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三相电能表ONU模块的设计与实现

作　者: 纪铭
导　师: 李成军
学　校: 武汉理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 智能电网 抄表融网 光纤入户 多网融合 以太网无源光网络
分类号: TM933.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 5次
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内容摘要


现有远程自动抄表系统很难继续维持在仅仅作为电量计量的服务水平上,理应利用自身优势特点成为一种为用电用户提供更多优质服务的通信系统。为了解决现有电力自动抄表系统中存在的抄通率低、升级维护复杂、线路专用、应答方式被动、适应性差等问题,为了共享光纤抄表线路给用电用户提供高带宽服务,为了通过用电用户采集终端实现多网的融合,新型远程自动抄表系统的研究和实现迫在眉睫。论文提出了一种新型的远程自动抄表融网系统,不仅可以解决现有抄表系统的各种不足,还可以通过光纤入户的方式给用电用户提供多网的融合,并设计与实现了该系统用户端通信模块——三相电能表ONU模块。论文的主要工作如下：(1)通过对现有自动抄表系统的结构和通信方式进行研究,在不改变现有系统基础性结构的基础上,通过增加EPON设备和修改系统部分组成单元通信模块实现到远程自动抄表融网系统的无缝升级。(2)对于远程自动抄表融网系统中存在的不同业务数据分流问题,提出了一种EPON技术中数据流物理信道分离的实现方法。(3)硬件设计与实现了该系统中用户端设备三相电能表ONU通信模块,从芯片选型、方案设计和EMC设计的角度出发,构造了可抗严酷等级要求的高标准通信模块。(4)从软件设计的角度出发,提出一种高效可行的客户端和服务器的链路检测心跳包机制,并给出了国网标准下的645通信协议与376.1通信协议的转化设计原理。(5)提出了电能表通信模块性能测试的方法。通过空气放电和接触放电实验验证模块的ESD性能指标,通过吞吐量和丢包率的测试来验证模块抄表业务的性能要求。模块功能和性能测试结果表明：三相电能表ONU模块符合电力产品的严酷等级要求,可以在提供用电用户网络服务的同时,高效地完成电力抄表业务,远程自动抄表融网系统是一种切实可行的智能系统,可以为智能电网提供优质服务,同时实现光纤入户,多网融合。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 课题来源  9
  1.2 课题研究的目的与意义  9-10
  1.3 国内外研究现状分析与发展趋势  10-13
  1.4 课题的研究内容与本文的结构安排  13-15
    1.4.1 课题的研究内容  13-14
    1.4.2 本文的结构安排  14-15
第2章 远程自动抄表融网的系统设计  15-27
  2.1 现有远程自动抄表系统的构成  15-18
    2.1.1 现有远程自动抄表系统的组成单元  16
    2.1.2 现有抄表系统的通信方式和协议标准  16-18
  2.2 远程自动抄表融网系统的系统构成  18-20
    2.2.1 典型PON系统的组成  18
    2.2.2 基于PON的远程自动抄表融网系统结构  18-20
  2.3 远程自动抄表融网系统的关键技术  20-24
    2.3.1 基于EPON技术的抄表融网系统  20-21
    2.3.2 EPON中数据流物理信道分离的实现方法  21-23
    2.3.3 集成集中器功能的数据隔离多信道透传OLT  23-24
  2.4 电能表通信模块的方案设计  24-26
  2.5 本章小结  26-27
第3章 三相电能表ONU模块的硬件设计  27-42
  3.1 ONU单元的设计  28-31
  3.2 电源系统的设计  31-33
  3.3 复位监控单元的设计  33-34
  3.4 MCU单元的设计  34-36
  3.5 光模块接收发送单元的设计  36-38
  3.6 以太网单元的设计  38-39
  3.7 模块EMC设计  39-41
    3.7.1 模块与底表接口EMC设计  39-40
    3.7.2 模块与外部通信接口EMC设计  40-41
  3.8 本章小结  41-42
第4章 三相电能表ONU模块的软件设计  42-49
  4.1 CS8016的系统软件架构  42-44
  4.2 心跳包机制的设计  44-45
  4.3 国网标准协议转换的设计  45-48
  4.4 本章小结  48-49
第5章 三相电能表ONU模块的性能测试  49-59
  5.1 模块基本功能测试  49-50
  5.2 模块的ESD测试  50-52
    5.2.1 16KV空气ESD测试  51
    5.2.2 ±8KV接触ESD测试  51-52
  5.3 模块通信吞吐量测试  52-55
    5.3.1 2400bps波特率下的模块吞吐量测试  53-54
    5.3.2 9600bps波特率下的模块吞吐量测试  54-55
  5.4 模块通信丢包率测试  55-56
    5.4.1 同一波特率不同数据帧丢包率测试  55-56
    5.4.2 不同波特率相同数据帧丢包率测试  56
  5.5 模块高低温测试  56-57
    5.5.1 +85℃高温运行试验  57
    5.5.2 -40℃低温运行试验  57
  5.6 本章小结  57-59
第6章 总结与展望  59-61
  6.1 总结  59-60
  6.2 展望  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-64

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气测量技术及仪器 > 电数量的测量及仪表 > 电能测量、电度表
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