通用型低壓集抄智能檢測設備的研發與應用

徐川子，莊 杰，嚴麗芳

（國網浙江富陽區供電有限公司，浙江 富陽 311400）

通用型低壓集抄智能檢測設備的研發與應用

徐川子，莊 杰，嚴麗芳

（國網浙江富陽區供電有限公司，浙江 富陽 311400）

基于不斷普及的低壓集抄系統，研發了通用型智能化檢測設備。智能化檢測設備規范了各類載波采集器接口定義，將此前運維過程中普遍使用的各類測試儀器進行了整合，可完全實現對低壓集抄的各類設備進行故障排查和處理，有效地解決了目前載波設備各異、檢測設備繁多的檢修難題，產生了較為可觀的經濟效益。

低壓集抄；載波模擬操控器；通用性；智能化；檢測

0 引言

隨著經濟社會的發展以及科學技術的提高，智能電網也不斷發展，與此同時，低壓集抄系統也被廣泛研究并不斷普及[1-2]。低壓集抄系統主要是利用信息采集系統，使得抄表的各個環節統一計劃、統一協調與統一控制，從而實現遠程自動抄表的目的。目前，低壓集抄系統正朝著全面采集、全面覆蓋、有效控制負荷、電能量數據中心的要求發展[3]。

雖然低壓集抄系統可以從根本上克服傳統人工抄表模式的弊端，如錯抄、估抄以及漏抄等問題，但是目前仍有眾多因素制約低壓集抄系統的廣泛推廣，其主要原因有[3]：低壓計量設備的數量過大，且其檢修設備種類繁多，使得低壓計量設備后期維護工作困難。載波技術不成熟以及標準不統一，使得各個設備廠家生產的載波芯片工作原理及功能實現存在很大差異，產品質量也有很大差異，導致后期檢修困難大，因而無法支持大規模系統的運行。

因此，開發通用型低壓集抄智能檢測設備是解決上述問題的途徑，通過研發通用型低壓集抄智能檢測設備，規范了各類載波采集器接口定義，其中的載波模擬操控器率先實現了不同廠家之間的載波模塊互換檢測，智能化檢測設備還融合了對GPRS無線通信模塊中的無線或者SIM卡異常以及載波通信異常進行檢測的功能。

1 硬件設計

1.1 系統構架

通用型低壓集抄智能檢測設備主要由智能控制主機、掌機和載波信號發生器3大部分構成，其結構如圖1所示。

圖1 低壓集抄智能檢測設備系統結構

智能控制主機是檢測設備的核心部分，提供各類檢測接口，如充電接口、GPRS天線接口、SIM卡接口、RS232接口、RS485接口、RJ45接口和USB接口等，并用于控制檢測流程、產生及發送檢測命令，顯示并導出檢測結果。掌機主要是提供紅外及條碼掃描接口，獲取現場低壓集抄系統相關設備的信息，通過RS485或433M小無線方式將相關信息傳送給控制主機。載波信號發生器用于發送載波信號至控制主機，檢測電力線載波通信情況。

1.2 掌機

掌機的硬件框圖如圖2所示。掌機采用2.8英寸TFT彩色液晶及2 600 mAh大容量鋰聚合物電池。主控采用ARM Cortex-M3 CPU，其資源豐富，可滿足現有功能要求，也有助于以后的功能升級，在主控的基礎上掌機集成了各種通信功能，包括紅外、GPRS通信、RS232和RS485，可以檢測現場出現的各種通信故障。為了提高檢修效率，掌機還提供了條碼輸入方式，可以快速準確的獲取各檢修設備的地址。

圖2 掌機硬件框圖

RS232與RS485通信電路分別采用SP3232芯片與SP3485芯片。RS232可以與集中器進行通信，也可對程序進行升級。RS485總線采用3個TVS管，有助于保護總線免受脈沖干擾。

紅外接收電路采用TSOP34838芯片，能可靠地接收紅外信號，紅外發送電路把主控送過來的串口發送信號和38K載波信號進行調制，然后發送給紅外發送管，紅外通信是必不可少的通信方法，因其操作簡單高效，成為現場使用最多的一種通信方式。

GPRS通信電路采用穩定可靠的TELITGL868模塊，該電路也可用于檢測SIM卡是否存在以及檢測當地網絡信號強度等。

1.3 載波檢測模塊

在低壓集抄用電信息采集系統中，載波通信種類繁多，有曉程載波、東軟載波、鼎信載波和力合微載波等，每種載波通信機制都各自獨立，導致后期檢修變得繁瑣。本文設計了一款可插拔載波模塊的載波模擬操控器，結合掌機可用來查找不同種類的載波模塊通信故障。載波模塊主控采用資源豐富的ARM Cortex-M3 CPU，可滿足現有功能要求，也可輕松完成后續升級要求。

