基于低压PLC技术的矿井自动抄表系统.pdf

第 2 9 卷第 6 期 2 0 0 8年 6月 煤矿机械 C o a l Mi n e Ma c h i n e 1 v0 1 ． 2 9 No ． 6 J u n ．2 0 0 8 基于低压 P L C技术的矿井 自动抄表系统 * 廉文利 唐山学院，河北 唐山 0 6 3 0 2 0 摘要介绍 了电力线载波通讯技术原理 ， 并针对矿 井下电量计量技术和管理存在的问题 ， 研 制了一种以电力线载波传输技术为核心的煤矿远程 自动抄表技术。该系统具有可靠发送数据， 可 靠穿过变压器， 抗干扰性能好等特点， 通过实践验证本系统完全适合井下电量的自 动抄收。 关键词 自动抄表 系统 ；电力线载波；超 窄带 中图分类号 T D 6 1 1 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 0 8 } 0 6 ． 0 1 4 6 - 0 2 Un d e r g r o u n d AMRS b a s e d o n Lo w v o l t a g e P L C Te c hn o l o g y L I AN W le nl i T a n g s h a n C o ll e g e ， T a n g s h a n 0 6 3 020 ， C h i n a Ab s t r a c t I nt r o d u c e s t h e c o mmu n i c a t i v e t e c h n o l o g y t h e o r y o f p o we r l i n e c a r r i e r fi r s t ． a n d t h e n p r o p o s e s t h e a u t o m e t e r r e a d i n g s y s t e m A MR S o n d i s t a n c e m i n e ， i t u s e s the p o w e r l i n e c a r r i e r t r ans p o r t a ti o n t e c hno l o gy a s the c o r e p a r t ，a i m s a t s o l v i n g the e l e c t r i c a l me a s u r e me n t t e c h n i q u e and a d mi n i s t r a ti v e p r o b l e m s u n d e r the mi n e ． T h e p res e n t s y s t e m s h a r e s t h e f o l l o w i n g c h a r a c t e ri s ti c s b e i n g a b l e t o s e n d r e l i abl e d a t a ，g o o d a n t i j a m m i n g p r o p e r t y．A c c o r d i n g t o the p r a c ti c e ，i t e s t abh s h e d tha t thi s s y s t e m c a n b e u s e d as the mi n e a u t o me t e r r e a d i n g s y s t e m Ke y wo r d s a u t o me t e r rea d i n g s y s t e m；p o we r l i n e c a r r i e r ；u l t r a n a r r o w b an d wid t h 0概述 目前 ， 全 国煤矿企业发展迅速 ， 企业信息化建设 成果显著 ， 管理水平较高 的煤矿开始逐 步安装井下 电量计量系统 ， 但对于井下 电能量 的数据进行抄收 基本上处于人工方式 。由于井下环境 比较恶劣， 计 量点 比较分散 ， 使抄表工作变得较 困难。而 电力线 网络是一个广泛存在的网络， 它遍 布煤矿井下各个 地方 ， 利用它作为介质进行 电量的采集是非常方便 的， 下面介绍一种全新概念的以电力线为通讯介 质 的井下电量 自动抄表系统 。 自动抄表系统因具有实时抄收、 数据精确等特点 ， 已经成为提高电力企业管理 自动化水平的重要技术手 段。载波抄表系统能够充分利用现有的电力线资源， 无需要另外布线， 因此得到了广泛的推广应用。 1 超窄带载波抄表系统工作原理 载波抄表系统按照集 中器安装 位置分 为 2种 1 集中器安装在配电变压器的低压器 ， 通过安装在 电量计量点电能表上的载波模块把用户的有关信息 传送到集中器， 从而实现台内用户表计信息的集中 抄收。 2 集中器安装在 3 5 k v或 1 1 0 k V变 电站 的 电量计量点电能表上的载波模块， 通过中、 低压线路 把用户有关信息传送到集中器， 从而实现整条线路 或整个变电所带电能表的跨台区集中抄收。由于目 前配电侧的电力通信手段基本没有， 所以第 1 种抄 2 0 0 7年河北省科学技术研究与发展第二批指导计划项 目 0 7 2 1 3 5 2 3 3 表方式集中后的数据还要通过公众通信网才能回到 主站 ， 这样明显地增加 了抄表系统 的运行费用 。但 是变电站的通信手段比较完备， 跨台区抄表方式的 数据传送可以通过变电站内已有的通道源传回主 站， 可节省大量的运行费用。能够实现跨台区抄表 的系统可分 为 2种 工频抄表和超 窄带载波抄表 。 工频抄表对电网的供电质量有明显的影响， 而且集 中器安装复杂 ， 需要加装专用的耦合器 ， 所 以生命力 不强。超窄带载波抄表基本上不受抄表距离及线路 耦合电容的限制， 具有极强的实用性， 代表着抄表技 术的新的发展方向。 