基于北斗通信技术的电力数据采集系统的制作方法

本发明涉及一种基于北斗通信技术的电力数据采集系统。
背景技术：
：随着城乡配电网建设的发展、电力系统容量的增加、用户规模的扩大、用户对供电的可靠性和质量的要求越来越高，配电网自动化逐渐成为电力体系化领域的新兴热点。然而作为系统中最重要的配电通信网络，由于缺乏合适的组网解决方案，成为了电力通信网络的薄弱环节，制约了智能电网在配电、用电应用的发展。我国有相当一部分地区，如南方大部分山区。其配电子站较为分散且所处地理位置较偏僻，电缆、光纤等有线线路建设会产生成本高、施工难度大、后期维护不方便等问题；而用传统三大电信运营商提供的无线业务又将面临偏远山区洗好覆盖不完全、通信质量难以保证的问题。技术实现要素：本发明的任务是提供一种基于北斗通信技术的电力数据采集系统。本发明的任务采用如下技术方案来完成：本发明的基于北斗通信技术的电力数据采集系统设智能电能表、电力抄表集中器、低压台区现场电力北斗数据转发装置、RJ-45以太网、发送端北斗通信机、接收端北斗通信前置服务机、中心主站应用服务器;智能电能表与电力抄表集中器之间通过载波通信方式连接.电力抄表集中器与发送端RJ-45以太网接口连接,发送端RJ-45以太网与低压台区现场电力北斗数据转发装置以通信方式连接.将数据传输到低压台区现场电力北斗数据转发装置，低压台区现场电力北斗数据转发装置与发送端北斗通信机连接,发送端北斗通信机与北斗通信输入串口之间通过北斗链路通信方式连接.北斗通信输出串口与接收端北斗通信机之间通过北斗链路通信方式连接.接收端北斗通信机与接收端北斗通信前置服务机连接,接收端北斗通信前置服务机与接收端RJ-45以太网接口连接,接收端RJ-45以太网与中心主站应用服务器以通信方式连接。低压台区现场电力北斗数据转发装置设有北斗通信天线，串口通信单元模块、协议转换单元模块、以太网通信单元模块、供电单元模块，北斗通信天线通过RS232串行通讯接口与串口通信单元模块的RS232串行通讯接口相连，串口通信单元模块与协议转换单元模块相连，协议转换单元模块通过处理器ARM926EJ-SCPU引脚与RS232串行通讯接口以及以太网通信单元的RJ-45以太网接口相连，以太网通信单元模块通过RJ-45以太网接口与集抄设备的RJ-45以太网接口相连，供电单元模块通过电力导线与整机电源相连。本发明的基于北斗通信技术的电力数据采集系统由现场抄表集中器发送抄读命令通过载波通信到现场电能表，电能表根据命令类型，响应数据，并通过载波通信返回到现场集中器中。然后集中器通过RJ45通信将数据传输到数据转发装置上，数据存储，数据经过协议转换成北斗数据协议包后向北斗通信链路转发，之后北斗数据协议包到北斗通信前置机上，再经过协议转换成国网数据协议包，最后经过RJ45将数据上传至中心主站应用服务器进行统一管理和监控。具体可以分为两个流程：主站指令下发流程、现场终端数据上传流程。主站指令下行流程：用电信息采集主站下行指令给电力北斗抄表终端，电力北斗抄表终端完成TCP/IP协议向北斗通信串口协议转换、用电信息采集376.1协议向北斗通信协议转换、通过北斗卫星链路向低压台区现场北斗终端下发指令。北斗卫星系统数据传输之后到低压台区现场北斗抄表终端;低压台区现场北斗抄表终端完成北斗通信串口向TCP/IP协议转换、北斗通信协议的规约向用电信息采集376.1协议转换、通过RJ45通信向下集中器下发指令;电力抄表集中器通过载波通信完成指令下发到智能电能表。现场终端数据上传：智能电能表将回复数据通过载波通信上传给电力抄表集中器。