FKGA42LT003型电力负荷管理系统终端技术手册.docx
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FKGA42LT003型电力负荷管理系统终端技术手册
FKGA42-LT003型
电力负荷管理系统终端
技术手册
重庆华伟沃电科技有限公司
目录
1概述1
2原理框图2
2.1CPU单元2
2.2通信模块3
3结构6
3.1外型图6
3.2外壳材料6
3.3端子座及接线端子6
3.4外壳及封印螺丝7
4性能特点8
5技术参数10
6功能12
6.1抄表功能12
6.2客户现场智能检测装置接入功能12
6.3开关量采集13
6.4交流模拟量采集（选配）13
6.5数据抄读及存储13
6.6监测及报警14
6.7与主站通信14
6.8对时14
6.9参数设置15
6.10显示15
6.11终端维护15
6.12控制16
6.13电源16
6.14安全性17
6.15电磁兼容17
6.16本地维护接口17
7安装18
7.1安装终端18
7.2接线说明18
1概述
随着国民经济的发展，全社会用电量越来越大。
传统的手工抄表方式工作量大、准确率低、报表不及时、统计数据困难、不能实时监测用电情况。
且在目前状况下，窃电现象时有发生，除给电力公司带来经济损失外，对电力系统安全运行也带来危害，电力部门用电管理问题越来越突出，特别是对各用电大户的管理问题处于更加突出的地位。
因此，电力行业的管理者们迫切需要一种性价比高、行之有效的技术管理手段来解决上述问题。
重庆华伟沃电科技有限公司根据电力行业的实际需要，开发出“FKGA42-LT003型电力负荷管理系统终端”产品。
终端与数字电能表结合，利用多种通信方式（GPRS、CDMA、SCDMA、ADSL、以太网、小灵通、有线电话复用、电力线载波、专用通信线等）连接主站，构成电力负荷管理数据采集系统。
该系统经过实际运行证明，具有工作可靠性高、采集数据及时、数据正确唯一、数据安全性高、采集密度高、系统容量大、年运行费用低等特点。
主站根据每个用电户的历史数据和当前数据，加上主站计算机程序自动对全体相关数据的综合分析，及时得到每个时段的统计数据。
FKGA42-LT003型电力负荷管理系统终端已通过相关型式试验、功能试验、全性能试验测试。
经国家电科院检测合格，且已登记注册。
终端符合下列规范的要求：
◆《Q/GDW129-2005电力负荷管理系统通用技术条件》
◆《Q/GDW130-2005电力负荷管理系统数据传输规约》
◆《DL/T645-1997多功能电能表数据通信协议》
◆《DL/T645-2007多功能电能表数据通信协议》
◆《重庆市电力公司数据采集终端招标文件技术规范》
◆《重庆市电力公司客户现场管理系统数据传输规约》
◆《重庆市电力公司客户现场检测设备统数据传输规约》
◆《重庆市电力公司客户现场管理系统数据终端技术规范》
◆《重庆市电力公司终端远程统一升级平台规范》
◆《GPRS负荷管理终端（配变）接入规范》
2原理框图
FKGA42-LT003型电力负荷管理系统终端采用模块式架构，分为5个单元/模块：
电源单元、核心模块（CPU）单元、控制采集接口单元、远程通信模块及本地维护模块。
它通过485总线传输方式，采集、存储485表的各种实时数据或当前数据，并将组织、打包好的各类数据及自检状态等信息通过远程通信模块（GPRS、CDMA、PSTN、无线专网等）上传到主站，同时接收主站命令，实现远程巡测、编程、抄表等功能。
图2-1FKGA42-LT003型电力负荷管理系统终端原理框图
2.1CPU单元
图2-2CPU单元
图2-3STR912架构图
终端CPU模块基于高性能工业级32位嵌入式微处理器，采用由ST公司生产的STR912微控制器为主CPU。
该芯片融合行业标准的ARM966ERISC微处理器，搭载嵌入式闪存和强大的外设功能，其中包括USB和CAN，资源丰富、可扩展性强。
主要特性：
高性能、行业标准内核ARM966ERISC32位CPU
广泛的软件和工具支持，其中包括面向USB的完备STR9库
广泛的外设和接口选择，其中包括USB和CAN
灵活的功率与时钟管理
高质量嵌入式闪存，搭载32K额外数据闪存，替代E2PROM功能
85℃条件下20年的数据保持
全面控制功耗，同时提供卓越性能
高达96K的RAM
2.2通信模块
图2-4通信模块
终端与主站远程通信部分采用模块化设计，可以在不更换终端主体的情况下方便更换，支持热插拔，具有良好的扩展性，能够长期满足用户潜在需求，有效保护用户投资。
通信模块包括GPRS、CDMA、以太网、ADSL、PSTN、SCDMA、230MHz无线数传等模块。
