电力载波通信抗干扰器设计(源码)
电力线载波是电力系统特有的、基本的通信方式，噪声干扰对电力线载波通信可靠性具有决定作用。本课题设计针对现有电力线载波抄表采集器易受电网噪声干扰，抄表不成功的现状，设计了一种抗干扰装置。硬件上首先利用电压隔离互感器感知电网参数，经电阻分压后一路送入信号放大器，信号经放大后送至AD转换器，一路送入过零比较器，获得电网过零信号，送入主控制器。主控制器MCU采用具有10位ADC的stc15f2k60s2,通过P1^2口与高速ADC相连，其次软件进行干扰噪声算法设计，在电网电压过零时启动AD采集，计算噪声含量，投切控制继电器。测试时该设计可以达到降低噪声对电力载波通信干扰的目的，缺点在于AD采集速度不够快，算法不够完善以及测量干扰强度分辨率不高。关键词 电力载波通信；抗干扰；stc15f2k60s2
目录
1 引言 1
1．1 课题背景 1
1．2 研究目的和意义 1
1．3 国内外研究现状 2
2 需求分析 3
2．1 需求来源 3
2．2 功能性需求 4
2．3 需求调查与功能性分析 4
2．4 硬件可行性分析 4
2．5 软件可行性分析 4
2．6 经济可行性分析 5
3 电力线载波通信及其干扰 5
3．1 电力线载波通信原理 5
3．2 电力线载波通信干扰源 5
3．3 抄表成功率与噪声干扰关系 6
4 硬件设计 7
4．1 硬件系统架构 7
4．2 主控电路设计 7
4．3 带通滤波电路设计 8
4．4 电压抬升电路设计 8
4．4 过零检测电路设计 9
4．5 阻容切换电路设计 9
4．6 电源电路设计 10
4．7 显示电路设计 10
4．8 红外电路设计 11
5 软件设计 11
5．1 总体设计 11
5．2 ADC模块程序设计 12
5．3 过零中断采集子程序设计 15
5． *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
4 数据处理子程序设计 16
5．5 继电器投切程序设计 17
5．6 通信协议程序设计 18
6 系统调试 21
6．1 调试结果展示 21
6．2 调试测试数据 22
6．2 测试分析 25
总 结 27
致 谢 28
参考文献 29
1 引言
1．1 课题背景
智能电网是未来各国应对电力供应挑战的解决方案，智能抄表在供电系统中具有很大的价值，可以极大地缓解人员短缺的问题。随着智能电表的应用，抄表成功率也成为关键的评价指标，提高电能表抄表率是提高企业经济效益的好方法，同时也成为标杆企业管理的“硬件”。
随着这些年国家在全面实施“两改一同价”及“一户一表”工程政策，导致申办理“一户一表”的客户不断增多，基层供电所的工作量加大，特别是由于一些原因导致抄表不成功，增加工作人员去抄表维护，不仅增加的工作量也对工作人员人身安全造成 了威胁。为了减小这些因素，需要采用远程抄表系统，但是远程抄表系统需要处理快并且处理正确，然而由于人为因素、环境因素或电能表型号的选择问题可能会导致异常和电力信息不能上传，造成变电站功率不平衡，不仅不能满足测试要求，也带来了问题，如电结算延迟。如何提高智能抄表的成功率，解决抄表过程中遇到的问题，将成为一个研究课题。
1．2 研究目的和意义
电力体制随着社会的需要也在深入改革，在处理电能量计数和电费清算及收缴 处理及时以及处理准确已成为供电企业的重中之重。组成配电网自动化配电管理系统(DMS)的一个重要部分是采用一套可靠通信体系、计算机网络技术为计量基础，收费为核心的系统。
【本项目研究目的、意义】
1．监测电网工作情况
当前低压电网整体规模日益庞大，建设安全经济可靠的低压电网监测系统成为电网建设中一个不可忽视的环节。本项目研制的载波通信抗干扰器主要采用无源滤波器，主控制器MCU采用STC15F2K60S2处理器，高速AD转换器件，通过电压互感器对电网电压感知测量，采集电网参数，监测电网运行状态。
2．提高抄表成功率
供电部门抄表率不能达到100%，虽然抄表仪器厂家提供了抗干扰器，干扰严重的家电区域挂接阻器件，提高抄表成功率，但需要依靠工作人员的经验挂接不现大小的容器提高抄表成功率，一些极端的情况下根本抄不到数据。在干扰消失后，有必要手动摘除它。劳动强度高。本项目开发的载波通信抗干扰器可根据需要，投切阻容器件，提高仪表读数的成功率。在干扰消失后，抗干扰器将实时退出电网，以避免对电网干扰。
3．提升运维指标
做好电网的运行和维护工作是不仅降低了电力的风险也给整个电力系统的运行提供了不可或缺的平安保障。同时这一项环节在电力系统中极为重要，与人民生活相关联。集中自动抄表技术不仅可以实现远程自动抄表、停复电等还可以改善电力营销的现代化管理等级。随着国家在抄表改革上不断在前进寻求发展，如何将抄表变的自动化以及减少更少的人力资源在抄表上，增加人员利用率的同时，通过调整运行和维护的方式，调整组织架构，解决电能表计费以及故障处理等工作质量 的管理控制，是目前抄表所面临的新课题。
1．3 国内外研究现状
1.3.1 国外研究状况
国外对于低压电力线通信的研究比国内快，美国联邦通信委员会FCC规定了电力线频带宽度为100~ 450kHz；欧洲电气标准委员会的EN 500651规定电力载波频带为3.0~148.5 kHz，这些标准的建立为电力载波技术的发展做出了显著的贡献[13]。
