专利名称：一种配电台区抄表系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力电网的抄表系统，具体涉及一种基于多路并行工频通信 技术的低压220V用户电表数据集中抄表系统。
技术背景用户电表数据集中抄表系统是基于电力线的通信技术的主要应用领域，目前，基 于电力线的通信技术有窄带电力线载波通信、宽带电力线载波通信、音频脉动载波通信、超 窄带电力线载波通信和工频通信。几种技术相比，目前已有的工频通信技术的主要特点是 可靠性较高，成本低，但通信速率较低。目前的工频通信技术有两种应用模式，一种是通信 信号穿透变压器传输，通信建立在终端用户变电站和低压电力用户之间，这种技术应用时 需要对变电站进行改造，增加工程施工难度；另一种是通信信号不用穿透变压器传输，通信 建立在配电变压器台区和低压电力用户之间，这种方法施工简单，且可以采用分区组网来 提高系统通信速率。目前的基于工频通信技术的配电台区抄表系统存在以下几点问题(1)对于目前 已有的信号不穿透变压器传输的工频通信技术，其上行信号虽然在A、B、C三相220V低压 供电线上能同时传输，但无法实现单相220V低压供电线上6个采集器同时与配变集中器通 信，也不能实现三相220V低压供电线上18个采集器与集中器同时通信。(2)对于目前已有 的信号不穿透变压器传输的工频通信技术，其上行信号采用电压型信号，不能利用低压配 电网络在配电变压器出口辐射状布线的特点来提高上行信号通信速率，并且存在信号在相 邻配电变压之间窜扰而相互干扰的问题。(3)工频通信时，不管是信号穿透配电变压器的方 式，还是信号不穿透配电变压器的方式，其采集器调制电流峰值都大于20A，对低压220V电 网造成谐波污染
实用新型内容
本实用新型目的在于，设计一种基于低压电力线的用户电表数据集中抄表系统， 该系统能克服现有工频通信系统传输速率低、信号跨变压器串扰的问题，实现在同一台配 电变压器台区范围内的多用户电表数据集中采集抄收，特别是该抄表系统的数据传输是基 于低压配电网工频通信，并采用了多路传输和电流脉冲接收技术。为实现上述目的，本实用新型提供了一种配电台区抄表系统，其改进在于该系统 包括主站、配变集中器、采集器和用户计量电表，所述主站和配变集中器之间采用远程通信 方式连接，所述配变集中器和采集器之间通过多路工频通信方式连接。本实用新型的一个优选技术方案为所述的一种配电台区抄表系统，其改进在于 所述配变集中器由低压电源的母线供电，采集安装在电压电源的分支线上的采集器的数 据，所述配变集中器接收的信号为电流脉冲型工频多路传输信号，所述采集器的工频调制 信号最大脉冲电流峰值在5A以下。本实用新型的进一步优选技术方案为所述的一种配电台区抄表系统，其改进在于，所述低压电源为220V的三相制，所述低压电源的一条分支线上最多可安装18个采集器 与配变集中器同时进行工频通信。本实用新型的一个更优选技术方案为所述的一种配电台区抄表系统，其改进在 于所述采集器有6个安装在低压电源A相上同时与配变集中器进行工频通信，有6个安装 在低压电源B相上同时与配变集中器进行工频通信，有6个安装在低压电源C相上同时与 配变集中器进行工频通信。本实用新型的一个更进一步优选技术方案为所述的一种配电台区抄表系统，其 改进在于所述低压电源的分支线路数为N，则系统的数据吞吐率可以达到NX225bps。本实用新型的另一个优选技术方案为所述的一种配电台区抄表系统，其改进在 于所述配变集中器包括电流互感器21、信号处理板22和控制板23，所述配变集中器通过 安装在分支线上的电流互感器21提取工频信号。