集中器通过RJ45通信将数据传输到低压台区现场电力北斗抄表终端，电力北斗抄表终端完成进行规约TCP/IP向北斗通信串口协议转换、用电信息采集376.1协议向北斗通信协议转换、通过北斗通信链路向用电信息采集主站上传数据。北斗卫星系统数据传输（该步骤由北斗卫星系统自动完成）。之后将数据上行给主站侧电力北斗抄表终端。主站侧电力北斗抄表终端完成北斗通信串口协议向TCP/IP协议转换、北斗通信协议向用电信息采集376.1协议转换、之后通过RJ45网络向主站上传数据。最后用电信息采集系统接收并处理数据。本发明主要针对北斗技术的定位、授时、导航和短报文服务在用电信息采集系统的应用。与现有技术比较，本发明有以下优势：1.具备无通信盲区，能将通信覆盖到广袤的无人区及高山峻岭;利用我国的北斗卫星技术，实现远程抄表、远程监控。该技术大大地提高了数据传输可靠性、保密性，同时也极大地减少了前线线路人员的劳动强度。2.部署车载北斗通信终端和便携式北斗通信模块，为应急抢修提供基于北斗的定位、授时、导航和短报文服务。3.具有多媒体信息采集、北斗导航和短消息功能的一体化电力巡检专用终端，提高巡检效率和标准化作业水平。4.针对变电站室内、地线管道等GPS信号无法覆盖区域的检修维护，利用北斗“羲和”系统实现室内封闭环境的高精度定位导航功能。采用本发明提供的方法和系统能够在不改造现投运行设备的情况下，利用北斗卫星导航系统双向通信功能将现场居民用电信息无缝接入到用电信息管理系统主站，实现现场采集数据到北斗通信通道的接入，能够实时、有效、可靠地获得通信不发达地区用电信息。其主要技术点在于研发的一种小型数据交换装置，该装置实现北斗通信协议与电力抄表协议的规约转换。且在不改变现有通信方式的前提下，实现中心主站与现场集中器之间的数据透传。北斗卫星导航系统是中国自主研制的全球卫星导航系统，具有全天候、全天时快速定位、短报文通信、精密授时服务三大功能，为物联网提供了导航信息和测绘信息等核心信息，科研院校和相关产业单位共享北斗技术在电力行业应用的研发成果和工程经验，本发明的基于北斗通信技术的电力数据采集系统在电力行业应用的检测体系建设提供技术研究、方案论证和试验验证等互动交流平台，包括用电信息采集通信、电力应急通信、电力线路巡检、封闭环境下的电力资源定位导航服务、配网信息化应用。附图说明图1为本发明的基于北斗通信技术的电力数据采集系统结构示意图。图2为本发明的北斗数据转发装置结构示意图。具体实施方式下面对本发明进一步说明。图1为本发明的基于北斗通信技术的电力数据采集系统结构示意图。系统部件组成及各部件之间的连接关系,如图1所示：本发明的基于北斗通信技术的电力数据采集系统设智能电能表、电力抄表集中器、低压台区现场电力北斗数据转发装置、RJ-45以太网、发送端北斗通信机、接收端北斗通信前置服务机、中心主站应用服务器;智能电能表与电力抄表集中器之间通过载波通信方式连接.电力抄表集中器与发送端RJ-45以太网接口连接,发送端RJ-45以太网与低压台区现场电力北斗数据转发装置以通信方式连接.将数据传输到低压台区现场电力北斗数据转发装置，低压台区现场电力北斗数据转发装置与发送端北斗通信机连接,发送端北斗通信机与北斗通信输入串口之间通过北斗链路通信方式连接.北斗通信输出串口与接收端北斗通信机之间通过北斗链路通信方式连接.接收端北斗通信机与接收端北斗通信前置服务机连接,接收端北斗通信前置服务机与接收端RJ-45以太网接口连接,接收端RJ-45以太网与中心主站应用服务器以通信方式连接。