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1、北方民族大学学士学位论文论文题目:低压电力网自动抄表系统的集中器设计 院(部)名 称: 电气信息工程学院 学 生 姓 名: 李志强 专 业 电气工程及其自动化 学 号: 20060261 指导教师姓名: 张新闻 论文提交时间: 2010年 5月23日 论文答辩时间: 2010年5月 29日 学位授予时间: 北方民族大学教务处制摘要 自动抄表是指采用计算机技术和通信技术自动读取和处理计量表数据的一种手段，是提高能耗管理部门自动化水平的需要，也是计算机技术和通信技术迅速发展的必然。它不仅可以缓解抄表人员的劳动强度，降低人为因素造成的抄表差错，而且具有抄收速度快，实时性好等优点。集中器是其一个核心部
2、件，本文利用低压载波技术和GPRS技术设计了一款低压电网远程自动抄表系统的集中器。课题研究的主要内容包括有:(1) GPRS无线模块。GPRS无线模块是以16位微处理器设计的嵌入式系统，它将集抄系统的数据接入中国移动的GPRS网络，进而进入Internet，实现基于Internet的数据集中和管理。这个嵌入系统实际相当于一个GPRS调制解调器，它存在于集中器和管理中心PC中。(2) 载波通信接口。低压电力线载波通信接口在采集器和集中器中都有，实际上是一个电力线MODEM。这一部分包括围绕电力线MODEM芯片的滤波、前置放大、功率放大的电路和控制程序及通信规约的设计和调试。关键词：自动抄表；低压
3、载波技术；集中器；低压电网远程自动抄表系统ABSTRACTAutomatic meter reading is a method of reading and processing data automatically with computer and communication. It is the requirement of improving the automatic level of energy consumption, and the necessity of rapid development of computer and communication technology
4、. It may not only relieve the labors intensity, reduce man-made mistake, but also greatly improve the efficiency and real-time performance of reading meter data. Concentrator is an important part of the system,in this paper we use the technology of Low carrier and GPRS to design a concentrator in th
5、e remote automatic meter reading system of lower voltage network. This article consists of five chapters, in the first three quarters are Theoretical description and the fourth and fifth chapter is the core of the design. The main ideal including following:(1) GPRS wireless module. GPRS wireless mod
6、ule based on 16 microprocessor design of embedded system, it will set copy system data access China mobile, then enter Internet GPRS networks based on Internet, the data management and concentration. The embedded system is equivalent to a GPRS modem, it exists in concentrators and management center
7、of the PC.(2) Carrier communication interface. Low-voltage power line carrier-current communication interface in the terminal and concentrators are, in fact, is a MODEM lines. This section includes lines around the MODEM chip filtering, preamplifier, the power amplifier circuit and control procedure
