属于电力载波远程分时预付费系统,主要由用电管理中心、集中器、电力载波预付费电表及通信信道组成。系统的通信采用分布式体系结构,这种体系结构分上下两层:用电管理中心与集中器之间为上层,上层数据的采集采用星型结构,即一个用电管理中心对多个集中器;集中器与电力载波预付费电表之间为底层,底层数据的采集采用电力线,它具有安装便利、可靠性高、安全性好、可维护性强的优点。该系统所采用的电能表必须是电力载波预付费电能表,它是一种采用了大规模集成电路、专用载波模块、高性能CPU和RTC时钟芯片,可按峰、谷、平时段累计计量交流有功电能和需量,并实现了远程预付费的新型高性能电能表。计量组件实现电能数据采集和窃电检测,电力线载波模块实现电能数据传送和控制;主控单元实现预付电费不同时段的自动计算和扣除;控制电路根据电费余额自动实现通断,限定用电的最大负荷,实行超负荷自动断电等。
   一种基于移动无线网络的远程预付费数传抄表系统,建造这种远程预付费数传抄表系统是利用现成的GSM/GPRS无线网络而不必重新建设新的基站。基于移动无线网络的远程预付费抄表系统必须在管理中心和采集器中加装无线通信模块,由于这种无线通信模块结构简单、控制容易,用电管理中心与各个采集器都装有这种无线通信模块,它们之间的通信是通过拨号或以短消息GSM或GPRS信息流量的模式接入GSM或GPRS信息流量方式来进行传数据、下达命令等,进行远程预付费购电或远程数传抄表等工作。该系统不仅具有远程预付费的功能,而且还可以对用户进行远程在线检测,实施对用户的用电情况实现远程“三遥”监控功能等,同时还能按不同的用电时间收费。该系统的最大缺点就是运行费用高,不经济,在经济欠发达的地区无法普及实施。
   通过以上的分析比较后,我们可以看出:利用低压电力线载波通讯接口实现远程数传功能,实现远程预付费载波数传及远方抄表功能,是最经济实惠、最方便控制,而且是一举两得的最佳方案。这才是我们需要选择的两全其美的最佳选择方案。电能表采用电力线载波预付费数传表,该表要求同时具备预付费及电力线载波数传两种功能,预付费方式以电力线载波数传预付费售电方式为主,以非接触式IC智能射频卡(内建MCU,ASIC等)式IC卡售电方式为副,以利用掌上电脑或笔记本电脑进行现场临时应急售电方式为应急备用。利用电能表的电力线载波数传功能对用户用电情况进行实时检测、远方抄表和用电管理等。从电力结算中心到电能表数据集中器(数据终端)之间的通讯方式为电话线通讯方式或GPRS数据流量通讯。

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