對基于HPLC通信技術(shù)的用電信息采集系統(tǒng)設(shè)計分析

陳孫甫

摘 要：對于HPLC通信技術(shù)而言，如今已經(jīng)擁有一個較為成熟的技術(shù)體系，且擁有一個較長的應(yīng)用時間，因此其被廣泛應(yīng)用到電力行業(yè)當(dāng)中。本文將分別從整體架構(gòu)、硬件體系、通信協(xié)議以及主站軟件等層面出發(fā)，對基于HPLC通信技術(shù)的用電信息采集系統(tǒng)展開設(shè)計，以期為有關(guān)部門提供可靠參考。

關(guān)鍵詞：HPLC通信技術(shù);用電信息;采集系統(tǒng)設(shè)計;用電控制;OFDM

引言：當(dāng)前我國電力全采集以及全覆蓋已經(jīng)得以實現(xiàn)。在采集用電信息階段，以電力線載波通信為基礎(chǔ)的用電采集，由于自身在成本、通信傳輸?shù)乃俾实确矫婢哂幸欢▋?yōu)勢，在如今電力傳輸?shù)难芯款I(lǐng)域中，屬于重點研究問題。對于廣大電力企業(yè)來說，其在運維管理越來越多智能電表的過程中，應(yīng)當(dāng)對此技術(shù)加以充分利用來采集數(shù)據(jù)信息。

1整體架構(gòu)

文中所構(gòu)建系統(tǒng)的重要目的便是利用電力線通信載波技術(shù)來傳輸智能電表信息數(shù)據(jù)。在以往的構(gòu)建過程中，此類系統(tǒng)主要包括以下3部分，即主站系統(tǒng)層、采集設(shè)備層以及通信信道層：

（1）主站系統(tǒng)層重點包含了前置服務(wù)器以及磁盤陣列;

（2）采集設(shè)備層包含了各種多功能表、采集器、轉(zhuǎn)變終端設(shè)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(wǎng)絡(luò)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(tǒng)關(guān)鍵目標(biāo)即借助OFDM+DSSS技術(shù)來采集電力信息數(shù)據(jù)，因此把主站系統(tǒng)層視為一類以PC為基礎(chǔ)的軟件，并且于采集設(shè)備層使通信協(xié)議得以實現(xiàn)[1]。

2設(shè)計硬件體系

2.1整體設(shè)計

系統(tǒng)的主要硬件包含了載波模塊以及集中器控制模塊。

2.2設(shè)計載波模塊

在所設(shè)計的載波通信模塊當(dāng)中，系統(tǒng)的載波信號經(jīng)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(shè)計通信協(xié)議

通信協(xié)議屬于文章分析重點，所以在分析通信協(xié)議各類問題的時候，文章的設(shè)計重點即物理層的通信協(xié)議，在此過程中主要的算法為OFDM+DSSS。運用以上方法的關(guān)鍵原因在于低壓配網(wǎng)自身傳輸?shù)奶攸c，一旦其對較寬直序的擴頻信號加以占用，便會導(dǎo)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(shè)計OFDM調(diào)制

將一幀信號（64個OFDM符組成）從工頻過零點位置發(fā)送，1/6周期為其發(fā)送時間。將有關(guān)參數(shù)相結(jié)合，便能夠獲得OFDM實際調(diào)制的參數(shù)。比如其最大工頻偏差是±2Hz，設(shè)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?shù)腛FDM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(shù)據(jù)得到OFDM調(diào)制方式多項參數(shù)。

3.2設(shè)計DSSS算法

若想使傳輸效率得以提升，則應(yīng)展開直接序列的擴頻調(diào)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(yīng)該擴解接收端的64個信號。

4設(shè)計主站軟件

4.1構(gòu)成軟件的功能模塊

4.1.1用電控制

此功能模塊的基礎(chǔ)為借助數(shù)據(jù)采集功能得到的動態(tài)數(shù)據(jù)來管控用戶的整體用電流程。利用此模塊可以使系統(tǒng)動態(tài)供電管理功能得以實現(xiàn)?？傮w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(zhì)量控制管理。經(jīng)由分析用電數(shù)據(jù)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(zhì)量，可以使供電質(zhì)量跟蹤和調(diào)整得以實現(xiàn)。開展電費管理工作的關(guān)鍵憑證，源自數(shù)據(jù)采集而得的電量信息數(shù)據(jù)，基于此數(shù)據(jù)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(tǒng)的關(guān)鍵功能，處于核心地位，其對系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的輸入會產(chǎn)生決定性影響。所以，要求系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的功能應(yīng)當(dāng)擁有實時性以及精準(zhǔn)性等特征，方能使系統(tǒng)采集用電信息時輸入數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shè)定，從而讓采集用電信息的系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)展開自動采集，隨后加以儲存;

（2）實時采集：獲得當(dāng)前終端設(shè)施的具體數(shù)據(jù)，多被用到定點采集用電信息操作中。

然而應(yīng)該注意，第二種采集方式應(yīng)該在采集操作正式開始前預(yù)先設(shè)定此次采集數(shù)據(jù)的開采時間、周期以及采集點等重要參數(shù)，同時還要控制采集時間超過15min。如果因為通訊問題或者網(wǎng)絡(luò)故障導(dǎo)致系統(tǒng)不能自動對數(shù)據(jù)進行采集，該模塊還能支持人工進行補錄。

4.1.3數(shù)據(jù)管理

此功能模塊的關(guān)鍵作用是管理系統(tǒng)所采集用電信息數(shù)據(jù)。通常系統(tǒng)在采集完數(shù)據(jù)信息后，該模塊會經(jīng)由篩選、儲存和統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，從而得到數(shù)據(jù)的高層語義，進而將其提供給跟蹤分析數(shù)據(jù)變化狀況的工作當(dāng)中。此功能模塊在采集用電信息的系統(tǒng)當(dāng)中屬于最為關(guān)鍵的輸出數(shù)據(jù)模塊，其可以引導(dǎo)操作人員對大數(shù)據(jù)相應(yīng)規(guī)律加以掌握。該功能模塊構(gòu)成部分包括數(shù)據(jù)表報管理、數(shù)據(jù)篩查管理、數(shù)據(jù)儲存管理和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析等[2]。

4.2結(jié)構(gòu)整體設(shè)計

對于采集用電信息的系統(tǒng)而言，其軟件部分主要包括了表現(xiàn)層、應(yīng)用層、服務(wù)層以及數(shù)據(jù)層。

結(jié)論：總體而言，以上設(shè)計思路能夠為廣大電力企業(yè)用電信息采集工作的順利開展提供可靠參考。將以上設(shè)計分析思路應(yīng)用于采集某個小區(qū)的用電信息過程中，不僅使小區(qū)的智能電表全面信息采集得以實現(xiàn)，更提升了自動化的超表率，同時也能精準(zhǔn)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(tǒng)優(yōu)化設(shè)計研究[D].河北科技大學(xué)，2019.

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