超窄带载波抄表系统的载波模块， 利用独特的 超窄频带技术， 能使低功率信号集中在一个非常狭 窄的频带内传送。由于超窄带传输系统极高的可靠 性以及极强的穿透力。因此可以很简单地 由电力线 网络发送电能表的读数到变电站， 彻底解决了因低 压配电侧通信手段薄弱而给普通集中抄表系统带来 的不利影响， 大大降低了集中抄表系统 E t 常运行的 费用 。 超窄带载波抄表系统的每个载波模块对应一块 电能表， 每一个载波模块内有一个可以存储从电能 表得到的电度值的永久性存储器， 存在永久性存储 器中的数据在适当的时间会被发送到一个暂时记录 体中， 然后再被发送到集 中器 。 超窄带载波抄表系统的每个载波模块通过编程 分配一个介于 5 9 ． 5 H z 的不同频率， 每个频道的 带宽为 0 ． 0 0 1 5 H z 。因此该系统被称 为超 窄频 带。 _ _ 1 4 6 。_ 。 维普资讯 第2 9 卷第6 期 基王 匡 垫 自 塞丕 二鏖 鱼 在集中器里， 由信号处理器 D s P 组成的信号处理 板进行频率信号分析， 把它们译成数据位。信号处 理板能模拟多调频 F M 集 中器来检测 5 ～9 ． 5 H z的 频率， 同时也能模拟调频集中器来检测信号强度。 每块处理板可同时处理 4 8 0个频道。 2 超窄带载波抄表系统组成 超窄带载波抄表系统应用超窄带载波技术 ， 在 电力线路上传输电能表读数及用户急需要的各种电 力数据， 在无任何中继及低功耗的情况下， 载波模块 的信号可穿透多级变压器， 将上述数据传送到安装 在超远距离 不大于 2 0 0 k m 变 电站的集中器 内， 用 户可通过变电站内已有的通道资源将上述信息传送 回主站 ， 从而实现 电表跨台区的成功抄收。 超窄带载波抄表系统由主站、 信道、 集中器、 载 波模块和电能表构成， 其结构如图 1 所示， 集中器上 行主信道一般采用电力专用通信网， 集中器与载波 模块间 下行 采用低压电力线载波 ， 载波模块通过 计量电能表的脉冲得到用户的用电信息。 图 1 低压 电力载波抄表 系统 结构 示意图 1 主站其主要功能模块有集中器管理模块、 载波模块管理模块、 历史数据管理模块和用电信息 异常模块等。 2 载波模块载波模块功耗≤2 W， 占用频率 为 5～9 ． 5 H z ， 可 以安装在 电能表 的表尾或表 内， 模 块通过电能表 的脉 冲信息测量用户 的电能量、 最小／ 最大需要量及其发生的时间， 停电时， 模块可记录停 电的次数 ， 并不停地将 上述数据通过供电线路进行 传送， 超窄带载波抄表系统载波模块每 4 0 m in 传送 一 个字节， 传送一个完整的数据需要 1 6 ． 7 。在线 路负荷理想的情况下， 最远传送距离可达上百 k m 。 3 集中器能同时收到 2 8 8 0 个载波模块所 传送的信息。集中器安装在变电站内部， 通过电力 专用通信网与中心进行数据交流。 4 电能表 电能表 为常用 的机械电能表或 电 子电能表 。 5 信道信道可采用变电站内已有的通信方 式。 电压质量 的在线监测。 3 系统体系结构 跨台区电量自动采集系统， 采用电力线介质传 输数据 ， 通过智 能集中器收集 电度表的用电数据 ， 由 计算机进行用电管理。跨台区电力线载波抄表系统 结构如 图 2 所示。 i 1 0 ／ 3 5 k v 变电站 图 2 跨 台区电力线载波抄表 系统结构 图 在每个电度表内安装一个发送模块， 每个发送 模块 占用一个特定的频率 ， 所有发送模块可并发地 与位于变电站的接收器进行通信， 传输距离长达数 十、 上百 l 【I Yl 。由于使用极低频的频率进行信号传 输， 因此信号穿透力极强， 可通过变压器， 线路和电 容器， 而不需要增加任何增益设备， 并且不受其他电 力设备的干扰， 同时也不会影响到其他电力设备的 正常运行。极高的传输可靠性和极强的穿透力， 保 证了极高的抄收率。 4结语 通过电力线作为传输通道， 采用超窄带和极低 频原理完成煤矿井下电量的自动采集， 初期工程投 资低， 后期维护工作简单， 完全能够满足井下电量管 理的要求。本 自动抄表系统具有抗干扰能力强和处 理速度快等特点。 目前 ， 该 系统 已经完成 产品化并 在新汶矿业集团等大中型矿井 中投人运行 ， 取得 了 显著的经济效益和社会效益。 参考文献 [ 1 ] 刘润花， 王春生， 侯巨林， 等． 井下电力线载波自动抄表系统原理 及其应用 [ J ] ， 工矿 自动化 ， 2 0 0 7 4 、 3 9 4 0 ， ， [ 2 ] 李安全， 周波， 超窄带载波抄表系统的应甩[ J ] ． 电力系统通信 ， 2 0 0 3 1 2 5 2 5 4． [ 3 ] L e o n W． C o u c h ， I I , D i s t al a n d A n a l o g C o m m u n i c a ti o n S y s t e m s i x th E d i t io n ， U S A． [ 4 ] t艳， 刘素英， 李玉忠 ． 低压电力载波抄表系统[ J ] ． 继电器， 2 0 0 2 6 4 85 1 ． [ 5 ] 胡喜玲． 低压电力线载波抄表系统的原理及主站软件的设计【 J ] ． 山东电． 力技术 ， 2 0 0 4 4 7 27 4 ． 作者简介廉文利 1 9 7 3 一 ， 河北迁安人， 工学硕士， 讲师， 1 9 9 7 年毕业于河北理工学院工业 自动化专业 ， 2 0 0 6年毕业 于燕 山大 学控 制理论与控制工程专业， 并获硕士学位， 现从事 自 动控制教学， 电话 0 3 1 5 3 1 0 7 9 3 5 ， 电子信箱 j i an c a i l w l 1 6 3 ． e o m ． c l o t ． 6 末端电压监测仪末端 电压监测仪 可实现 收稿日期 2 0 0 7 1 2 - 2 4 。‘ 1 4 7- - 维普资讯