基于工频畸变技术的抄表系统

摘要：随着抄表系统和低压电力线通信技术的日益发展，利用低压电力线作为媒介的抄表方式得到了广泛关注。但由于我国低压配电网的干扰强，该方式的应用效果并不理想。为使抄表系统既节约成本，又满足通信距离的需求，设计了以双向工频通信技术作为通信手段的抄表系统。用二进制小波变换进行信号检测，实验结果证实该方法有效。根据DL／T645-1997规约，设计出有中继功能的通信协议。
关键词：抄表系统；工频畸变；小波变换；通信协议

O 引言
目前国内已经将扩频、超窄带通信、多载波调制、自适应跳频、正交频分复用(OFDM)等技术应用于自动抄表系统。但由于我国低压电网环境恶劣，以上技术的应用效果始终不理想。工频畸变是双向工频自动通信(Two Way Automatic Communication，TWAC)的简称，与载波通信相比具有有效传输距离长，通信可靠，信号可通过变压器等优势。

1 系统组成
自动抄表系统一般由采集用户电能表信息的采集终端、集中器、主站系统组成。采集器和集中器位于每个变压器下，对采集器上传数据进行管理，同时作为联系采集器与主站的桥梁(主站是位于最上层的计算机管理系统)。基于双向工频自动通信的自动抄表系统，其畸变信号可进行跨变压器台区的传输，位于电表附近的采集器与主站之间无需另加集中器作为连接桥梁，系统组成如图1所示。


双向工频自动通信系统由中央控制单元、子站端调制解调设备和用户端调制解调设备组成，其原理就是利用工频电压基波过零调制方式实现通信。出站信号调制，在电压过零点前△T／2(过零点前30度)时刻，打开调制电路图2(a)中晶闸管，产生的瞬时电流耦合进工频电压的电流ic，引起一个电压降emod，在 10 kV电压E过零点处发生畸变，如图2(b)所示。电压畸变信号的编码是利用相邻两个周期电压波形来携带一位信息，利用调制位置的不同来表示“1”或 “O”。入站信号调制方法与出站信号类似，只是入站信号调制是将畸变信号加于电压过零点时刻的电流上。