电力北斗北斗数据转发装置完成进行规约TCP/IP向北斗通信串口协议转换、用电信息采集376.1协议向北斗通信协议转换、通过北斗通信链路向用电信息采集主站上传数据。北斗卫星系统数据传输（该步骤由北斗卫星系统自动完成）,之后将数据上行给主站侧电力北斗北斗数据转发装置。主站侧电力北斗北斗数据转发装置完成北斗通信串口协议向TCP/IP协议转换、北斗通信协议向用电信息采集376.1协议转换、之后通过RJ45网络向主站上传数据。最后用电信息采集系统接收并处理数据。低压台区现场电力北斗数据转发装置的部件组成及各部件之间的连接关系,如图2所示：低压台区现场电力北斗数据转发装置设有北斗通信天线，串口通信单元模块、协议转换单元模块、以太网通信单元模块、供电单元模块，北斗通信天线通过RS232串行通讯接口与串口通信单元模块的RS232串行通讯接口相连，负责北斗信号的数据接收与数据发送；串口通信单元模块与协议转换单元模块相连，串口通信单元将RS232串行通讯接口接收的北斗数据帧送至协议转换单元模块，串口通信单元通过RS232串行通讯接口将协议转换单元上送的数据帧通过北斗通信天线发出；协议转换单元模块通过处理器ARM926EJ-SCPU引脚与RS232串行通讯接口以及以太网通信单元的RJ-45以太网接口相连，负责完成TCP/IP或UDP协议的数据帧与北斗协议的数据帧的相互转换，和处理长报文的拆包、组包；以太网通信单元模块通过RJ-45以太网接口与集抄设备的RJ-45以太网接口相连，负责与居民现场的集中抄表装置或用电信息主站系统的通信；供电单元，通过电力导线与整机电源相连。负责现场AC220伏到DC12伏电源的转换，给整机供电。同时，转发设备还需要具备以下功能：1）适用于所有遵循国网抄表规约的电力抄表集中器基于北斗卫星通信的数据转发单元（DTU）设备可以通过以太网实时接收任何以TCP或UDP方式通信的报文，不存在因装置不同而产生不适用的情况。2）能够支持在线升级在不失电的情况下，用一个U盘可以实现所有的DTU设备的程序升级。3）能够在线配置重要参数对于不同的DTU装置，由于所载的北斗卡号不同，所以需要对不同的DTU设备进行相应参数的设置。4）稳定性好，适用领域广本发明装置所采用的主控板为ARM9，并嵌入了Linux操作系统，所以使处理速度更快，稳定性更好。本发明的基于北斗通信技术的电力数据采集系统由现场抄表集中器发送抄读命令通过载波通信到现场电能表，电能表根据命令类型，响应数据，并通过载波通信返回到现场集中器中。然后集中器通过RJ45通信将数据传输到数据转发装置上，数据存储，数据经过协议转换成北斗数据协议包后向北斗通信链路转发，之后北斗数据协议包到北斗通信前置机上，再经过协议转换成国网数据协议包，最后经过RJ45将数据上传至中心主站应用服务器进行统一管理和监控。具体可以分为两个流程：主站指令下发流程、现场终端数据上传流程。主站指令下行流程：用电信息采集主站下行指令给电力北斗抄表终端，电力北斗抄表终端完成TCP/IP协议向北斗通信串口协议转换、用电信息采集376.1协议向北斗通信协议转换、通过北斗卫星链路向低压台区现场北斗终端下发指令。北斗卫星系统数据传输（该步骤由北斗卫星系统自动完成）。之后到低压台区现场北斗抄表终端。低压台区现场北斗抄表终端完成北斗通信串口向TCP/IP协议转换、北斗通信协议的规约向用电信息采集376.1协议转换、通过RJ45通信向下集中器下发指令。电力抄表集中器通过载波通信完成指令下发到智能电能表。