1、湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power毕业设计成果Graduation practice achievement设计工程名称： 远程抄表系统设计 姓 名： 黄 思 进 专 业： 电力系统自动化 班 级： 15级电力五班 学 号： 202322050007 指导老师： 李 靖 任务下达日期： 2023 年 11 月 17 日设计完成日期： 2023 年 12 月 24 日电力工程系编目 录第1章电力载波抄表系统总体设计. 自动抄表系统的组成第2章 数字电表的设计.2.1系统功能需求分析 2.1.
2、2 应完成的主要功能 2.2.2液晶显示模块选择2.4 本章小结第3章 介绍低压电力线载波通讯方案.3.1电力载波远程抄表系统功能分析3.2 系统总体构架设计思路3.3 系统的组成和各局部的功能3.4 本章小结第4章 电力线载波抄表系统集中器软件的设计.4.1通信协议的制定4.2集中器软件设计44.2.2 集中器向上位机的数据传输4.3本章小结第5章 介绍上位机管理软件的设计思路、绘制程序流程图.5.1.2 通讯方式选择5.2 传输接口和协议选择5.3 实时串行通讯程序设计5.4 数据库的建立5.5 利用Data 数据控件访问数据库5.6 使用DBGrid 控件浏览数据库 结论.参考文献.第一
3、章 电力载波抄表系统总体设计1.1自动抄表系统的组成图3-1是基于电力线调制解调器的自动抄表系统的结构示意图，系统以供电局的计算机抄表中心为主站，以电力变压器10KV/380V供电的每个小区为相对独立的子系统，在这些子系统中，集中器又相当于主站，电能表以及数据采集器为从站。采集器的作用是采集多个用户的电表数据，通过电力Modem的调制解调，并经22OV(如光纤或无线电通信等)把数据传送到供电局的计算机抄表中心。 由系统结构示意图可知，自动抄表系统是将电表数据从下而上逐级传送完成，也可以根据实际情况的需要进行数据双向传输，该系统可分为五个主要组成局部：(1) 电能用户表；(2) 数据采集器；(3
4、) 电力线Modem；(4) 集中器；(5) 计算机抄表中心。 ModemModem专业网电力线Modem采集器集中器低压/电力网电力线Modem供电局计算机抄表中心电能表 图3-1 系统结构示意图4抄表系统各组成局部的功能是:(1) 电能用户表对于电磁式电能表，需在表内加装一只传感器或光电模块，将电能表的数据转换成电信号输出；对于电子式电能表，那么可以直接利用表的电脉冲输出。(2) 数据采集器数据采集器实际上是计一费终端和数据集中器中间的一个桥梁，它的主要功能在于同时采集多个用户电能表的电量脉冲信息，并经过处理和存储，通过电力线Modem沿低压电网送到集中器上。并且当接收到上层的命令时，数据
5、采集器能够向计费终端发出抄表或者断电的命令。(3) 电力线Modem主要是对采集器送来的数据进行调制和解调，增强对低压电网的抗干扰性和减低信道传输的误码率。(4) 数据集中器(5) 计算机抄表中心通过通信网对集中器送来的电量数据进行分类和储存、校对抄录时间、设置用户编号和抄表时间、发布抄录命令以及统计和计价、为收取电费、线损计算、负荷控制提供效劳。(6) 集中器与数据中心之间的通信Modem模块之间的通讯，在电力线载波集中抄表器的设计中，我们利用单片机进行两地间的数据通信，通过单片机及对应的控制电路和FSK(移频键控)调制解调器MODEMPSTN进行传输，来实现两地之间的数据通信功能。PCMO
6、DEMRS-232/TTL转换单片机MODEM图3-2 集中器与上位机的通信框图【7】发送端从PC的RS-232口出来，经RS-232/TTL电平转换芯片将RS-232电平转换成TTL(7) 数据采集器与数据集中器之间的通信低压电力线载波数据不能够跨越变压器，所以数据集中器根本上是被设置在住宅小区配电站以内，数据采集器与集中器之间的通讯采用低压电力线载波通信方式。 第二章 数字电表的设计2.1系统功能需求分析通信和供电电源四局部。电能计量局部的核心是计量芯片; 前端采样应分别采集电流和电压信号并数字化处理输入给单片机:单片机完成数据处理后控制液品显示用电量,抄表通信时单片机控制串口通信芯片与中
7、继器进行数据交换。实现数据的实时采集，自动传输。工作电压 :220Vt 10%测量范围: 5A40A,Ib=5A,Imax=40A,符合用户常用要求。仪表常数: 3200imp/kwh测量精度: 1.0级(误差s1%)功率损耗; 1W显示方式: 用电量显示8位有效数字，6位整数，2位小数; 通信时的汉字注释显示2.1.2 应完成的主要功能(1)计量芯片功能电能计量使用小信号采样,高精度计量,模数转换和长频转换高度集成的芯片，实现电最的脉冲输出，并配以发光二极管做脉冲输出指示。时，显OOOOOO 用电量增加时，显示相应增加。开始串口通信时，液晶显示“通信开始字样，通信完成假设成功那么显示“通信成