本实用新型的另一个优选技术方案为所述的一种配电台区抄表系统，其改进在 于所述主站和配变集中器之间的用远程通信采用光纤通信方式或者无线通信方式。本实用新型的另一个优选技术方案为所述的一种配电台区抄表系统，其改进在 于所述采集器通过为脉冲接口或者RS-485通信接口采集用户计量电表的数据。本实用新型的另一个更优选技术方案为所述的一种配电台区抄表系统，其改进 在于所述采集器嵌入到用户计量电表的表壳内。本实用新型有益效果本实用新型采用自行设计的工频信号不穿透变压器传输的 多路通信模式，采用了独特的多路传输和电流脉冲接收技术，能抄收大量、分散的同一个配 电变压器的低压居民用户电表；工频信号不用穿透变压器传输，信号传输稳定可靠，可以进 一步降低信号调制强度，减小工频信号调制功率，采集器工频调制电流峰值可以降低到5A 以下，克服了相邻配电变压之间窜扰而相互干扰，消除了系统工作对电能质量的影响。本实 用新型抄表系统在完成居民电表实时超收的同时，还能计算统计低压线损，且系统维护方 便。
图1本实用新型配变台区抄表系统示意图；图2本实用新型配变集中器和采集器之间的详细连接示意图；图3本实用新型工频信号分区抗信号窜扰检测示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型配变台区抄表系统包括主站1、配变集中器2、采集器4 和用户计量电表5，主站1和配变集中器2之间采用远程通信方式连接，用远程通信方式采 用光纤通信或者无线通信。配变集中器2和采集器4之间通过多路工频通信方式连接。配 变集中器2上可留有RS-232，RS-485和以太网接口，并且留有与配电室开关变位状态量的 借口。配变集中器2还可留有工频通信接口，可直接与嵌有工频通信模块的电表7相连。配 变集中器2由低压电源的母线83供电，采集安装在电压电源的分支线81上的采集器4的 数据。配变集中器2接收电流脉冲型工频多路传输信号，采集器4的工频调制信号最大脉 冲电流峰值在5A以下。采集器4通过485总线接口和用户计量电表5通信，也可以通过脉冲接口的读取用户计量电表5的脉冲输出，并按照一定的时间间隔存储好累计的电能量数 据。为了便于维护，采集器4可直接嵌入到用户计量电表5的表壳内。配变集中器2和采集器4之间的详细连接如图2所示，配变集中器2主要包括电 流互感器21，信号处理板22和控制板23。配变集中器2通过安装在分支线81上的电流互 感器21提取工频信号，每个分支线81对应一块信号接收处理电路板22。配变集中器2的 电源从低压电源的母线83上获取。低压电源为三相四线制，总共4根电源进线。A相电源线为配变集中器2与A相上 挂接的采集器4通信提供时间同步基准；B相电源线为配变集中器2与B相上挂接的采集 器4通信提供时间同步基准；C相电源线为配变集中器2与C相上挂接的采集器4通信提 供时间同步基准。采集器4通过220V低压电源获取电源和通信信号时。电源A相上安装6个采集 器4同时与配变集中器2通信，电源B相上安装6个采集器4同时与配变集中器2通信，电 源C相上也6个采集器4同时与配变集中器2通信，三相220V低压供电源支线81上可安 装18个采集器4与配变集中器2同时通信。对于低压侧辐射状的分布支线81，如低压电源 的分支线81路数为N，则系统的数据吞吐率可以达到NX225bps。设置采集器地址的方法是以18个采集器4 一组为最小地址编排。由于三相电源 互差120度电角度。工频通信依据电压波形过零点完成通信同步，每次通信以配电室的电 压相序为准。工频下行信号，即系统中的配变集中器2往采集器4发送的信号；工频上行信 号，即系统中的采集器4对配变集中器2发送的信号。通信时配变集中器2根据主站1的 命令和相应的单个采集器4或者一组或者特定数量的采集器4建立工频通信连接。