基于电力线载波技术的四表合一集抄系统研究

宋　芳，李小伟（.河南工业贸易职业学院，河南郑州　450000；.黄河交通学院，河南焦作　454950）



基于电力线载波技术的四表合一集抄系统研究

宋芳1，李小伟2
（1.河南工业贸易职业学院，河南郑州450000；2.黄河交通学院，河南焦作454950）

摘要：近年来，国家为打造新型用能服务模式，建设跨行业能源运行动态数据集成平台，鼓励能源与信息基础设施平台共享复用，支持水、气、电、热集采集抄，实现煤、电、油、气领域信息资源共享，全面支撑智慧城市建设。国家电网公司先行先试，重点推动“四表合一”工程，利用电力系统现有的采集平台，基于电力线载波技术，融合兼容各种表计通信方式，建立“四表合一”集抄系统，实现水、电、气、热等公共事业数据一体化远程抄收模式。

关键词：四表合一；电力线载波；远程集抄

1　概述

电能表的集抄系统经多年发展，已积累深厚的技术实力和丰富的集抄经验，为四表合一奠定了坚实的设备和网络基础，且其在覆盖率、上线率、运维支持及规范管理等方面的优势，都是其他系统无法比拟和替代的。而目前电采系统中电力线载波是主要的通信和数据传输方式，为避免集抄设备的重复性投资，同时考虑到水、气、暖三表的通讯方式，采用以电力线载波通信技术为基础，构建四表合一集抄系统。

2　系统构成

四表合一数据集抄控制系统应用设备主要由主站系统、服务前置机、集中器、采集器、基本计量仪表单元（智能电表、智能水表、智能气表和智能热力表）以及与之配套的本地转换器等构成，如图1所示。该方案既兼容四表合一新建工程，又能解决型四表合一改造工程。

针对四表合一数据集抄新建工程，在施工初期就考虑四表合一集抄系统的建设，将各种计量仪表的通信线缆预先铺设好，后期直接连接至四表合一采集器上即可。

针对改造型四表合一集抄工程，因前期在计量仪表建设期间没有考虑通信线缆的铺设，可以采用新增本地数据转换器来解决。本地数据转换器安装在仪表附近，直接将仪表的数据转换成符合电力集抄系统的数据格式和协议要求，转换后的数据通过电力线载波或微功率无线或RS485融入电采系统，数据向上传递时复用电采系统的已有信道和设备，最终将数据上传到主站。主站将四表数据进行分类存储，形成数据源，然后进行各类数据的统计分析，生成各种报表，进行统一管理，并提供数据接口，可以水表管理系统、热表管理系统、气表管理系统进行对接，满足这些系统对数据管理的需求。

图1　系统结构图

主站：进行数据管理和人机交互的设备，通常采用计算机设备作为主站，管理省一级范围内的所有集采数据，具备管理、控制、存储、打印等复杂的数据处理能力，并提供与其他管理系统进行数据导出的数据接口，能根据各表计管理的需要，将数据传送至各自的系统平台。

服务前置机：进行集抄系统设备管理、数据预处理和提供数据收发服务等。

集中器：采用主动方式与采集器和电能表进行数据通信的设备，并能够将数据上传至服务前置机，支持各计量仪表数据的本地存储。

采集器：采用被动方式，根据集中器的命令进行计量仪表的采集或中继转发。

本地转换器：针对不同的计量仪表，将数据进行格式转换、协议转换和通信方式的转换设备。

3　系统功能

3.1数据抄录

（1）冻结数据抄录：系统可以抄录水、电、热、气四表的日冻结数据，月冻结数据等冻结数据。

（2）实时数据抄录：系统可以通过点抄的方式，直接抄录四表的当前实时数据。

（3）远程抄录和本地抄录：系统可以通过GPRS等方式在主站端对表计数据进行抄录；也可以在现场通过集中器（可以通过按键或本地232接口）进行抄录；还能够通过手持设备在采集器端或表计端直接抄录表计数据。