8、功字样，假设失败那么显示“通信失败字样。(3)电源功能电源电路除采用双路电源外，还设有电池做备用电源，防止在停电时保存的电量丧失。(4)通信功能RS-485的差分通信方式增強了抗干扰性，其外围电路的设计提高了通信的稳定性1231。.该模块包括电流采样，电压采样，脉冲输出和辅助电路。该模块是独立电源供电，使用光电耦合器向单片机传输数字信号,有效抑制电网的强干扰对单片机控制系统的影响。2.2.2液晶显示模块选择。 系统的软件应用灵活，修改方便，具有较强的移植性，可以允分扩展系统的功能。本系统的软件功能程序包括电能表初始化主程序，电能计量中断子程序，液品显示子程序，RS-485通信中断子程序。电能表
9、主程序主要功能是完成单片机的初始化，中断初始化，液晶显示初始化等细节程序。2.3.2 电能计量子程序设计电量存储在30H33H 单元内，以BCD码的形式存储，每个字节存储电量数的两位。例如，30H内低四位存储的是电量小数局部的百分位，高四位存储+分位。2.3.3 液晶显示子程序设计液品显示子程序比拟复杂，将液晶分位左，中，右三列，分别对应写指令，写数据和读数据，结构形式根本一样，只以写指令为例。2.4 本章小结本章进行远程抄表系统前端局部的功能设计，该局部实现了用电量计量，用电量的液品显示和RS-485 通信的功能。通过理论分析的方法，完成该系统功能的可行性分析。说明了系统元器件的选择原那么，
10、器件的功能，器件的参数计算，化京下业人学下积硕十论文以及系统的工作原理; 绘制系统软件框图，用汇编语言编制源程序，实现远程抄表系统预定的功能。在完成总体设计的理论分析之后，试制样机，以样机为平台，经过反复调试，最终使系统的性能指标到达用电量的计最精度小于1%,仪表常数3200imp/kwh; 液品显示用电量位数为8 位，品示6 位整数，2 位小数: 用电量的数据通过RS-485 总线准确无误的传送到中维器。使系统的各项性能参数指标都到达网家标准要求。第三章 介绍低压电力线载波通讯方案利用低压电力线来传输用户用电数据,实现及时有效收集和统计，提高电力系统对供电质量监控能力和管理水平，是目前因内外
11、公认的一个最正确方案。低压电力线是最为广泛的一种通讯媒介网络,采用适宜技术充分用好这一现成的媒介，使低压电力线载波抄表系统到达实用化的需求，所产生的经济效益和生产效率是显而易见的。3.1电力载波远程抄表系统功能分析低压电力线载波通信，是自动抄表系统(集中抄表系统)的一个至关重要的环节,其解决方案的优劣直接影响到系统的技术水平和实用性。一个合理的解决方案必须是在充分地考虑了以下问题的根底上提出:(1)采用适宜的工作频段早在20 世纪90 年代初期，欧洲就提出了目前全世界范围内在低压电力线上的任何方式载波都遵循的BSEN50065标准,此标准对在低压电力线上的载波信号的频段、频带和电平等做出了具体
12、的规定。此标准的第一局部即: BSEN50065-1对频段的规定3kHz9kHz为电力公司专用频段，为其它用户使用的频段10。鉴于此，抄表系统所使的载波频段应选择在95kHz以下.关于这一点，在我国的行业标准低玉电力用户集中抄表系统技术条件(DL/T698-1999) 中也已明确提出。(2)到达可靠的传输速率(波特率)的- -项重要技术指标，也是载波通信技术水平的- -项重要标志。对于抄表系统而言，考虑到本钱的因素，不宜追求很高的传输速率，在性价比适宜的前提下，通常速率应在2400bps 以下。对实际使用来讲，从.300bps-2400bps 都是可行的,但如果太低(比方300bps以下),仅
13、仅用于抄表尚可以使用，但如果系统具备较强的管理功能，比方: 多费率数据、相位平衡数据、线损数据和频繁抄表等,太低的传输速率就无法满足了。另一方面，速率太低，多数情况下需要设备(电表端和集中器) 长时间地处于发送状态，整体功耗就会很大。(3)实现双向通信功能在抄表系统中，低压载波通信必须是双向的，这是因为: 0通信中继的需要。低压电网上丰富的噪声是客观存在的，对载波信号所呈现出阻抗也是动恣的，而且在用电负荷很大时，阴抗是很小的(1Z/1S2是可能的)。因此，设计通信时必须面对这个客观，再加上其他因素的影响，数据通信的成功率会受到较大的影响，有时甚至会造成从集中器到表端设备通信的持续性失败，这种情况下就需要系统有中继的功能，而切实可行的中继方法是表端设备(采集模块或采集终端)在集中
