1引言

　　在现代化社会里,电能已成为最重要的能源。对电能的精确计量、供电控制和管理也越来越受到用电供需双方和有关部门的高度重视。现代用电管理强调自动化、智能化,要求以高技术手段确保电能的合理使用,提高用电效率。

　　在一些用电群体里,如大学生宿舍用电,随高校后勤制度社会化改革的推进和深入,已由原来免费用电变成有偿使用电能,加装了电能表,在优惠电量基础上实行超用电量的收费管理。但因观念、经济、同一宿舍个人分摊等多种因素,常常出现拖欠电费等问题,给用电管理带来新的问题。在居民用电萨也常出现拖欠电费等不合理现象,每年因拖欠电费给国家造成很大的经济损失。造成这种不合理现象的出现,原因之一是供电方没有有效的控制装置,虽然在讨量电表后加装有空气开关等具有断、送电的装置,但可人为操作,造成出现拖欠电费而仍可继续用电的不合理状况。

　　因而研制一种智能化的用电控制装置,可根据需要随时对供电情况进行控制而不受人为因素的干扰,是很有必要的。

2系统描述

　　针对目前学生宿舍和居民用电计量装置集中安装的特点，一种供电集中控制系统组成如图1所示。

图1控制系统框图

　　远程管理计算机通过控制软件发出远动命令,经公用电话网传输到指定的通讯控制器,并由通讯控制器将远动信息转发给远动控制终端,控制用户供电的送或停,达到按需控制供电的目的。

　　整个系统由两个子网和一个芯片间通讯子网构成。一个通讯子网是由远程管理计算机、公用电话网和N个通讯控制器构成,利用目前公用电话网四通八达、覆盖面广等优势,可将控制信息按电话号码利用该网传送到任一个通讯控制器,可达到小至一个小区内、大至整个市区甚至异地等大范围的用电控制。另一个通讯子网是由通讯控制器和N个远动控制终端组成的分布式RS-485现场总线控制系统,通讯控制器将收到的控制信息转发至相应的远动控制终端。在远动控制终端内有一个芯片间总线型分布式通讯网络,由主控CPU将收到的控制信息按设定的控制档案发送给相应的执行CPU,控制相应用户的供电动作。

3远动控制终端的硬件设计

　　在整个控制系统中,通讯控制器主要实现信息转发工作,对接收和发送到公用电话网上的信息进行调制解调,可由商用调制解调器完成,硬件设计比较简单,不再详述。远动控制终端的硬件设计框图如图2所示。

图2远动控制终端硬件设计框图

　　以主控CPU89C51为核心,利用其本身的SPI构成一个芯片间总线的分布式网络。外扩有实时时钟电路DS12887,以记录远动的时间,也可利用其时钟功能实现定时供电(如大学生宿舍供电),利用其内部的非易失RAM作为程序运算的存贮单元s外扩可编程I/O接口82C55,可对外部经隔离的电量脉冲信号进行计量;扩展一片X5045,其看门狗功能将对系统运行起到有效的监视作用,内含512字节串行EEPROM,具有掉电非易失特性,作为数据记录媒体和终端的控制档案设定。主CPU的串行接口按控制功能的需要进行切换,在正常情况下,主CPU的串口行接口按控制功能的需要进行切换,在正常情况下主CPU的串口接至RS-485网络上,以接收控制信息,当正确收到控制信息并与通讯控制器应答完毕,切换至芯片总线,将收到的控制信息发送给执行CPU,然后切换至RS485状态。执行CPU89C2051的各I/0口经隔离驱动后控制磁保继电器的动作,以达到控制的目的。每个执行CPU可控制6个磁保继电器,并每间隔20分钟将控制状态重新扫描输出,以提高抗干扰能力。磁保继电器与一般的控制继电器相比,具有脉冲瞬时控制、动作后不耗电等优点,在预付费电能表中得到广泛应用。

4系统功能及软件编程

　　整个系统具有以下功能:可实现所控区域内所有用户或某一用户的停电、送电,并记录动作时间;可实现定时供电;可读取目前用户的供电状态(送或停)。

　　远动控制终端采用MCS-51汇编语言编制完成,采用模块化编程结构,以利于编程、调试和修改。通信协议采用信息重复发送技术,数据皆发送两次,以备数据比较判断正确与否,同时采用和校验、错误重发和延时重发技术,以提高系统的抗干扰能力,防止控制的误动作。整表的供电控制采用单户以次动作的方式来完成,以防止整体继电器一齐动作所带来的电磁干扰。

　　系统初始化时应分配好各远动控制终端的地址,通过网络写入用户档案,包含A相、B相、C相每相的户数及户号,用户性质(单相用户、三相用户等)。

　　远动控制终端软件设计流程如图3所示。

图3远动控制终端软件设计主流程图

5结论

　　本文所设计的供电集中控制系统具有以下特点:

　　(1)可远程实现用户的供电控制,有效防止人为干扰,克服拖欠电费等问题,提高管理水平。
　　(2)可根据需要通过扩展的I/O接口,能接入电子式电能表、电子式燃气表、电子式水表、电子式热量表的计量脉冲,实现多参数计量,达到远程自动抄表的功能。
　　(3)实时时钟电路为将来适应用电制度改革、在以现有电能表基础上实现复费率计量打下基础,保护消费者投资。系统具有很大的实用价值。
　　(4)目前还无国家标准的通讯协议可供采用，现场采用的RS-485总线通讯方式，也存在铺设专线及线路维护等问题，随技术发展，可采用电力线载波通讯方式，为今后改进方向。