3.2参数设置

（1）终端参数设置：可以设置终端的地址、端口号、主站IP地址、通信规约类型等参数。

（2）抄表参数设置：可以设置表计类型、抄录间隔、数据项、通信方式等参数。

3.3系统安全管理

在主站端不同的用户根据权限指定相应的角色，不同的角色只能进行与其权限匹配的操作；集中器端设置有密码，防止无关人员破坏操作。

3.4通信管理

（1）系统初始化：在系统上电时，系统自动加载默认参数、进行通信信道的拓扑分析，为通信路径自适应准备条件。

（2）信号中继：在点对点无法正常通信时，系统能够自动对信号进行中继放大，覆盖整个台区。

（3）中继路径自学习：在系统默认的路径参数不能实现抄录的条件下，系统自动学习新的中继路径，最后达到最优。

（4）中继路由动态修改：为应对载波信道信噪比的时变属性，抄表系统的通信管理具有动态修改路由的功能，在路由级数和抄表速度之间寻找最佳参数，兼顾抄到率和实时性。

（5）载波升级功能：可以在主站端，通过远程下载，对现场的载波模块或采集器进行载波升级。

3.5远程对时功能

主站可以通过远程对集中器进行对时，集中器通过载波信道对全网统一的校时。

3.6系统自诊断自恢复功能

系统具有一定程度的异常、故障监测与诊断能力，提供报警或提示，并自动复位恢复正常。

3.7事件记录

对重要操作（参数配置、异常事件、报警故障等）进行记录，生成报文，为日后数据分析、故障排查提供依据。

3.8系统扩展

系统采用平台化设计，功能模块可扩展，方便增加用户的新增需求。

4　系统兼容性设计

根据四表合一数据集抄系统建设思想，是在原有电力信息采集系统的基础上进行设备的改造升级，但由于历史原因及水气热行业的现状，需考虑解决系统的兼容性问题，才能保证四表合一数据集抄系统的顺利推广。

（1）集中器的兼容性设计。根据《四表合一数据集中采集拓展通信协议》，集中器的上行通信协议应符合Q/GDW 1376.1+，即在原有Q/GDW 1376.1的基础上，增加支持四表合一数据项，使其能兼容四表合一主站。

（2）载波方案兼容性设计。考虑系统的投入成本，需要保持原有载波方案的基础上，兼容水气热表计的数据集抄，集中器通信模块需兼容四表合一扩展协议，对安装在通信转换器上的单相载波通信单元，需支持协议的透明传输，上电启动交互命令需要透明化、规范化。

（3）表计规约的兼容性设计。按照国网公司发布的《四表合一数据集中采集拓展通信协议》文件规定，水气热表计接入四表合一数据集抄系统，表计通信需满足CJ/T 188协议规范。

5　结语

基于电力线载波通信技术的四表合一数据集抄系统，利用电力系统现有采集平台，通过技术的有机融合，构建一套实时双向、通讯速度和效率高、安全可靠、安装使用方便的自动化、智能化四表合一数据集抄系统。该系统的实际应用，取得了良好的经济效益和社会效益。

参考文献

［1］裴中爱.水电气暖四表联网远程抄表系统的设计［D］.山东科技大学，2004.

［2］孙亚蕾.远程抄表系统在智能小区中的实践与应用［J］.仪表技术，2010，（2）.

［3］石守东.网络三表集中器研究［J］.微机发展，2001，（3）.

［4］丁艺，侯国屏，齐笥学，等.一种用于自动抄表的四表集中器［J］.电测与仪表，2003，（11）.

［5］张丽丽.多用户复费率电表及其远程抄表系统的设计［D］.山东科技大学，2002.

Four Table One Set Copy System Research Based on
Power Line Carrier Technology

SONG Fang1，LI Xiao-wei2
（1.Henan Industrial Trade Vocational College，Zhengzhou，Henan 450000，China；2.Yellow River institute of Transportation，Jiaozuo，Henan 454950，China）

Abstract:In recent years，our country builds new service mode and constructs cross-industry energy running dynamic data integration platform to encourage reuse energy and information infrastructure platform for sharing，support for water，gas，electricity and heat collect copy，coal，electricity，oil and gas field information resource sharing，comprehensively supporting intelligent urban construction. State grid corporation establishes a system of“unity of four tables set“copy to achieve public utilities such as water，electricity，gas，heat integration of data remote copy mode.

Key words:four tables unity；Power line carrier；remote set copy

中图分类号：TM73

文献标识码：A

文章编号：2095-980X（2016）05-0052-02

收稿日期：2016-04-27

作者简介：宋芳（1981-），女，河南南阳人，讲师，主要研究方向：电子技术，检测技术。