[發(fā)明專利]一種低壓電力線寬帶載波集中器

無效

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• 申請日: 2010-07-30
• 公開（公告）號: CN101931435A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡曉光;陳可
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H04B3/54
• 分類號: H04B3/54;G08C19/00
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

(一)技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種低壓電力線寬帶載波集中器，它能夠通過無線通信技術(shù)接收管理中心下發(fā)的指令，通過低壓電力線寬帶載波技術(shù)接收采集器(專門用于采集用戶電能表電量信息的設(shè)備)上傳的用戶電量，再通過無線通信技術(shù)將用戶電量發(fā)送給管理中心。其中，涉及到嵌入式Linux操作系統(tǒng)技術(shù)、寬帶電力線載波技術(shù)、基于GPRS(通用無線分組業(yè)務(wù))的無線通信技術(shù)、嵌入式數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多路I/O復(fù)用技術(shù)，屬于電力系統(tǒng)自動抄表技術(shù)領(lǐng)域。

(二)背景技術(shù)：

在我國電力工業(yè)快速發(fā)展的同時，電力體制改革也逐步深入，電力系統(tǒng)商業(yè)化運營對電業(yè)局的運行和調(diào)度水平提出了更高要求，不僅需要準確、準時抄錄用電戶的用電量，計算線損，做好線路的優(yōu)化，還需要了解每天的用電曲線，做好負荷預(yù)測，為電廠或者電站進行有效的反饋，使其能更有效地制定計劃發(fā)電。因此，傳統(tǒng)的人工抄表的計量方式已經(jīng)不能滿足商業(yè)化運營的要求。

目前，國內(nèi)現(xiàn)有的電能表自動抄表系統(tǒng)，從電能表、采集器到集中器大都采取485布線、窄帶低頻電力線載波或無線通信方式。這些抄表系統(tǒng)普遍存在施工難度大、帶寬過窄、速率過低、實時性差、不能實現(xiàn)雙向快速通信等問題，難以滿足供電企業(yè)建設(shè)“用電信息一體化采集平臺”的要求，更不能滿足用電預(yù)付費、斷復(fù)電和防竊電等高層次的管理要求。針對以上問題，提出采用低壓電力線寬帶載波通信新技術(shù)開發(fā)應(yīng)用抄表系統(tǒng)，由于電力線寬帶載波通信技術(shù)采用了OFDM(正交頻分復(fù)用)、DMT(多載波調(diào)制)等調(diào)制技術(shù)，解決了長期以來電力線載波通信技術(shù)不穩(wěn)定、不可靠、信號衰減大、傳輸帶寬和距離受限制等問題。集中器在整個寬帶載波抄表系統(tǒng)中起著承上啟下的作用，是整個抄表系統(tǒng)的橋梁，決定著系統(tǒng)的整體性能。

(三)發(fā)明內(nèi)容：

1、目的：本發(fā)明的目的是提供一種低壓電力線寬帶載波集中器，它采用嵌入式設(shè)計，將嵌入式微控制器技術(shù)、寬帶電力線載波技術(shù)、GPRS無線通信技術(shù)、嵌入式數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多路I/O復(fù)用技術(shù)等功能集成于一體，可以現(xiàn)場通過GPRS通信模塊接收管理中心下發(fā)的抄表指令，抄收用戶電量數(shù)據(jù)，并將用戶電量數(shù)據(jù)通過GPRS通信模塊發(fā)送到管理中心。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明一種低壓電力線寬帶載波集中器，它是由硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)兩大部分構(gòu)成，其中硬件結(jié)構(gòu)是整個低壓電力線寬帶載波集中器的硬件平臺，軟件結(jié)構(gòu)是基于此硬件平臺下開發(fā)的驅(qū)動程序與應(yīng)用程序。

(1)硬件結(jié)構(gòu)

現(xiàn)在大多集中器采用單片機技術(shù)實現(xiàn)，但存在處理速度偏低，抄表時間長，處理任務(wù)單一，存儲空間過小等問題，已難以適應(yīng)當(dāng)前電力計量復(fù)雜化、實時化的趨勢。因此，將高性能的嵌入式處理器和多任務(wù)操作系統(tǒng)應(yīng)用于自動抄表系統(tǒng)中，實現(xiàn)新型的寬帶載波集中器，可以大幅度地提高系統(tǒng)的整體性能。如圖1所示，本發(fā)明一種低壓電力線寬帶載波集中器，其整個集中器硬件結(jié)構(gòu)由微控制器單元、數(shù)據(jù)存儲單元、電量存儲單元、電力線網(wǎng)橋通信單元、GPRS通信單元、電源模塊單元六部分組成。其中微控制器單元是整個集中器的核心，它控制數(shù)據(jù)存儲單元、電量存儲單元、電力線網(wǎng)橋單元與GPRS通信單元的有序運行，數(shù)據(jù)存儲單元主要實現(xiàn)內(nèi)核鏡像、文件系統(tǒng)和用戶應(yīng)用程序的存儲，電量存儲單元主要實現(xiàn)用戶電量數(shù)據(jù)的同步存儲，電力線網(wǎng)橋通信單元主要實現(xiàn)該集中器與采集器之間的數(shù)據(jù)交互，GPRS通信單元主要實現(xiàn)集中器與管理中心的數(shù)據(jù)交互，電源模塊單元主要實現(xiàn)為整個集中器硬件部分提供所需電源。

所述微控制器單元是采用三星ARM9?S3C2440處理器，它是基于ARM920T內(nèi)核的32位嵌入式微處理器，最高工作頻率可達533MHz；其帶有MMU內(nèi)存管理單元可支持Windows?CE、Linux等嵌入式操作系統(tǒng)，具有豐富的片上資源，如：LCD、DMA控制器，以及USB、以太網(wǎng)、UART、攝像頭、觸摸屏等接口。

所述數(shù)據(jù)存儲單元是采用一片三星的K9F1208芯片(64M×8bit)，用于儲存系統(tǒng)的Boot?Loader、OS內(nèi)核鏡像、文件系統(tǒng)和用戶應(yīng)用程序；采用兩片三星的HY57V561620芯片(4M×16bit×4Banks)構(gòu)成64MB的同步動態(tài)隨機存取存儲器(即SDRAM)，用于加載Linux操作系統(tǒng)和運行應(yīng)用程序。