基于载波通信的低压不入户带电串户检测仪的设计

基于载波通信的低压不入户带电串户检测仪的设计

陈一鸣 丁言凡

国网蒙城县供电公司安徽蒙城233500

摘要：本文针对供电服务过程中经常出现的低压用户串户现象，研发了一种基于载波通信技术的智能检测仪，将其应用于电力行业检查居民住宅楼的用电线路串户问题。本文详细介绍该仪器的整体设计方案和设计原理，以及所采用的关键技术，包括主从机载波通信技术、多路检测技术、错接线综合判别技术以及主从机人机互动技术等。并通过实际应用测试了检测仪的应用价值，通过对比结果显示，该检测仪显著提高了检测准确性，优化了工作效率，具有良好的应用价值。

关键词：载波通信；带电串户检测仪；设计

低压不入户带电串户检测仪是一种创新的电力设备，旨在解决电力系统中的串户问题，提高集中抄表的效率。该检测仪采用先进的载波通信技术，能够在不进入用户家中的情况下，实时监测低压配电线路的电流、电压等参数。通过使用低压不入户带电串户检测仪，电力公司可以准确地掌握用户的用电情况，提高抄表的准确性，为电力行业的发展作出积极贡献[1]。

1.系统设计方案

1.1系统整体设计方案

该检测仪主要由主机和从机组成，通过载波通信技术实现数据传输和控制。主机负责数据处理和显示，从机负责线路检测和数据传输。主、从机之间通过专用电缆连接，实现数据交互[2]。

1.2设计原理

该检测仪的设计原理主要基于载波通信和电力线监测技术。载波通信是一种利用高频信号在电力线上进行数据传输的技术，通过调制和解调过程实现数据的长距离传输。在本文的设计中，主从机之间采用电力线作为数据传输媒介，将线路参数的监测数据和串户位置信息等通过载波通信传输到主机[3]。

电力线监测技术则是通过对低压配电线路的电流、电压等参数进行监测和分析，实现对线路运行状态的实时监测和故障定位。本设计中，从机配备了多路检测模块，可以同时监测多条低压配电线路的运行状态，并将监测数据通过载波通信传输到主机。此外，错接线综合判别技术也是本文设计中的一大亮点。通过对线路参数的监测和分析，该技术能够快速判断线路接线的正确性，定位串户位置，提高排查效率。同时，主从机人机互动技术的采用也为现场排查人员提供了便捷的操作体验和高效的工作方式。

1.3主机模块设计

主机模块设计是本文设计的核心部分之一。它主要包括电源模块、载波通信模块、MCU控制单元、检测单元、输入输出单元以及显示模块构成。主机设计原理如图1所示。

图1 主机设计原理

电源模块：采用高性能的开关电源芯片SP5623，电流模式PWM控制芯片，内置功率MOSFET，能够提供稳定的电力输出，保证整个系统正常运行。

载波通信模块：选择专用的载波通信芯片RTL8305。这是一款适用于电力载波通信的芯片，具有高性能、高可靠性、低功耗等优点。可支持多种调制解调方式，包括FSK、PSK等，能在电力线上进行高频信号的调制。

MCU控制单元：MCU控制单元采用高性能的微控制器，负责整个系统的控制管理，包括数据采集、数据处理、载波通信等，能够智能判别串户类型。

检测单元：检测单元主要负责线路电流、电压等参数的检测，通过连接电力线进行实时监测。主机可通过键盘设置测试时间、小区名称、楼号、户号等。

输入输出单元：输入输出单元包括键盘、触摸屏等人机交互接口，用于输入用户指令和显示监测数据。

显示模块：采用5.7寸、320×240点阵液晶触摸屏，并搭配语音提示功能，将处理后的数据显示给排查人员，提高排查效率。

1.4从机模块设计

从机由MCU控制单元、信号输入单元、载波通信模块、显示单元、电源等部分组成。从机设计原理如图1所示。

图2从机设计原理

MCU控制单元：从机采用高性能的微控制器（MCU），如STM32系列或PIC系列等，作为控制核心。MCU负责读取信号输入单元的输入信号，处理数据，并通过载波通信模块将数据传输到主机。同时，MCU还负责控制显示单元和电源等部分。

信号输入单元：从机配备多路模拟输入端口，可以同时监测多个低压配电线路的电流、电压等参数。信号输入单元将采集到的模拟信号转换为数字信号，并将其传输给MCU控制单元进行处理。

载波通信模块：从机采用专用的载波通信芯片，如Zigbee芯片或RF射频芯片等，实现数据长距离传输。载波通信模块将MCU控制单元处理后的数据发送到主机，并接收主机的控制指令。

显示单元：从机配备2.4寸液晶显示屏（LCD），用于显示监测数据和操作界面。显示单元可以实时显示线路电流、电压等参数以及串户位置信息等有用信息。

电源：从机采用稳定的锂电池供电，保证整个系统的正常运行。电源部分还配备备用电池。

2.软件设计方案

2.1主机程序流程设计

主机启动后，接入参数输入，控制12路载波信号输出，查询MCU信号状态并加以判断。如果接收到载波信号，确认从机就位，主机根据从机发送的放进信号，得出监测结果。如果未能检测到有效信号，会恢复从机并结束测试。

2.2 从机程序流程设计

从机开机后，设定房间号，接受主机载波信号，判断零火线与载波模块接受指令情况。如果收到指令，发送房间号结果给主机。主机应答并开始检测，检测结果后开展下一轮检测。12路检测完成后结束。

3.应用案例分析

在某电力公司的应用现场，我们对基于载波通信的低压不入户带电串户检测仪与传统检测方法进行了对比测试。以下是现场对比测试结果，见表1。

表1现场对比测试结果

在现场对比测试中，统计了检测200块表计所需要的时间和人数。使用基于载波通信的低压不入户带电串户检测仪完成检测任务所需时间为15分钟/块，所需人数为2人。而传统检测方法所需时间为30分钟/块，所需人数为3人。因此，该检测仪能大幅提高检测效率，并减少人力成本。

此外，本文还对该检测仪和传统检测方法的正确率进行了对比。在检测600块表计时，该检测仪正确率为98%，而传统检测方法的正确率为95%。因此，基于载波通信的低压不入户带电串户检测仪在正确率方面也具有优势。

结论

通过应用分析，基于载波通信的低压不入户带电串户检测仪能帮助电力维护人员迅速发现并解决用电线路的串户问题，提高检测质量。因此，在后续的工作中要积极应用推广。

参考文献

[1]彭炜文；郭健翔；沈谢林；黄琳辉;叶华.基于无线双模组同步通信的避雷器带电检测仪[J].农村电工,2023,31(05):35-36.DOI:10.16642/j.cnki.ncdg.2023.05.050

[2]何宁辉.带电检测装备线性度误差检测的影响因素研究[J].宁夏电力,2017,(01):12-15+43.

[3]张彦.合成绝缘子带电检测仪的应用[J].科技与企业,2014,(14):406-407.DOI:10.13751/j.cnki.kjyqy.2014.14.382 陈一鸣（1993.06），男汉族安徽蒙城人，硕士，从事供电营销管理。

丁言凡（1993.08），男汉族安徽淮北人，学士，从事营销线损管理。