網(wǎng)橋式電能表的應用
2014-11-07
中國城市供電網(wǎng)及農(nóng)村供電網(wǎng)改造后，實行了一戶一表，抄表到戶，居民計量用表計數(shù)量成倍增加，尤其是在實行分時電價的城市，工作量在此基礎(chǔ)上又增加了4倍以上。若繼續(xù)采用傳統(tǒng)人工挨家挨戶抄取電能表數(shù)據(jù)，不僅耗費人工多、成本高、效率低，而且人為差錯多。為解決上述問題，各地電力公司就根據(jù)自身的情況實施了各種自動抄表系統(tǒng)。
現(xiàn)在，自動抄表系統(tǒng)已成為電力智能化管理的潮流，將是電力營銷信息系統(tǒng)的必不可少的組成部分。尋求簡單、可靠、高性價比的自動抄表方法，是儀表通信領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。在底層通信中，最受關(guān)注的還是電力線載波通信，這是由于電力線路遍布各地，從發(fā)電廠到各個居民家庭無所不至，不需重新布線，可以節(jié)省大量的人力物力。而且，低壓電力線載波接口，目前大部分使用的都是我國自主知識產(chǎn)權(quán)，甚至自主開發(fā)制造的芯片，接口電路簡單，成本低。所以很多專家都認為低壓電力線載波通訊（以下簡稱載波通訊或PLC）是最適合自動抄表的通訊方式，但同時也是最難使用的通訊方式。在自動抄表的應用中由于以下幾個技術(shù)原因，使得利用載波通訊建立的自動抄表系統(tǒng)，最終不能獲得令人滿意的結(jié)果。
電網(wǎng)中始終存在的干擾和信號的衰減；
不同環(huán)境下干擾和衰減的情況不同；
不同時間干擾和衰減的情況不同；
針對以上的問題，許多廠家都作出了許多技術(shù)改進和創(chuàng)新，例如使用了擴頻技術(shù)，提高通訊效率，在系統(tǒng)中使用中繼器，轉(zhuǎn)發(fā)通訊信號，可以有效的抗電網(wǎng)中的信號衰減。所以近幾年，電力線載波在自動抄表中又得到了廣泛的應用。但在各地所使用的載波抄表系統(tǒng)中還存在著，各家公司設(shè)計生產(chǎn)的電力線載波技術(shù)自成系統(tǒng)，互不兼容。這使得電力公司在采購和實施抄表系統(tǒng)的時候帶來麻煩。市場正在等待一個統(tǒng)一的電力線載波通訊的標準協(xié)議。但短時間內(nèi)這種愿望很難實現(xiàn)。
江蘇三能進出口有限公司，經(jīng)過近十年的研究和實踐，在電力線載波通訊應用在自動抄表領(lǐng)域中不斷創(chuàng)新，我們在電力線載波通訊技術(shù)方面作出以下創(chuàng)新和改進：
電力線載波通訊，采用自然碼調(diào)制技術(shù)（獨創(chuàng)的類似擴頻原理），可在噪聲淹沒信號的環(huán)境下識別有效信號。
電力線載波通訊時收發(fā)的信號，采用糾錯編碼編碼技術(shù)，可在近一半的有效信號被干擾破壞時仍然可以糾正使用。減少通訊的次數(shù)提高通訊成功率。
每一只電表具有二級中繼能力，集中器可以實現(xiàn)對中繼路由網(wǎng)絡的自學習，自適應，動態(tài)調(diào)節(jié)中繼路由，中繼路由策略因時而變，因地而變，最大限度提高抗干擾效果（應為電力線上的干擾和信號衰減，隨著地點和時間的不同而不同）。
除此之外我們還率先將網(wǎng)橋技術(shù)引入到電能表的設(shè)計中。首先對兩個概念作一下說明：