8、s and communication protocols of the design and debug.Key words: Automatic meter reading; Low carrier technology; Concentrator; Low power remote automatic meter reading system目 录第一章 前 言1第二章 自动抄表系统32.1 低压电网自动抄表系统的组成32.2 组建方案3第三章 集中器43.1 集中器的功能43.2 主要技术简介43.2.1 低压配电线载波通信43.2.2 GPRS技术5第四章 集中器硬件设计74.1 自
9、动集中抄表系统介绍74.2 系统主要硬件设计84.2.1 电力载波通信硬件设计84.2.2 GPRS网络结构设计10第五章 通信协议与数据存储格式115.1 通信协议的设计115.1.1 集中器与抄表服务器之间的通信协议115.1.2 集中器通信流程115.1.3 集中器通信控制115.1.4 字节格式125.1.5 帧格式125.2 写设备地址 205.2.1 写设备地址请求命令帧205.2.2 集中器与GPRS无线终端的通信协议215.3 集中器的数据存储设计25第六章 基于GPRS网络的集中器软件设计266.1 集中器通讯程序266.2 集中器控制程序29总结32致谢33参考文献34附录
10、1英文资料35附录2译文39北方民族大学学士学位论文 低压电网自动抄表系统的集中器设计 第一章 前言随着电力工业的飞速发展和深化改革，我国将在2002-2010年实现全国联网、统一调度、厂网分开，完成城网和农网改造，实现全国城乡电网同网同价，建立竞争有序的电力市场，与国际先进的电力工业管理体制接轨。为满足居民对生活用电的需求，不断提高供电服务质量，电力企业正在对城填居民用户实施一户一表工程，以提高用户用电的安全可靠性和收费的准确、合理性。一户一表的实施给电力企业增加了大量的工作量，一个中等城市户表数可达数十万台之多，除配电线路改造外，更有大量的抄表收费工作。如靠抄表员每月登门抄表既要化费大量的
11、人力和时间，给用户带来诸多不便，而且抄录的数据在时间上离散性大、准确度低，给用电管理带来很大困难。人工抄表不但工作量大，也不便于电力管理部门进行全面准确的生产经营的统计、分析、线损计算、电量平衡、负荷率计算等。随着电力市场化改造的深入，电力系统的安全经济运行已进入一个新的阶段，供电企业的生产经营活动，各行管理工作的现代化水平直接影响到企业的效益，成为供电企业超一流企业的标志。目前大量存在的人工抄表提供原始数据的方法，己远不能适应现代化管理的需要。由于电作为一种特殊产品，其产、供、销都是即时发生，夜晚用电低谷时采取降低电费的措施以鼓励多用电，有助于发供电量平衡，而集中抄表系统在不增加其他设备投资
12、情况下，就能分时记费。国家电网公司在有关城网改造的工作会议上多次提出了“要大力推行一户一表，”“集中抄表、服务到户、收费与银行联网的要求”。为此就提出了远程集中抄表的要求以提高电能管理自动化水平，促使电力营销工作迈入新的台阶。随着国家电力系统两网改造工作渐近尾声，“一户一表，管电到户”政策的贯彻，用电网络急剧膨胀，使得供电企业对用电网络的管理任务日益加剧。如何把庞大且分散的居民用电量及其它数据及时有效而且准确无误地收集、统计及分析，成为供电企业一个迫切需要解决的问题。如果仅凭抄表工人挨家挨户地抄表，不但会造成工作效率低，而且由于人工抄表所带来的漏抄、误抄、估抄，甚至抄表人员同用电户合伙作弊，给
13、供电企业带来不可估量的损失，因此供电企业需要一种投资较少，安装及维护方便，通讯可靠，计量准确的电能表远程集中抄表解决方案。从2002年至今，主流模式是数码表。完善集中抄表系统主要有几大难点：设计时无统一标准，基本都是各自为政，使产品的普及存在难度；调试时只靠人为的标识来区别线路，施工中容易造成混乱；系统开发商和厂家脱节。由于表的供应商和系统的供应商分离，现阶段对于表具没有统一的标准可以遵循，系统的质量和表具的质量都是良莠不齐，经常出现互相扯皮的现象， 影响 用户最后的使用；由于系统环节繁多，导致系统出问题的点比较多，又由于采用集中采集的特点一个地方出现问题可能会导致一大片出问题，因此问题很多。
14、比如，ups电源故障，可能会导致若干个采集器无法计数，可能就有好几十户或者上百户人家需要重新抄表。在这种情况下，直读表应运而生。这种表区别与以往的表的特点是读出的就是数据，而不再是脉冲，相当于把流量计和积算仪集成到一起。因此也有人将它称之为“数码表”。直读表分为两种，分别是脉冲计数式数据远传表和机械位置识别式直读表。这两种表均比以往的分线制集中抄表系统有很大的优越性，但它们互有优缺点1。脉冲计数方式的数据远传表（即直读表），实际上是将数据采集模块和远程通讯模块集成到表内，将脉冲计数值记录到表内，外界需要读取表读数时，接通通讯电源，按照通讯协议发出读数命令即可读取数据。这种表具一般提供485接口或M-Bus接口，在生产制造时，已经将初始值设定完毕。一般情况下不再需要设定初始值。计数远传表优点：电路结构简单，价格比较便宜；对原表结构改动小，不要求有很高的机械精度，安装精度要求不高，因此成品率高；体积小巧，非常容易嵌入表内；可以记录完整的表头示数，甚至超出表头示数。计数远传表的缺点：内部有电源供电，电源的寿命是否能够满足要求成为质量的关键；对于电路的抗干扰性能要求较高。机械位置识别式直读表（简称位置直读表）是在机械计数器字轮上安装位置表征元件（有电阻式，光电反射式，条码式等多种），在字轮的缝隙中安装位置读取电路，还有数据处理单元和通讯单元。当外
