對基于HPLC通信技術的用電信息采集系統設計分析

陳孫甫

摘 要：對于HPLC通信技術而言，如今已經擁有一個較為成熟的技術體系，且擁有一個較長的應用時間，因此其被廣泛應用到電力行業當中。本文將分別從整體架構、硬件體系、通信協議以及主站軟件等層面出發，對基于HPLC通信技術的用電信息采集系統展開設計，以期為有關部門提供可靠參考。

關鍵詞：HPLC通信技術;用電信息;采集系統設計;用電控制;OFDM

引言：當前我國電力全采集以及全覆蓋已經得以實現。在采集用電信息階段，以電力線載波通信為基礎的用電采集，由于自身在成本、通信傳輸的速率等方面具有一定優勢，在如今電力傳輸的研究領域中，屬于重點研究問題。對于廣大電力企業來說，其在運維管理越來越多智能電表的過程中，應當對此技術加以充分利用來采集數據信息。

1整體架構

文中所構建系統的重要目的便是利用電力線通信載波技術來傳輸智能電表信息數據。在以往的構建過程中，此類系統主要包括以下3部分，即主站系統層、采集設備層以及通信信道層：

（1）主站系統層重點包含了前置服務器以及磁盤陣列;

（2）采集設備層包含了各種多功能表、采集器、轉變終端設備、集中器以及電能表等;

（3）通信信道層為終端通信與主站的信道，重點運用了GPRS/CDMA公用網絡信道、光纖通信、以及230MHz的電力專用信道使通信得以完成。

文中系統關鍵目標即借助OFDM+DSSS技術來采集電力信息數據，因此把主站系統層視為一類以PC為基礎的軟件，并且于采集設備層使通信協議得以實現[1]。

2設計硬件體系

2.1整體設計

系統的主要硬件包含了載波模塊以及集中器控制模塊。

2.2設計載波模塊

在所設計的載波通信模塊當中，系統的載波信號經由耦合電路與電力線進行連接，信號將由電力線想無緣低通濾波傳送，隨后通過有源濾波，向主控芯片傳送信號。

3設計通信協議

通信協議屬于文章分析重點，所以在分析通信協議各類問題的時候，文章的設計重點即物理層的通信協議，在此過程中主要的算法為OFDM+DSSS。運用以上方法的關鍵原因在于低壓配網自身傳輸的特點，一旦其對較寬直序的擴頻信號加以占用，便會導致明顯的失真，所以一般會對多載波通信加以運用，以便使所有載波只對較窄信道占用，并且對寬帶進行全面利用。

3.1設計OFDM調制

將一幀信號（64個OFDM符組成）從工頻過零點位置發送，1/6周期為其發送時間。將有關參數相結合，便能夠獲得OFDM實際調制的參數。比如其最大工頻偏差是±2Hz，設定19.2ms為其周期，便能得到一周期中傳輸所耗時間是3.2，一共要傳輸的OFDM符號為64個，便能將每一個符號費時計算出來，進而按照以上數據得到OFDM調制方式多項參數。

3.2設計DSSS算法

若想使傳輸效率得以提升，則應展開直接序列的擴頻調制操作。文章運用的一幀信號（64個OFDM符組成），其擴頻碼長便是64。BPSK所有子載波就能獲得其所包括的一個碼片。需要注意的是，擴頻之后OFDM含有信號64個，所以也應該擴解接收端的64個信號。

4設計主站軟件

4.1構成軟件的功能模塊

4.1.1用電控制

此功能模塊的基礎為借助數據采集功能得到的動態數據來管控用戶的整體用電流程。利用此模塊可以使系統動態供電管理功能得以實現。總體來看，此功能模塊重點包含了4個組成部分，即負荷控制管理、限電控制管理、電費控制管理與供電質量控制管理。經由分析用電數據信息可以明確用戶是否違法用電或者存在各種用電故障，同時利用此模塊對用戶展開限電管控。另外，利用此模塊管理供電質量，可以使供電質量跟蹤和調整得以實現。開展電費管理工作的關鍵憑證，源自數據采集而得的電量信息數據，基于此數據來計算用戶的電費。

4.1.2采集管理

此功能模塊屬于采集用電信息系統的關鍵功能，處于核心地位，其對系統關鍵數據的輸入會產生決定性影響。所以，要求系統采集數據的功能應當擁有實時性以及精準性等特征，方能使系統采集用電信息時輸入數據信息的實際需求得到滿足。此項功能重點包含了兩類采集數據的方式，即定時采集以及實時采集：

（1）定時采集：借助對采集的間隔進行設定，從而讓采集用電信息的系統能夠對數據展開自動采集，隨后加以儲存;

（2）實時采集：獲得當前終端設施的具體數據，多被用到定點采集用電信息操作中。

然而應該注意，第二種采集方式應該在采集操作正式開始前預先設定此次采集數據的開采時間、周期以及采集點等重要參數，同時還要控制采集時間超過15min。如果因為通訊問題或者網絡故障導致系統不能自動對數據進行采集，該模塊還能支持人工進行補錄。

4.1.3數據管理

此功能模塊的關鍵作用是管理系統所采集用電信息數據。通常系統在采集完數據信息后，該模塊會經由篩選、儲存和統計分析數據，從而得到數據的高層語義，進而將其提供給跟蹤分析數據變化狀況的工作當中。此功能模塊在采集用電信息的系統當中屬于最為關鍵的輸出數據模塊，其可以引導操作人員對大數據相應規律加以掌握。該功能模塊構成部分包括數據表報管理、數據篩查管理、數據儲存管理和數據的統計分析等[2]。

4.2結構整體設計

對于采集用電信息的系統而言，其軟件部分主要包括了表現層、應用層、服務層以及數據層。

結論：總體而言，以上設計思路能夠為廣大電力企業用電信息采集工作的順利開展提供可靠參考。將以上設計分析思路應用于采集某個小區的用電信息過程中，不僅使小區的智能電表全面信息采集得以實現，更提升了自動化的超表率，同時也能精準定位偷用電的用戶，進而使用電采集工作的效率得以提升。

參考文獻：

[1]安飛霏.電力用戶用電信息采集系統優化設計研究[D].河北科技大學，2019.

[2]高輝，虞小輝，孟顯海，等.基于用電信息采集系統的一體化多表集采方案設計[J].電器與能效管理技術，2018（21）：18-22.