網(wǎng)橋，即抄表設(shè)備通過紅外或RS485，利用任意一塊網(wǎng)橋式電表的電力線載波通訊抄讀其他網(wǎng)橋式電表數(shù)據(jù)的技術(shù)。
橋接器，在通訊中起網(wǎng)橋作用的網(wǎng)橋式電表抄表時，可以選擇任意一塊網(wǎng)橋式電表作為橋接器，并通過該橋接器讀取其它網(wǎng)橋式電表的數(shù)據(jù)。
網(wǎng)橋的分級：
一級網(wǎng)橋，即抄表設(shè)備通過紅外或RS485，利用任意一塊橋接式電表的電力線載波通訊抄讀其他橋接式電表數(shù)據(jù)的技術(shù)。由于其橋接路徑是單向的，通道轉(zhuǎn)換只進行了一次，因此稱為一級網(wǎng)橋。
二級網(wǎng)橋，即在一級網(wǎng)橋基礎(chǔ)上實現(xiàn)了從PLC接口到RS485轉(zhuǎn)換。抄表設(shè)備的紅外或RS485接口通過一級網(wǎng)橋橋接器橋接到電力線載波通訊，再從二級網(wǎng)橋橋接器的電力線載波通訊橋接到其它電表的RS485接口，實現(xiàn)通道的二次轉(zhuǎn)換。
下面對比以下普通電能表和網(wǎng)橋式電能表的通訊過程有什么不同：
普通電能表的通訊過程（略，詳見《電工儀表與公用表計行業(yè)信息第5期》）
一級網(wǎng)橋通訊過程（略，詳見《電工儀表與公用表計行業(yè)信息第5期》）
二級網(wǎng)橋的通訊過程（略，詳見《電工儀表與公用表計行業(yè)信息第5期》）
網(wǎng)橋式電能表是我公司采用網(wǎng)橋概念面向自動抄表而設(shè)計的新一代產(chǎn)品，該產(chǎn)品一改過去電表的通訊接口只能獨立使用的模式。獨特的通信協(xié)議及通信媒質(zhì)互轉(zhuǎn)功能使得，電表的數(shù)據(jù)在紅外通信口、RS485通信口、電力載波通信接口可相互轉(zhuǎn)接。任何一只電表都可以作中繼器，中繼深度是2級。任何一只電表，都可以作為橋接器，通過該表的紅外或RS485通訊接口，抄收本電表的數(shù)據(jù)，并可以通過該電表作為橋接器，抄到其他電表內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，從而使抄表設(shè)備通過紅外或RS485通訊接口接入PLC（電力線載波）通訊網(wǎng)絡，實現(xiàn)不同的抄表網(wǎng)路的互連互通。
采用網(wǎng)橋電表實現(xiàn)本地抄表時的優(yōu)勢：
手持設(shè)備通過任何一只網(wǎng)橋式電能表的紅外接口，橋接到它的電力線載波通訊接口抄讀同一臺變下電力線上的所有網(wǎng)橋式電能表的數(shù)據(jù)，這種抄表方法不需要任何布線，本地抄表不需要集中器，電表安裝完成之時，即是抄表網(wǎng)絡組成之時。抄表變得很輕松，不再需要走遍千家萬戶，四處尋找電表。
采用網(wǎng)橋電表實現(xiàn)遠程自動抄表時的優(yōu)勢：
集中器通過任何一只網(wǎng)橋式電能表的RS485接口，橋接到它的電力線載波通訊接口抄讀同一臺變下電力線上的所有網(wǎng)橋式電能表的數(shù)據(jù)。這種抄表方法不需要大規(guī)模布線，集中器和網(wǎng)橋式電表的通訊接口是采用標準的RS485通訊接口和通訊協(xié)議?；乇芰擞捎诓捎秒娏€載波通訊接口，必須使用同一公司的集中器才能利用PLC對電表的抄讀。使網(wǎng)橋式電表的電力線載波通訊網(wǎng)絡對于集中抄表設(shè)備是一個開放式的網(wǎng)絡接口，可以有不同廠家設(shè)計的集中器通過任何一只網(wǎng)橋式電表接入到網(wǎng)橋式電表電力線載波通訊網(wǎng)絡。使采用PLC接口的電表抄表網(wǎng)絡對外有一個開放的公共接口，是目前交叉使用不同廠家載波電表和抄表設(shè)備時的最有效方法。
