电力集中抄表系统中DLMSCOSEM通信协议研究

浙江大学

硕士学位论文

电力集中抄表系统中DLMS/COSEM通信协议研究

姓名：宋长进

申请学位级别：硕士

专业：电路与系统

指导教师：孙斌;金心宇

20070501

盖区域内的任何一个位置都可以接入网络。无线局域网另一个优点在于其移动性，连接到无线局域网的用户可以在移动中与网络保持连接。

（２）安装便捷。无线局域网可以免去或最大程度地减少网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点设备，就可建立覆盖整个区域的局域网络。

（３）易于进行网络规划和调整。对于有线网络来说，办公地点或网络拓扑的改变通常意味着重新建网。重新布线是一个昂贵、费时、浪费和琐碎的过程，无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。

（４）故障定位容易。有线网络一旦出现物理故障，尤其是由于线路连接不良而造成的网络中断，往往很难查明，而且检修线路需要付出很大的代价。无线网络则很容易定位故障，只需更换故障设备即可恢复网络连接。

（５）易于扩展。无线局域网有多种配置方式，可以很快从只有几个用户的小型局域网扩展到上千用户的大型网络，并且能够提供节点问”漫游”等有线网络无法实现的特性。

由于无线局域网有以上诸多优点，因此其发展十分迅速。最近几年，无线局域网已经在企业、医院、商店、工厂和学校等场合得到了广泛的应用。２．４．２ＷＬＡ／ｑ在集中抄表系统中的应用

由前面的介绍可以看出ＷＬＡＮ相对现有的集中抄表系统的通信方式具有安装便捷、易于维护、网络快速稳定等优点。

对一些早期建筑尤其是文物保护单位，铺设有线网络了能会对建筑本身造成的破坏，ＷＬＡＮ者可将这种破坏降到最低：对偏远小型居民区等铺设有线网络造价高，租用专用线路也是一笔不小的费用。这时可通过无线网桥进行长达５０ｋｉｎ的远距离接入，可提供高达ｌｌＭｂｐｓ或更高的带宽的链接。如图２．２所示：

图２－２无线网桥的应用

对象，用来表示物理设备（电能表）的各功能单元。

图３－３ＣＯＳＥＭ服务器三层结构模型

第三层；对象接口层，该层包含若干个遵循ＤＬＭＳ／ＣＯＳＥＭ标准的ＣＯＳＥＭ对象。ＤＬＭＳ／Ｃ０ｓ跏标准协议采用面向对象的方法建立电能表的对象接口模型。每个ＣＯＳＦ、Ｍ对象都是属性和方法的集合，属性中包含着对象的信息，方法表明对象所能进行的操作和活动。

３．３．１．１逻辑设备的地址映射

一个逻辑设备层包含多个逻辑设备，逻辑设备使用逻辑设备名（１０９ｉｃｄｅｖｉｃｅｎａｍｅ）进行标识，它是一个ｄａｔａ类或者鼬ｇｉｓｔｅｒ类ＣＯＳＥＭ对象。逻辑设备名用１６ｂｙｔｅｓ十六进制数表示，前３ｂｙｔｅｓ由ＤＬＭＳＵＡ为每个设备生产厂商分配，后１３ｂｙｔｅｓ由各厂商分配给自己生产的设备，以确保逻辑设备名的唯一性。ＣＯＳＥＭ服务器中管理逻辑设备管理若干个逻辑设备，分别标识成ｌ～Ｎ。客户机通过查询“ＣＯＳＥＭ逻辑设备地址”访问相应的逻辑设备，ＣＯＳＥＭ逻辑设备地址存储在一张逻辑设备地址映射表中，由ＣＯＳＥＭ应用层以下的底层传输协议层管理。地址映射就是将每个逻辑设备名对应一个独有的逻辑设备地址，通常逻辑设备地址使用简单的整型数据表示，客户机通过地址映射访问ＣＯＳＥＭ服务器中的逻辑设备【１９１。如图３－４所示：