載波模塊通信電路根據最新集中器和采集器的標準，設計了可插拔集中器載波模塊接口和采集器載波模塊接口電路，根據現場實際情況更換載波模塊，對當地載波通信進行檢查。另一方面，模塊電源電路采用開關電源電路，提高電能轉換效率，也減輕整個產品的重量，在電源輸入接口接有壓敏電阻和吸收電容，增加了系統對浪涌和脈沖的抗干擾能力。

2 檢測流程

低壓集抄智能檢測設備主要是對終端及通信參數進行檢測。終端檢測流程如圖3所示，將控制主機中預設好的終端參數與現場采集到的終端參數進行比較，檢測出差別項，并在控制主機上顯示。根據終端參數，對各個測量點的終端日、月凍結數據進行檢測，判斷凍結數據中出現的異常情況，顯示異常數據點。

圖3 終端參數檢測流程

GPRS通信及載波通信檢測流程如圖4所示。將終端天線接入控制主機的天線接口，利用控制主機自帶的GPRS模塊檢測現場信號強度，并判斷信號強度是否滿足上線要求，可以模擬終端上線過程，判斷終端GPRS模塊是否出現故障。利用控制主機自帶的GPRS模塊還可以檢測SIM卡運行狀態，將終端上的SIM卡插入控制主機的SIM接口，判斷SIM卡是否存在損壞、欠費、停機等問題。

載波通信檢測包括采集器載波通信、集中器載波通信和電力線載波通信檢測。將控制主機上的A/B/C/N并接到集中器的A/B/C/N上，通過集中器RS232或者RS485口，發送穿透抄收控制主機中的模擬表命令，通過控制主機內置的載波模塊接收數據，檢測集中器載波模塊通信情況；將控制主機上的A/N并接到采集器的A/N上，通過控制主機內置的模擬集中器載波模塊，對集中器發送穿透抄表命令，檢測采集器載波模塊的通信情況。

分別將控制主機的A/B/C/N和載波信號發生器的A/B/C/N連接到集中器和采集器兩端，控制主機通過433M小無線發送命令給載波信號發生器，通知載波信號發送器發送載波信號，控制主機通過接受到的信號，判斷電力線上的載波信號強度及通信干擾情況。通過掌機條碼掃描和手工輸入方式獲取檢修終端的地址信息，形成檢修記錄單。

3 結語

圖4 通信檢測流程

通用型智能化檢測設備規范了各類載波采集器接口定義，其載波模擬操控器率先實現了不同廠家之間的載波模塊互換檢測，智能化檢測設備還融合了對GPRS無線通信模塊中的無線或者SIM卡異常以及載波通信異常進行檢測的功能，將此前運維過程中普遍使用的各類測試儀器進行了整合，可完全實現對低壓集抄的各類設備進行故障排查和處理。

通用型低壓集抄系統智能化檢測設備已在富陽城區、鹿山供電服務站、胥口供電服務站試運行。3個月共有1 440戶使用該智能化檢測設備，平均檢修時間從23.8 min縮短至13 min，檢修1 440戶所需的工作日從71.4個工作日減少到39個工作日。按目前每人每天200元的檢修費計算，可節省成本12 960元。該通用型智能化檢測設備所產生的經濟效益十分可觀。

[1]黃平，孫德寶.基于低壓電力載波遠程集中抄表系統的研制與實現[J].交通與計算機，2004，22（1）∶99-102.

[2]李佳，周尚禮，肖勇，等.低壓集抄終端智能檢測平臺的開發與應用[J].電測與儀表，2010，47（536A）∶43-46.

[3]李志林.低壓集抄系統的運行維護與管理[J].科技創新與應用，2013（22）∶162.

（本文編輯：徐 晗）

Development and Application of Universal Intelligent Detection Equipment of Low-voltage Centralized Meter-reading System

XU Chuanzi，ZHUANG Jie，YAN Lifang

（State Grid Fuyang Electric Power Supply Bureau，Fuyang Zhejiang 311400，China）

An universal intelligent detection equipment is developed based on the gradually popularized lowvoltage centralized meter-reading system.The intelligent detection equipment，which specifies the definitions of carrier collector interface and integrates test equipment universally used in operation and maintenance，can used for fault detection and handling of low-voltage centralized meter-reading system，handling maintenance difficulties such as carrier collector difference and detection equipment variety and bringing considerable economic benefit.

low-voltage centralized meter-reading；carrier simulation manipulator；universal；intelligence; detection

TM764.1

B

1007-1881（2016）08-0036-03

2016-03-25

徐川子（1985），女，工程師，長期從事電能計量、營銷管理工作。