20世纪90年代，一些欧洲公司进行涉及电力线数据传输的尝试，实验结果不一，但随着通信技术的不断进步与互联网业务的迅速发展，促使电力线载波通信技术也得到了明显的增加。在美国，弗吉尼亚州马纳萨斯市首次开始大范围部署PLC的服务，提供抄表、上网等业务，速率达到了10 Mbit/s[13]。
目录
1 引言 1
1．1 课题背景 1
1．2 研究目的和意义 1
1．3 国内外研究现状 2
2 需求分析 3
2．1 需求来源 3
2．2 功能性需求 4
2．3 需求调查与功能性分析 4
2．4 硬件可行性分析 4
2．5 软件可行性分析 4
2．6 经济可行性分析 5
3 电力线载波通信及其干扰 5
3．1 电力线载波通信原理 5
3．2 电力线载波通信干扰源 5
3．3 抄表成功率与噪声干扰关系 6
4 硬件设计 7
4．1 硬件系统架构 7
4．2 主控电路设计 7
4．3 带通滤波电路设计 8
4．4 电压抬升电路设计 8
4．4 过零检测电路设计 9
4．5 阻容切换电路设计 9
4．6 电源电路设计 10
4．7 显示电路设计 10
4．8 红外电路设计 11
5 软件设计 11
5．1 总体设计 11
5．2 ADC模块程序设计 12
5．3 过零中断采集子程序设计 15
5． *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
4 数据处理子程序设计 16
5．5 继电器投切程序设计 17
5．6 通信协议程序设计 18
6 系统调试 21
6．1 调试结果展示 21
6．2 调试测试数据 22
6．2 测试分析 25
总 结 27
致 谢 28
参考文献 29
1 引言
1．1 课题背景
智能电网是未来各国应对电力供应挑战的解决方案，智能抄表在供电系统中具有很大的价值，可以极大地缓解人员短缺的问题。随着智能电表的应用，抄表成功率也成为关键的评价指标，提高电能表抄表率是提高企业经济效益的好方法，同时也成为标杆企业管理的“硬件”。
随着这些年国家在全面实施“两改一同价”及“一户一表”工程政策，导致申办理“一户一表”的客户不断增多，基层供电所的工作量加大，特别是由于一些原因导致抄表不成功，增加工作人员去抄表维护，不仅增加的工作量也对工作人员人身安全造成 了威胁。为了减小这些因素，需要采用远程抄表系统，但是远程抄表系统需要处理快并且处理正确，然而由于人为因素、环境因素或电能表型号的选择问题可能会导致异常和电力信息不能上传，造成变电站功率不平衡，不仅不能满足测试要求，也带来了问题，如电结算延迟。如何提高智能抄表的成功率，解决抄表过程中遇到的问题，将成为一个研究课题。
1．2 研究目的和意义
电力体制随着社会的需要也在深入改革，在处理电能量计数和电费清算及收缴 处理及时以及处理准确已成为供电企业的重中之重。组成配电网自动化配电管理系统(DMS)的一个重要部分是采用一套可靠通信体系、计算机网络技术为计量基础，收费为核心的系统。
【本项目研究目的、意义】
1．监测电网工作情况
当前低压电网整体规模日益庞大，建设安全经济可靠的低压电网监测系统成为电网建设中一个不可忽视的环节。本项目研制的载波通信抗干扰器主要采用无源滤波器，主控制器MCU采用STC15F2K60S2处理器，高速AD转换器件，通过电压互感器对电网电压感知测量，采集电网参数，监测电网运行状态。
2．提高抄表成功率
供电部门抄表率不能达到100%，虽然抄表仪器厂家提供了抗干扰器，干扰严重的家电区域挂接阻器件，提高抄表成功率，但需要依靠工作人员的经验挂接不现大小的容器提高抄表成功率，一些极端的情况下根本抄不到数据。在干扰消失后，有必要手动摘除它。劳动强度高。本项目开发的载波通信抗干扰器可根据需要，投切阻容器件，提高仪表读数的成功率。在干扰消失后，抗干扰器将实时退出电网，以避免对电网干扰。
3．提升运维指标
做好电网的运行和维护工作是不仅降低了电力的风险也给整个电力系统的运行提供了不可或缺的平安保障。同时这一项环节在电力系统中极为重要，与人民生活相关联。集中自动抄表技术不仅可以实现远程自动抄表、停复电等还可以改善电力营销的现代化管理等级。随着国家在抄表改革上不断在前进寻求发展，如何将抄表变的自动化以及减少更少的人力资源在抄表上，增加人员利用率的同时，通过调整运行和维护的方式，调整组织架构，解决电能表计费以及故障处理等工作质量 的管理控制，是目前抄表所面临的新课题。
1．3 国内外研究现状
1.3.1 国外研究状况
国外对于低压电力线通信的研究比国内快，美国联邦通信委员会FCC规定了电力线频带宽度为100~ 450kHz；欧洲电气标准委员会的EN 500651规定电力载波频带为3.0~148.5 kHz，这些标准的建立为电力载波技术的发展做出了显著的贡献[13]。
20世纪90年代，一些欧洲公司进行涉及电力线数据传输的尝试，实验结果不一，但随着通信技术的不断进步与互联网业务的迅速发展，促使电力线载波通信技术也得到了明显的增加。在美国，弗吉尼亚州马纳萨斯市首次开始大范围部署PLC的服务，提供抄表、上网等业务，速率达到了10 Mbit/s[13]。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jsj/jsjkxyjs/1154.html