逻辑设备逻辑设备名地址Ｉ逻辑设备·｝二二刮ｘ。。ｘｘ。。ｘｘ。。ｘＯ。。０Ｏ。。００。。０Ｏ。０。Ｏ。０。ｋ刊‘缸）－Ｉ逻辑设备：｝二二刮。。ｘｘ。。ｘｘ。。ｘｘ。。００。。００。０。Ｏ。。０∞０｝ｃ刊‘衄）ｚＩ广—吖ｌｏｏｏｏ００００００ｏｏｏｏ０１ｌ、ｒ———叫ｌ

ｌ广—吖Ｉ０００００００００００００００２ＪＶ———叫Ｉ

图３．４逻辑设备名与逻辑设备地址映射

浙江大学硕士论文电力集中抄表系统中ＤＬＭ副。０ｓ蹦通信协议研究Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ类等。每个ＣＯＳＥＭ对象都是允许客户访问的接口，客户机正是通过这些ＣＯＳＥＭ对象获得电能表数据，管理电能表的．

定义一个特定的抽象电能表实际上就是定义几种特定意义的ＣＯＳＥＭ对象【２０１。图３－５所示的电能表包含两个特定的ＣＯＳＥＭ对象，均为“寄存器”类的实例化对象。“寄存器”类共有３个属性：逻辑名、值、倍率量纲，和１个方法：复位。“逻辑名”属性表示该寄存器的对象标识ＯＢＩＳ（ＯｂｊｅｃｔＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）码：“值”属性表示该寄存器保存的测量值或状态值；“倍率量纲”属性表示值属性的倍率和量纲。“复位”方法可以对该寄存器的值清０。“正向有功总电量寄存器”实例化对象的属性分别为１．１．１．８．０．２５５、２３４５、ＩＯＡｌＷｈ，表示该电能表的正向有功总电量为２３．４５ｋＷｈ：而另一个“正向无功总电量寄存器”的属性分别为１．１．３．８．０．２５５、８９７、１０Ａｒｖａｒｈ，表示该电能表的正向无功总电量为８．９７ｋｖａｒｈ。

图３—５接口类及其实例

通过定义不同的电能表功能模块（即ＣＯＳＥＭ对象），可以根据需要灵活组合出各种功能的电能表ｆ１】。图３－６是使用ＣＯＳＥＭ服务器模型构建的具有简单的功能电能表模型，该模型包括１个管理逻辑设备，４个可访问的ＣＯＳＥＭ对象：ＬＤＮ（ＬｃｌｇｉｃａｌＤｅｖｉｃｅＮａｍｅ）对象、总电量寄存器对象、费率ｌ寄存器对象、连接Ａ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）对象。

３－６具有简单功能电能表模型

第四章基于ＤＬＭＳ／ＣＯＳＥＭ协议的集中

抄表系统设计

目前国内现行的集中抄表系统主要有公用电话网集中抄表系统、有线电视网集中抄表系统、电力线载波集中抄表系统、ＣＤＭＡ／ＧＰＲＳ无线集中抄表系统和以太网集中抄表系统。但是，由于国内没能实现电能表通信协议的统一，每个厂商通常只为各自的自动抄表系统设计独立的通信协议，使得国内电力通信协议互不兼容，不利于电力计费系统的集成，维护和升级。使得电力集中抄表系统的应用难以统一，给电力生部门的生产调度带来困难。为此我们在设计的集中抄表系统中引进具有互操作性的ＤＬｌＶＩＳ／ＣＯＳＥＭ电力计量通信协议。ＤＬＭＳ／ＣＯＳＥＭ应用层协议各组成部分协同工作，构成一个完备通信协议，共同保证电能表数据通信过程的稳定和安全。本文采用模块化的设计方法，从ＤＬＭＳ／ＣＯＳＥＭ协议的通信过程入手，将整个系统的通信分解成若干通信模块进行设计，针对每个模块实现通信协议应用。系统采用无线局域网作为集中抄表系统的上段通信信道，通信模式采用“客户机一服务器”模式。

４．１系统的组成

通过对现行集中抄表系统的对比研究，结合ｗＬＡＮ快速、稳定和灵活的优势，本文采用ＷＬＡＮ作为系统的传输信道，本文设计的系统组成结构如图４－Ｉ所示：

图｝ｌ课题系统组成结构图