一种基于以太网的电能量计费系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于以太网的电能量计费系统，包括有多个电能量表，每块电能量表中内均含有一个单片机和一个网卡芯片，一路电能量表在第一台网络交换机上并联；另一路电能量表在第二台网络交换机上并联，第一台网络交换机与第二台网络交换机间使用光纤连接。电能量表中内嵌一个单片机系统和一个网卡芯片，对数据进行分加工处理及分类存储。电能量表通过网络接口连入以太局域网，并经过互联网向安装在电力公司的系统主站传送所需数据及接受主站的控制命令。本实用新型专利技术扩展性良好，数据传输功能强大，可靠性高。改善电能量计费系统的底层通信结构型式。增强了电能量计费系统的可靠性和灵活性。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于控制领域，涉及一种基于以太网的电能量计费系统。
技术介绍
电能量计费系统是集电能数据自动采集、数据传输、计费结算、用电分析及用电监测于一体的自动化系统。电量采集与计量是电力市场的基础，它直接关系到交易各方的利益，是电网推行商业化运营和管理，电力走向市场的技术保障之一。传统的电能量计费系统，一般由电能量表采集数据，通过RS485等串接口方式与电能量采集器进行数据通信。电能量采集器的数据则通过光纤、电力载波等通信方式上传给主站相应的通信工作站。但这些信道的通信规约五花八门，不同厂家生产的电能量采集器也各不相同。国内发电厂或变电所现行的电能量计费系统普遍采用由电能量表采集数据，通过RS485等串接口方式与电能量采集器进行数据通信，数据在电能量采集器转储后，上传调度端。这种传统结构模式虽然简单直观，但结构上却存在着先天性的缺陷，尤其是扩建工程工作带来很多困难。主要表现在以下方面:(1)传统结构模式中，无论电能量表布置的多么分散，相互间距离有多远，最终都得与唯一的电能量采集器相连。而一座电厂和变电所的电表往往布置在不同的几个区域，尤其是多台机组和有多个等级升压站的电厂和变电所的更是如此。因此在这种传统结构模式中，电能量表的布置存在着很大的局限性。(2)传统结构模式中，系统可连接电能量表数量的上限，取决于电能量采集器RS485接口的数量。如若一座电厂的电能量计费系统要增加新的电表，就必须要求电能量采集器有备用的RS485接口。因此这种结构模式的扩展性较差。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于以太网的电能量计费系统，系统扩展性良好，数据传输功能强大，可靠性高。改善电能量计费系统的底层通信结构型式。增强了电能量计费系统的可靠性和灵活性。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案:包括有多个电能量表，每块电能量表中内均含有一个单片机和一个网卡芯片，一路电能量表在第一台网络交换机上并联；另一路电能量表在第二台网络交换机上并联，第一台网络交换机与第二台网络交换机间使用光纤连接。第一台网络交换机与电能量小主站连接，路由器与第一台网络交换机连接，路由器与调度进行通信。电能量表、网络交换机、电能量小主站和路由器组成的局域网采用以太网接口和协议。本技术具有以下有益效果:1、在结构上，此系统有着传统模式不可比拟的网络优势，比如电能量表布置自由，可做到完全分散分布式，系统扩展性良好，数据传输功能强大等。2、在经济性上，比起传统模式，仅需增加配置局域网的费用和电能量表的以太网功能费用，但却省去了配置电能量采集器的费用。以太网还可以使用发电厂或变电所已有的以太网络，例如NCS的以太网络，免去重复性配置。3、在可靠性上，基于以太网模式的电表是单独与以太网连接，电表间相互没有连线，可靠性较好。且如若需要，还可以将以太网布置成双网冗余配置，这样电能量计费系统的可靠性就大大增强。【附图说明】图1本技术基于以太网的完全分散分布式电厂电能量计费系统结构图；图中，电能量表(Ml?M6)，单片机(PLC)，网卡芯片(RJ45)，第一台网络交换机(S1)，第二台网络交换机(S2)，光纤(0P)，电能量小主站(C)，路由器(R)，局域网(LAN)。【具体实施方式】下面结合附图对本技术做进一步详细描述:参照附图，一种基于以太网技术的完全分散分布式电能量计费系统，系统内每块电能量表Ml?M6中内均含有一个单片机PLC和一个网卡芯片RJ45。