基于載波通信的低壓用戶串戶檢測儀的設計

楊 帥，熊德智，李建新，陳石東，陳文輝

（1.國網湖南省電力公司計量中心，長沙 410007；2.鄭州萬特電氣股份有限公司，鄭州 450001）

為規范新建小區電能表的裝接管理，防止“電能表串戶”導致客戶用錯電、繳錯費的現象發生，低壓用戶串戶檢測顯得尤為重要[1-2]。“串戶”可能是安裝時接線造成的錯誤，也可能是安裝完畢后填寫編號、名字時造成的對應關系錯誤，這些直接影響供用電關系，若不及時處理或處理不當，就有可能影響電網企業形象和服務水平[3-5]。

目前電能表串戶排查方法主要有簡單跳負荷開關或增加負荷辦法、萬用表對線方法[6-10]。兩種方法均有弊端，因此有必要研制一種基于載波的集成度高、操作簡便、檢測效率高的串戶檢測儀器，為新裝用戶及低壓集抄改造用戶的串戶檢測提供一套快速便捷、行之有效的解決方案。

1 系統設計方案

1.1 系統設計原理

該套儀器采用主機+從機配合使用的設計方案。在設計中主要采用了主從機載波通信技術，錯接線綜合判別技術，多路檢測技術，操控、顯示技術，主從機人機互動、現場記錄、查詢、打印技術。系統設計原理如圖1所示。

圖1 系統設計原理Fig.1 System design principle diagram

主機從計量箱處向用戶的輸電線路（共12路）中輸入載波檢測信號，從機在用戶室內電力線上接收信號，判別是否零火線反接，并將判別結果和待檢測用戶的房間標識信息通過載波模塊發送給主機，主機將檢測到載波信號的輸電線路的標識信息與從機發送來的現場房間標識信息進行對比，進行串戶判別，并將判別結果通過載波模塊發送給從機。在設計中主要使用了以下關鍵技術：

（1）載波通信技術。通過引入載波通訊模塊，將整套設備分為主機與從機兩部分，主從機可通過載波通信方式進行連接和信息交互，方便高效。

主從機載波模塊的靜態功耗為100 mW，頻段為132 kHz，在線路空載無干擾情況下，最遠通信距離可達2000 m以上，可穿透不小于30層居民樓。采用載波通信技術，可解決無線通信距離短的弊端。

（2）多路檢測技術。為滿足多戶檢測，本儀器提供了多路檢測功能，最多可支持12路同時檢測。

主機對外有12×2路接口，CPU可同時接收2路（零線、火線）信號。CPU對應設24路I/O，每個I/O口對應1路信號并定義，CPU根據檢測到的I/O信號，直接判定其所對應的線路。從機通過載波模塊返回房間號等信息，完成主從機信息核對與交互。

（3）錯接線綜合判別技術。系統將多種低壓用戶錯接線檢測功能進行整合，可完成各種低壓用戶串戶排查工作，快捷智能。具備單火線、單零線串戶檢測；零、火線串戶檢測；零、火線短路提示；零、火線反接自動識別檢測等功能，可以滿足常見的低壓用戶錯接線檢測需求。

（4）現場記錄、查詢、打印技術。可存儲1000套以上的電能表箱測試數據，存儲容量大，不會造成測試數據的覆蓋和丟失，具備現場查詢和打印檢測功能，便于在現場立即開展故障排查。主機和熱敏打印機間采用RS232串口連接，通過編寫接口程序，實現打印功能，可個性化編制打印報告的格式。

1.2 主機設計原理

主機主要由MCU控制單元、檢測單元、輸入輸出單元、顯示單元、載波通信模塊、電源等部分組成。主機設計原理如圖2所示。

圖2 主機設計原理Fig.2 Master machine design principle diagram

MCU控制單元是主機的核心部件，主要依據檢測單元檢測到的載波信號進行串戶故障及串戶類型的智能判別，控制單元控制顯示屏顯示檢測結果，控制載波通信模塊與從機進行信息交互，接收輸入單元的信號輸入，并進行數據處理和存儲。主機可通過鍵盤設置測試時間、小區名稱、樓號、戶號等。配有5.7寸、320×240點陣液晶觸摸屏，采用低功耗設計，液晶背光可自動休眠，電池供電持久。

1.3 從機設計原理

從機主要由MCU控制單元、信號輸入單元、載波通信模塊、顯示單元、電源等部分組成。從機設計原理如圖3所示。

圖3 從機設計原理Fig.3 Slave machine design principle diagram

MCU控制單元依據接收的主機載波信號進行零火線識別，載波通信模塊負責與主機進行信息交互。從機可以設定房間號等信息，支持數字、英文和符號的輸入，配備有2.4寸、分辨率128×64點陣液晶屏，操作、顯示直觀。

2 軟件設計

2.1 主機程序流程設計

主機軟件設計流程如圖4所示。

主機開機啟動，接收參數輸入，控制12路載波信號輸出，查詢MCU 12路信號狀態并進行判斷，如果檢測到某路接收到載波信號，則確認從機已接入線路，主機接收從機發送過來的包含房間號等信息的載波信號，得出檢測結果，并將結果通過載波信道回復從機。如果沒有檢測到載波信號，則判斷12路通道是否檢測完畢，未檢測完畢則進行下一輪檢測，否則回復從機并結束檢測。

2.2 從機程序流程設計

從機軟件設計流程如圖5所示。

圖4 主機程序流程Fig.4 Master machine program flow chart

圖5 從機程序流程Fig.5 Slave machine program flow chart

從機開機后，進行房間號設定，通過電力線接收主機載波信號，進行零火線判別，判斷載波模塊是否收到主機請求指令，如果收到則發送房間號及判別結果給主機，在收到主機應答及檢測結果后，顯示檢測結果并進行下一輪檢測，12路檢測完畢則結束。

3 現場應用

在株洲供電公司麗發新城現場，將檢測人員分為2組進行對比測試。第一組未使用該儀器，使用萬用表進行檢測，組員4人；第二組使用該儀器進行檢測，組員2人。測試結果如表1所示。

表1 現場對比測試結果Tab.1 Site comparison test result

測試結果表明，使用該儀器進行大規模串戶檢測，可明顯降低勞動成本，提高檢測的正確率。

4 結語

該儀器采用了載波通信技術、主從機分離技術、主從機信息交互技術、主機多路檢測技術等多種技術手段進行開發研制。設計簡潔、智能、易操作，能自動判別各種串戶問題，功能齊全，便于現場故障排查與處理。該儀器現場試用情況良好，串戶問題排查速度快、效率高、準確率達到100%，具有較高的推廣價值。

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