现场终端数据上传：智能电能表将回复数据通过载波通信上传给电力抄表集中器。集中器通过RJ45通信将数据传输到低压台区现场电力北斗抄表终端，电力北斗抄表终端完成进行规约TCP/IP向北斗通信串口协议转换、用电信息采集376.1协议向北斗通信协议转换、通过北斗通信链路向用电信息采集主站上传数据。北斗卫星系统数据传输（该步骤由北斗卫星系统自动完成）。之后将数据上行给主站侧电力北斗抄表终端。主站侧电力北斗抄表终端完成北斗通信串口协议向TCP/IP协议转换、北斗通信协议向用电信息采集376.1协议转换、之后通过RJ45网络向主站上传数据。最后用电信息采集系统接收并处理数据。在上述方案中，有两个需要处理的技术点：1）国网标准下电力集抄协议与北斗卫星通信协议之间的规约转换；2）国网标准下的电力集抄协议报文有长有短，长报文超过1000字节，在进行协议转换过程中，必须在两端进行拆包组包。实现原理如下：国家电网公司用电信息采集系统中按照《电力用户用电信息采集系统通信协议第一部分：主站与采集终端通信协议》规约进行，该规约数据包需转换成北斗协议数据包，经北斗通信链路送至主站端，在主站端将北斗协议数据包还原成国网通信协议的数据包。上述规约转换时在北斗通信链路两端所进行，不影响原通信方式，实现数据透传。国家电网通信协议数据包格式如下：国网抄表协议报文头电能量数据国网抄表协议报文尾转换成北斗协议后，国网通信协议数据包将作为北斗协议的数据包，封装在北斗协议的帧格式中;电能表通过载波通信与现场抄表集中器进行数据传输，采用的是国网标准的用电信息采集376.1协议。现场抄表集中器通过RJ45通信与数据转发装置进行通信，采用的是TCP/IP协议。数据转发装置通过北斗链路通信与北斗卫星通信，采用北斗通信串口协议，由TCP/IP协议经数据转发装置转换而成。数据通过北斗链路通信到通信前置机并将北斗通信串口协议转换成TCP/IP协议通过RJ45通信到中心主站，进行数据的管理和监控。现场抄表装置获取采集的用电信息抄表数据，通过载波通信将数据传输到集中器中，然后通过485将数据传输到北斗数据转发装置，之后将所述抄表数据报文通过数据转换生成北斗通信报文，通过北斗通信链路将所述北斗通信报文发送至北斗指挥机，北斗指挥机将数据发送到前置机，前置机将所述北斗通信报文还原成抄表数据报文的原始格式，并通过RJ45发送至中心主站应用服务器进行统一管理和监控。采用本发明提供的方法和系统能够在不改造现投运行设备的情况下，利用北斗卫星导航系统双向通信功能将现场居民用电信息无缝接入到用电信息管理系统主站，实现现场采集数据到北斗通信通道的接入，能够实时、有效、可靠地获得通信不发达地区用电信息。其主要技术点在于研发的一种小型数据交换装置，该装置实现北斗通信协议与电力抄表协议的规约转换。且在不改变现有通信方式的前提下，实现中心主站与现场集中器之间的数据透传。北斗卫星导航系统是中国自主研制的全球卫星导航系统，具有全天候、全天时快速定位、短报文通信、精密授时服务三大功能，为物联网提供了导航信息和测绘信息等核心信息，科研院校和相关产业单位共享北斗技术在电力行业应用的研发成果和工程经验，本发明的基于北斗通信技术的电力数据采集系统在电力行业应用的检测体系建设提供技术研究、方案论证和试验验证等互动交流平台，包括用电信息采集通信、电力应急通信、电力线路巡检、封闭环境下的电力资源定位导航服务、配网信息化应用。(本文未详细说明的均为现有技术，故不在此展开复述，本
技术领域：
技术人员根据上面描述可以实现本发明的目的)。当前第1页1 2 3