A区域内的电能量表Ml?M3在第一台网络交换机S1上并联;B区域内的电能量表M4?M6在第二台网络交换机S2上并联。第一台网络交换机S1与第二台网络交换机S2间使用光纤0P连接。电能量小主站C与第一台网络交换机S1连接。路由器R与第一台网络交换机S1连接，路由器R与调度N进行通信。电能量表Ml?M6，网络交换机S1、S2、电能量小主站C和路由器R组成的局域网LAN采用以太网型式。—种底层基于以太网技术的电能量计费系统，此系统不使用传统的电能量采集器，采用分散分布式布置，不同区域间的网络交换机采用光纤连接。系统内每块电能量表中内嵌一个单片机系统和一个网卡芯片，电能量表均使用以太网接口和协议在网络交换机上并联接入局域网。电能量小主站作为维护终端使用以太网接口与网络交换机连接，网络交换机与路由器连接，使用互联网与调度端通信。从结构上讲，此系统是集电能量表、远程数据传输网络、主站系统于一体，全面实现发、输、配电网用户电能数据的自动采集、分析与计费功能的自动化系统。具体在底层(电厂和变电所)我们考虑把传统的电能量采集器的功能完全下放到电能量表中。电能量表中内嵌一个单片机系统和一个网卡芯片，可以完成分时计能(平期、峰期、谷期)，并对数据进行加工处理及分类存储。电能量通过网络接口连入局域网，并经过互联网向安装在电力公司的系统主站传送所需数据及接受主站的控制命令。电能量之间通过局域网通信，局域网我们采取以太网的形式，可以方便地与互联网连接，并保证数据传输的稳定性及实时性。设在电力公司的主站系统包括数据库服务器、通信工作站、数据备份设备等。整个系统可通过互联网与设在银行的服务器连接，由银行向各用户自动完成转帐收款、电费结算、打印收据等工作。在电能量计费系统的底层结构上，使用TCP/IP协议直接将内嵌单片机的电能量表接入以太网，从而省去了电能量采集器这个环节，实现了完全分散分布式的电能数据采集和控制。电能量表采用16位的单片机加一块网卡芯片，对简化后的TCP/IP协议进行处理。为了保证电能量计费系统的稳定运行，我们只要保留HTTP协议、TCP协议、IP协议、Ping协议、C s M A / C D协议、A R P协议等几个主要的子协议。电能量表计内选用集成以太网口的MC9S12NE64型或同功能单片机来实现电能量表与以太网连接，使其构成一个完整的终端接点。【主权项】1.一种基于以太网的电能量计费系统，其特征在于:包括有多个电能量表，每块电能量表中内均含有一个单片机和一个网卡芯片，一路电能量表在第一台网络交换机上并联;另一路电能量表在第二台网络交换机上并联，第一台网络交换机与第二台网络交换机间使用光纤连接。【专利摘要】本技术公开了一种基于以太网的电能量计费系统，包括有多个电能量表，每块电能量表中内均含有一个单片机和一个网卡芯片，一路电能量表在第一台网络交换机上并联；另一路电能量表在第二台网络交换机上并联，第一台网络交换机与第二台网络交换机间使用光纤连接。电能量表中内嵌一个单片机系统和一个网卡芯片，对数据进行分加工处理及分类存储。电能量表通过网络接口连入以太局域网，并经过互联网向安装在电力公司的系统主站传送所需数据及接受主站的控制命令。本技术扩展性良好，数据传输功能强大，可靠性高。改善电能量计费系统的底层通信结构型式。增强了电能量计费系统的可靠性和灵活性。【IPC分类】G08C19/00, H04L29/08, H04L12/28【公开号】CN205158621【申请号】CN201520804610【专利技术人】辛杨, 杨月红, 唐艳茹, 孙进, 唐华, 高华, 汪洪诺 【申请人】中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司【公开日】2016年4月13日【申请日】2015年10月1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于以太网的电能量计费系统，其特征在于：包括有多个电能量表，每块电能量表中内均含有一个单片机和一个网卡芯片，一路电能量表在第一台网络交换机上并联；另一路电能量表在第二台网络交换机上并联，第一台网络交换机与第二台网络交换机间使用光纤连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：辛杨，杨月红，唐艳茹，孙进，唐华，高华，汪洪诺，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61