以每台 配电变压器供电用户500户计算，或者等效于安装500个采集器4，按照每块用户计量电表 5通信时间10秒计算，则可以15分钟内完成间隔数据采集。工频信号在配变低压侧三相之间的串扰现象比较普遍，如图3所示，不管是配变 集中器2接收到的工频上行信号还是采集器4接收到的工频下行信号，在一个电压周波 即20ms时间间隔内都回有信号能量特征分布。主要信号能量分布在图中II区，图中I区 和III区出现的信号能量为其它相上的干扰信号，通过比较三个分区的信号能量特征可以 有效防止信号窜扰问题对工频信号检测的影响。图3中I区持续时间为150度电角度， II区持续时间为30度电角度，III区持续时间为180度电角度，每一度电角度对应时间为 0. 056ms ο本实用新型基于低压电力线的用户电表数据集中抄表系统，能克服现有工频通信 系统传输速率低、信号跨变压器串扰的问题，实现在同一台配电变压器台区范围内的多用 户电表数据集中采集抄收。
权利要求一种配电台区抄表系统，其特征在于该系统包括主站(1)、配变集中器(2)、采集器(4)和用户计量电表(5)，所述主站(1)和配变集中器(2)之间采用远程通信方式连接，所述配变集中器(2)和采集器(4)之间通过多路工频通信方式连接。
2.如权利要求1所述的一种配电台区抄表系统，其特征在于所述配变集中器(2)由 低压电源的母线(83)供电，采集安装在电压电源的分支线(81)上的采集器的数据，所述配 变集中器(2)接收的信号为电流脉冲型工频多路传输信号。
3.如权利要求2所述的一种配电台区抄表系统，其特征在于，所述低压电源为220V的 三相制，所述低压电源的一条分支线上最多可安装18个采集器(4)与配变集中器(2)同时 进行工频通信。
4.如权利要求3所述的一种配电台区抄表系统，其特征在于所述采集器(4)有6个 安装在低压电源A相上同时与配变集中器(2)进行工频通信，有6个安装在低压电源B相 上同时与配变集中器(2)进行工频通信，有6个安装在低压电源C相上同时与配变集中器 (2)进行工频通信。
5.如权利要求1所述的一种配电台区抄表系统，其特征在于所述配变集中器(2)包 括电流互感器(21)、信号处理板(22)和控制板(23)，所述配变集中器(2)通过安装在分支 线上的电流互感器(21)提取工频信号。
6.如权利要求1所述的一种配电台区抄表系统，其特征在于所述主站(1)和配变集 中器(2)之间的用远程通信采用光纤通信方式或者无线通信方式。
7.如权利要求1所述的一种配电台区抄表系统，其特征在于所述采集器(4)通过为 脉冲接口或者RS-485通信接口采集用户计量电表(5)的数据。
8.如权利要求7所述的一种配电台区抄表系统，其特征在于所述采集器(4)嵌入到 用户计量电表(5)的表壳内。
专利摘要本实用新型涉及一种基于多路并行工频通信技术的低压220V用户电表数据集中抄表系统，其包括主站、配变集中器、采集器和用户计量电表，所述主站和配变集中器之间采用远程通信方式连接，所述配变集中器和采集器之间通过多路工频通信方式连接。本实用新型采用了独特的多路传输和电流脉冲接收处理的工频通信技术，配变集中器能抄收大量、分散的同一个配电变压器的低压居民用户电表。系统工频信号不用穿透变压器传输，稳定可靠，并消除了系统工作对电能质量的影响，在完成居民电表实时超收的同时，还能计算统计低压线损。
文档编号G08C19/00GK201681481SQ20092024707
公开日2010年12月22日 申请日期2009年11月17日 优先权日2009年11月17日
发明者刘国军, 权楠, 李建岐, 渠晓峰, 王智慧, 王立诚, 黄毕尧 申请人:中国电力科学研究院