采用網(wǎng)橋式電表對于自動抄表的實現(xiàn)具有的綜合優(yōu)勢：
靈活而便利的組網(wǎng)方式，可以減少工程施工的工作量，降低工程施工的成本。
強大的網(wǎng)橋通訊功能，可以使自動抄表系統(tǒng)的性能大大提高。
可以分步實現(xiàn)自動抄表，先本地后遠程，有效的兼顧的本地和遠程抄表功能
把抄表系統(tǒng)的風險降到最低。
開放式的電力線載波網(wǎng)絡接口，更加有效的利用資源，便于實現(xiàn)系統(tǒng)集成時的多元化。
網(wǎng)橋式電能表具有的實時時鐘功能的特色：
內(nèi)部RTC電路，參比條件下，通電日計時誤差<±1s/d，停電日計時誤差<±2s/d；
提供溫度補償電路，-30~+70℃范圍內(nèi)日計時誤差的溫度影響<±.1s/d·℃，停電狀態(tài)下，溫度補償仍然有效。
利用內(nèi)部時鐘可以進行數(shù)據(jù)凍結(jié)。
支持載波廣播校時。
綜上所述，江蘇三能進出口有限公司的網(wǎng)橋式電能表，不僅在電力線載波技術(shù)上達到國內(nèi)先進水平，而且獨創(chuàng)的網(wǎng)橋技術(shù)更加是一種改變現(xiàn)有抄表系統(tǒng)架構(gòu)的解決方案。在實際的應用中可以使用戶不需增加任何設(shè)備，和任何施工就可以實現(xiàn)本地的集中抄表。而且，可以綜合使用集中器以及RS485通訊，電力線載波通訊等通訊方法以及一，二級網(wǎng)橋，一，二級中繼的抄表方案和策略，在最大限度上提高了抄表的成功率和系統(tǒng)的可靠性。同時平衡了性能和價格以及施工和風險等各種因素。網(wǎng)橋式電能表必將得到廣泛的認可和應用。
現(xiàn)在，自動抄表系統(tǒng)已成為電力智能化管理的潮流，將是電力營銷信息系統(tǒng)的必不可少的組成部分。尋求簡單、可靠、高性價比的自動抄表方法，是儀表通信領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。在底層通信中，最受關(guān)注的還是電力線載波通信，這是由于電力線路遍布各地，從發(fā)電廠到各個居民家庭無所不至，不需重新布線，可以節(jié)省大量的人力物力。而且，低壓電力線載波接口，目前大部分使用的都是我國自主知識產(chǎn)權(quán)，甚至自主開發(fā)制造的芯片，接口電路簡單，成本低。所以很多專家都認為低壓電力線載波通訊（以下簡稱載波通訊或PLC）是最適合自動抄表的通訊方式，但同時也是最難使用的通訊方式。在自動抄表的應用中由于以下幾個技術(shù)原因，使得利用載波通訊建立的自動抄表系統(tǒng)，最終不能獲得令人滿意的結(jié)果。
電網(wǎng)中始終存在的干擾和信號的衰減；
不同環(huán)境下干擾和衰減的情況不同；
不同時間干擾和衰減的情況不同；
針對以上的問題，許多廠家都作出了許多技術(shù)改進和創(chuàng)新，例如使用了擴頻技術(shù)，提高通訊效率，在系統(tǒng)中使用中繼器，轉(zhuǎn)發(fā)通訊信號，可以有效的抗電網(wǎng)中的信號衰減。所以近幾年，電力線載波在自動抄表中又得到了廣泛的應用。但在各地所使用的載波抄表系統(tǒng)中還存在著，各家公司設(shè)計生產(chǎn)的電力線載波技術(shù)自成系統(tǒng)，互不兼容。這使得電力公司在采購和實施抄表系統(tǒng)的時候帶來麻煩。市場正在等待一個統(tǒng)一的電力線載波通訊的標準協(xié)議。但短時間內(nèi)這種愿望很難實現(xiàn)。
