基于雙向工頻通信的自動抄表系統簡介

　O 引言

　　目前國內已經將擴頻、超窄帶通信、多載波調制、自適應跳頻、正交頻分復用(OFDM)等技術應用于自動抄表系統。但由于我國低壓電網環境惡劣，以上技術的應用效果始終不理想。工頻畸變是雙向工頻自動通信(Two Way Automatic Communication，TWAC)的簡稱，與載波通信相比具有有效傳輸距離長，通信可靠，信號可通過變壓器等優勢。

　　1 系統組成

　　自動抄表系統一般由采集用戶電能表信息的采集終端、集中器、主站系統組成。采集器和集中器位于每個變壓器下，對采集器上傳數據進行管理，同時作為聯系采集器與主站的橋梁(主站是位于最上層的計算機管理系統)。基于雙向工頻自動通信的自動抄表系統，其畸變信號可進行跨變壓器臺區的傳輸，位于電表附近的采集器與主站之間無需另加集中器作為連接橋梁，系統組成如圖1所示。

　　雙向工頻自動通信系統由中央控制單元、子站端調制解調設備和用戶端調制解調設備組成，其原理就是利用工頻電壓基波過零調制方式實現通信。出站信號調制，在電壓過零點前△T/2(過零點前30度)時刻，打開調制電路圖2(a)中晶閘管，產生的瞬時電流耦合進工頻電壓的電流ic，引起一個電壓降emod，在 10 kV電壓E過零點處發生畸變，如圖2(b)所示。電壓畸變信號的編碼是利用相鄰兩個周期電壓波形來攜帶一位信息，利用調制位置的不同來表示“1”或 “O”。入站信號調制方法與出站信號類似，只是入站信號調制是將畸變信號加于電壓過零點時刻的電流上。

　　2 硬件電路設計

　　調制電路系統主要由濾波電路、過零檢測電路及調制電路組成。調制電路的等效電路已給出，不再討論。圖3所示硬件電路是由A1(MAX-291)、 A2(TA7504P)、A3(OP07)組成的濾波電路和過零檢測電路。A1通過改變時鐘輸入頻率可改變濾波器截止頻率，并且截止頻率為時鐘頻率的 1/100。時鐘輸入端加5 V電平的方波信號，在A1的輸入(IN)與輸出(OUT)端之間可以獲得低通濾波器的特性。A2用于平滑A1的輸出階梯狀波形，增強其效果。過零檢測電路主要由運放器OP07，4個二極管以及1個三極管組成。

　　畸變信號的檢測電路由前置濾波電路、數據采集電路、數據處理電路組成。數據采集電路由ADl674芯片及其外圍電路組成。整個檢測系統核心是一塊 PLC24系列微處理器芯片加上必要的數據存儲器、程序存儲器及必要的輸入、輸出電路組成的單片機系統。單片機技術已經非常成熟，在此只給出如圖4所示的系統框圖。

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