低压电力网自动抄表系统的集中器设计学士学位论文

北方民族大学学士学位论文 低压电网自动抄表系统的集中器设计

过US6M2这颗器件，当超过它的额定值时，有可能会把US6M2烧掉，所以推荐载波通信电路采用变压器供电。

这部分电路所起的作用是当15V电源电压被拉低到6.5 V左右的时候控制其输出电流，保证15V电源电压不至于被拉低到太低而致使整个系统无法正常工作，其最突出的是可优点以很好的保证低电压试验能够通过。

图4-3 功率控制部分

信号接收部分由信号耦合电路、带通滤波器BPF和模拟前端AFE二部分组成，其主要功能是对来自电力线上的扩频通信信号进行有效的接收和模拟解调。其中，信号接收电路的设计日标是提高频带内的信号接收功率(信号祸合电路设计的一部分，需要同发送部分统一设计。)，并最大限度地抑制来自电力线上的噪声十扰，目使无源滤波网络的插入损耗最小。信号接收电路原理图如图4-4所示。

图4-4 信号接收电路 解调系统，包括:

(1) 振荡器(Oscillator) (2) 混频器(Mixer)

(3) 限幅放大器(Limiting Amplifier) (4) FM解调器(Demodulator)

(5) 交鉴频器(Quadrature Discriminator) (6) 滤波放大器(Filter Amplifier) (7) 静噪电路(Squelch Circuit)。 AFE3361主要特点

(1) 工作电压范围:Vcc = 2.5 —7.OV (2) 功耗小，典型值为4.OmA(在Vcc= 4.0时)

(3) 灵敏度高，输入一3dB限幅电压为2.0 μVrms(典型值)

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AFE3361是一个低功耗窄带FM中频模拟解调集成电路，其内部含有完整的窄带调频

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(4) 所击外围器件少 (5) 最高工作频率为60MHz。

利用AFE3361来完成载波通信，作为信号接收部分。电路原理图如4-3所示

P6KE22CANEUTRAL16CiHuan-500uH 1:1信号耦合信号接收612Nch333nF10uH/1.2APchUS6M245R512.2kTS5SS12R52Vss3.3nF0.15uF/310VAC1N467951N46790.62k100uH/100mALINE3T1330pF41mH/100mAAFE3361FSKVssV112SB1132R5010kC550.1uFC20100uF/35VR41Vss15kR903k12V信号发送图4-5电力载波通信硬件电路

SSCOUT0.22kC5433nF 4.2.2 GPRS网络结构设计

由于低压电力载波通信方式不能实现跨变压器通信，因此只能用于同一变压器内的

数据通信。而要实现自动抄表系统的数据远传，我们则需在集中器和管理中心之间选择另外的通信方式，在这里我们使用GPRS网络来实现数据的远传。

GPRS(GeneralPaeketRadioServiCe)是通用分组无线业务的简称，它是第2.5代移动通信系统，是GSM向3G过渡的一个桥梁。GPRS是在GSM系统基础上引入新的部件而构成的无线数据传输系统。集中器GPRS模块与管理微机的GPRS模块建立数据通信前的连接工作本系统采用上位机固定IP地址的方法作为上位机(数据中心)，实现多点对一点的数据，这样GPRS无线通信模块通过拨号登陆GPRS网络，获得IP地址后，就可以主动和接入工nternet的上位机联络，将自己的IP和端口号发送给上位机，进而实现双方的通信与数据采集，结构框图如图4-4所示

集 中 器 GPRS 通信网络 数 据 中 心

图4-6 GPRS通信网络结构框图

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第五章 通信协议与数据存储格式

5.1通信协议的设计[9]

5.1.1集中器与抄表服务器之间的通信协议

集中器与载波电表之间的通信遵循 DL/T645-1997通讯规约，该通信规约适用于本地系统中多功能表的费率装置与手持单元（HHU）或其它数据终端设备进行点对点的或一主多从的数据交换方式，规定了它们之间的物理连接、通信链路及应用技术规范。 5.1.2集中器通信流程[10]

集中器上电初始化，等待接收控制命令或抄表服务器的请求报文，并根据控制命令或请求报文作出响应。集中器接收的控制命令为安装测试命令；接收的抄表服务器的请求报文有:复位报文、停止报文、抄表报文、地址添加报文、地址删除报文、返回地址信息报文、状态查询报文、请求集中器返回非多功能表数据报文、请求集中器返回多功能表数据报文、请求集中器继续返数报文、请求集中器继续返回地址报文、集中器参数设置报文。

集中器对抄表服务器应答的报文有:复位应答报文、停止应答报文、抄表应答报文、地址添加成功应答报文、地址添加失败应答报文、地址删除成功应答报文、返回地址信息应答报文、返回集中器当前工作状态应答报文、返回非多功能表数据应答报文、返回非多功能表数据报文、返回多功能表数据应答报文、返回多功能表数据报文、集中器参数设置应答报文、非法请求和异常应答报文。

在抄表服务器的请求报文中，停止抄表请求和复位请求优先级最高。为了保证集中器系统的正常运行，只有当集中器抄表系统出现混乱时(如集中器一直处于抄表状态，不能抄回电表数据)，主要是集中器的执行单元出现问题，才允许抄表服务器使用复位请求，这时集中器主控单元，将其他的控制和执行单元进行硬件复位，集中器处于待机状态，此命令只提供给自动抄表系统高级管理员使用。当集中器处于正在抄表状态时，只响应抄表服务器的停止抄表请求和复位请求，如有其他请求，集中器不响应请求，认为抄表服务器的请求为非法请求，并返回非法请求异常应答报文。

当集中器处于待机状态时，响应所有命令请求报文，不包括在流程内使用的请求报文(如继续返数报文和继续返地址报文)，如此时出现此类报文，集中器不响应请求，认为抄表服务器的请求为非法请求，并返回非法请求异常应答报文。 5.1.3集中器通信控制[11]

(1) 传输次序：所有数据均先传高字节、后传低字节。

(2) 传输响应：除集中器主动向抄表服务器返数外，每次通讯都是由抄表服务器向指定的集中器发出请求命令帧开始，被请求的集中器根据命令帧中控制码的要求作出相应响应。对于设置命令，集中器应在正确执行完命令动作之后进行应答，抄表服务器应

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根据不同命令的执行时间来调整应答等待时间。

(3) 差错控制：帧校验为纵向信息和，接收方检测到纵向信息校验和出错，放弃该信息帧，不予执行命令但应给出异常应答。 5.1.4字节格式[12]

每字节含8位二进制码，传输时加上一个起始位（0）、一个偶校验位和一个停止位(1)共11位。其传输序列如图5-1，D0是字节的最低有效位，D7是字节的最高有效位。先传低位，后传高位。

0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 P 1 传送方向

起始位 8位数据 偶校验位 停止位

图5-1 字节传输序列

5.1.5帧格式[13]

(1) 帧是传送信息的基本单元。帧格式如图5-2所示

说 明 帧起始符 地址域 代码 68H A0 A1 A2 A3 A4 A5 帧起始符 控制码 数据长度域 数据域 校验码 结束符 68H C L DATA CS 16H 图5-2 帧格式

1) 帧起始符68H：标识一帧信息的开始，其值为68H=01101000B。

2) 地址域A0∽A5：地址域由6个字节构成，每字节2位BCD码。地址长度为12位十进制数，可以为表号、资产号、用户号、设备号等。具体使用可由用户自行决定。当使用的地址码长度不足6字节时，用十六进制AAH补足6字节。低地址位在先，高地址位在后。当地址为999999999999H时，为广播地址。

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