江蘇三能進出口有限公司，經(jīng)過近十年的研究和實踐，在電力線載波通訊應用在自動抄表領(lǐng)域中不斷創(chuàng)新，我們在電力線載波通訊技術(shù)方面作出以下創(chuàng)新和改進：
電力線載波通訊，采用自然碼調(diào)制技術(shù)（獨創(chuàng)的類似擴頻原理），可在噪聲淹沒信號的環(huán)境下識別有效信號。
電力線載波通訊時收發(fā)的信號，采用糾錯編碼編碼技術(shù)，可在近一半的有效信號被干擾破壞時仍然可以糾正使用。減少通訊的次數(shù)提高通訊成功率。
每一只電表具有二級中繼能力，集中器可以實現(xiàn)對中繼路由網(wǎng)絡的自學習，自適應，動態(tài)調(diào)節(jié)中繼路由，中繼路由策略因時而變，因地而變，最大限度提高抗干擾效果（應為電力線上的干擾和信號衰減，隨著地點和時間的不同而不同）。
除此之外我們還率先將網(wǎng)橋技術(shù)引入到電能表的設(shè)計中。首先對兩個概念作一下說明：
網(wǎng)橋，即抄表設(shè)備通過紅外或RS485，利用任意一塊網(wǎng)橋式電表的電力線載波通訊抄讀其他網(wǎng)橋式電表數(shù)據(jù)的技術(shù)。
橋接器，在通訊中起網(wǎng)橋作用的網(wǎng)橋式電表抄表時，可以選擇任意一塊網(wǎng)橋式電表作為橋接器，并通過該橋接器讀取其它網(wǎng)橋式電表的數(shù)據(jù)。
網(wǎng)橋的分級：
一級網(wǎng)橋，即抄表設(shè)備通過紅外或RS485，利用任意一塊橋接式電表的電力線載波通訊抄讀其他橋接式電表數(shù)據(jù)的技術(shù)。由于其橋接路徑是單向的，通道轉(zhuǎn)換只進行了一次，因此稱為一級網(wǎng)橋。
二級網(wǎng)橋，即在一級網(wǎng)橋基礎(chǔ)上實現(xiàn)了從PLC接口到RS485轉(zhuǎn)換。抄表設(shè)備的紅外或RS485接口通過一級網(wǎng)橋橋接器橋接到電力線載波通訊，再從二級網(wǎng)橋橋接器的電力線載波通訊橋接到其它電表的RS485接口，實現(xiàn)通道的二次轉(zhuǎn)換。
下面對比以下普通電能表和網(wǎng)橋式電能表的通訊過程有什么不同：
普通電能表的通訊過程（略，詳見《電工儀表與公用表計行業(yè)信息第5期》）
一級網(wǎng)橋通訊過程（略，詳見《電工儀表與公用表計行業(yè)信息第5期》）
二級網(wǎng)橋的通訊過程（略，詳見《電工儀表與公用表計行業(yè)信息第5期》）
網(wǎng)橋式電能表是我公司采用網(wǎng)橋概念面向自動抄表而設(shè)計的新一代產(chǎn)品，該產(chǎn)品一改過去電表的通訊接口只能獨立使用的模式。獨特的通信協(xié)議及通信媒質(zhì)互轉(zhuǎn)功能使得，電表的數(shù)據(jù)在紅外通信口、RS485通信口、電力載波通信接口可相互轉(zhuǎn)接。任何一只電表都可以作中繼器，中繼深度是2級。任何一只電表，都可以作為橋接器，通過該表的紅外或RS485通訊接口，抄收本電表的數(shù)據(jù)，并可以通過該電表作為橋接器，抄到其他電表內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，從而使抄表設(shè)備通過紅外或RS485通訊接口接入PLC（電力線載波）通訊網(wǎng)絡，實現(xiàn)不同的抄表網(wǎng)路的互連互通。
采用網(wǎng)橋電表實現(xiàn)本地抄表時的優(yōu)勢：
手持設(shè)備通過任何一只網(wǎng)橋式電能表的紅外接口，橋接到它的電力線載波通訊接口抄讀同一臺變下電力線上的所有網(wǎng)橋式電能表的數(shù)據(jù)，這種抄表方法不需要任何布線，本地抄表不需要集中器，電表安裝完成之時，即是抄表網(wǎng)絡組成之時。抄表變得很輕松，不再需要走遍千家萬戶，四處尋找電表。
采用網(wǎng)橋電表實現(xiàn)遠程自動抄表時的優(yōu)勢：
集中器通過任何一只網(wǎng)橋式電能表的RS485接口，橋接到它的電力線載波通訊接口抄讀同一臺變下電力線上的所有網(wǎng)橋式電能表的數(shù)據(jù)。這種抄表方法不需要大規(guī)模布線，集中器和網(wǎng)橋式電表的通訊接口是采用標準的RS485通訊接口和通訊協(xié)議?；乇芰擞捎诓捎秒娏€載波通訊接口，必須使用同一公司的集中器才能利用PLC對電表的抄讀。使網(wǎng)橋式電表的電力線載波通訊網(wǎng)絡對于集中抄表設(shè)備是一個開放式的網(wǎng)絡接口，可以有不同廠家設(shè)計的集中器通過任何一只網(wǎng)橋式電表接入到網(wǎng)橋式電表電力線載波通訊網(wǎng)絡。使采用PLC接口的電表抄表網(wǎng)絡對外有一個開放的公共接口，是目前交叉使用不同廠家載波電表和抄表設(shè)備時的最有效方法。
采用網(wǎng)橋式電表對于自動抄表的實現(xiàn)具有的綜合優(yōu)勢：
靈活而便利的組網(wǎng)方式，可以減少工程施工的工作量，降低工程施工的成本。
強大的網(wǎng)橋通訊功能，可以使自動抄表系統(tǒng)的性能大大提高。
可以分步實現(xiàn)自動抄表，先本地后遠程，有效的兼顧的本地和遠程抄表功能
把抄表系統(tǒng)的風險降到最低。
開放式的電力線載波網(wǎng)絡接口，更加有效的利用資源，便于實現(xiàn)系統(tǒng)集成時的多元化。
網(wǎng)橋式電能表具有的實時時鐘功能的特色：
內(nèi)部RTC電路，參比條件下，通電日計時誤差<±1s/d，停電日計時誤差<±2s/d；
提供溫度補償電路，-30~+70℃范圍內(nèi)日計時誤差的溫度影響<±.1s/d·℃，停電狀態(tài)下，溫度補償仍然有效。
利用內(nèi)部時鐘可以進行數(shù)據(jù)凍結(jié)。
支持載波廣播校時。
綜上所述，江蘇三能進出口有限公司的網(wǎng)橋式電能表，不僅在電力線載波技術(shù)上達到國內(nèi)先進水平，而且獨創(chuàng)的網(wǎng)橋技術(shù)更加是一種改變現(xiàn)有抄表系統(tǒng)架構(gòu)的解決方案。在實際的應用中可以使用戶不需增加任何設(shè)備，和任何施工就可以實現(xiàn)本地的集中抄表。而且，可以綜合使用集中器以及RS485通訊，電力線載波通訊等通訊方法以及一，二級網(wǎng)橋，一，二級中繼的抄表方案和策略，在最大限度上提高了抄表的成功率和系統(tǒng)的可靠性。同時平衡了性能和價格以及施工和風險等各種因素。網(wǎng)橋式電能表必將得到廣泛的認可和應用。
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