根据用户的实际需要,更换不同类型的通信模块，即可方便地改变终端与主站的通信方式。
终端对各种不同类型的通信模块采取自动识别、自适应的方式，无需做过多的设置和调整（只需配置不同的通讯参数即可）。
具体实现方式如下：
首先，终端在整机结构上为通信模块预留了足够的空间位置，在通信模块接口信号定义上也定义了能适应各种通信方式的信号，包括：
标准的七线制串口、模块类型识别信号、5V电源、3.3V电源、12V电源、复位信号、开关机信号、以太网接口信号等，足以满足适应多种通信方式的要求。
其次，通信模块本身采用模块化设计，预留了包括天线接口、RJ45接口、RJ11接口等多种接口，配置灵活，更换方便。
当需要改变终端的远程通信方式时，无需更换终端主机，只需更换不同的通信模块（支持热插拔）。
且终端根据通讯模块类型识别信号自动识别、自适应不同的通信方式，自动调用相应的通讯软件,无需人工干预（只需配置不同的通讯参数即可），使用十分方便。
另外，通信模块的供电电源单独可控，可进一步防止通信模块死机现象的发生，更好地保证终端与主机的连接。
对于230MHz无线数传模块，如果发射功率在2W以下，则和GPRS、CDMA、以太网等通讯方式一样，直接更换模块即可，如果发射功率在2W以上，由于终端主机电源模块容量的限制，230MHz无线数传模块需由外接电源单独供电。
通信模块安装在终端机壳内,且有外引天线的位置，其核心模块采用SonyEricsson的GR64/SIMCOM的SIM300C（GPRS），或AnyData的DTGS-800（CDMA）等知名主流厂家的产品。
具有内置的TCP/IP协议栈，工作温度范围宽（-30~+75℃），可靠性高，使用方便。
适合长期连续工作，抗干扰能力强。
通信模块的SIM/UIM卡座采用美国MOLEX公司生产的卡座，其镀金层厚，弹片结构设计先进合理且弹性极好，经过反复试验在高温、湿热、尤其在低温结霜环境条件下也能可靠工作。
LCD有表示信号强度的指示，方便观察在终端的安装位置无线信号是否覆盖。
LCD有是否安装SIM卡的指示。
符合国家电网公司2005年发布的《Q/GDW129-2005电力负荷管理系统通用技术条件》的要求。
3结构
3.1外型图
图3-1终端外型图
FAGA42-LT003型电力负荷管理系统终端的结构设计完全符合《Q/GDW129-2005》的要求。
3.2外壳材料
终端的外壳全部采用绝缘、阻燃、防紫外线的环保材料，耐腐蚀、抗老化、硬度高。
透明窗口采用透明度好、防紫外线的聚碳酸酯（PC）材料制成。
3.3端子座及接线端子
端子座使用绝缘、阻燃、防紫外线的材料制成，有足够的绝缘性能和机械强度。
电压、电流端子组装在端子座中，端子采用HPb59-1铜材制成，表面进行钝化、镀铬或镀镍处理；接线端子的截面积和载流量满足1.2倍最大电流长期使用而温升不超过限定值。
端子座接线端钮的孔径能容纳至少18mm长去掉绝缘的导线，和螺钉的配合牢固。
能固定最小2.5m2的导线。
电压、电流端子的接线柱在受到向内的60N的接线压力时，接线柱不内缩。
辅助端子的接线柱在受到向内的10N的接线压力时，接线柱不内缩。
端子座与上盖之间应有密封垫带，密封良好。
专门设计的绝缘盖板，将强电、弱电隔离，提高安全性。
3.4外壳及封印螺丝
终端外壳螺丝及封印螺丝为采用HPb59-1铜镀铬或镀镍制成的十字、一字通用螺丝。
防锈能力强。
4性能特点
FKGA42-LT003型电力负荷管理系统终端是重庆华伟沃电科技有限公司研制生产的，以计算机应用技术、现代通信技术、电力自动控制技术为基础的信息采集、处理和实时监控设备。
集电力负荷管理和现场客户服务功能于一身，是供电企业监控用户用电情况、提高管理水平的新一代远程监控装置。
该终端具有以下特点：
●体积小巧，外形美观大方，安装方便。
●外壳采用防水阻燃材料，结构上采用密封式设计，适应各种恶劣环境应用。
●显示采用128×64LCD汉字及图形显示器，设置2个按键，人机界面友好，操作方便。
●完善的接口设计，方便调试、维护、升级。
●供电方式灵活，适应电压范围宽：
可采用单相、三相三线或三相四线供电。
●低功耗设计，守侯状态下功耗小于10VA。
●采用专用的交流采样DSP芯片，采集参数完整，精度高，支持21次谐波采集。
●终端与电能表通信采用RS-485接口（1#接口），最大通信距离可达1200m，最多可接入32只电能表。
终端内设规约库，支持国内外多家主流电表厂商的电表；只要提供相应通信规约，各种数字电能表均能接入终端。
●终端还设有第二路RS-485接口（2#接口），方便接入客户现场智能检测装置。
可同时接入多只客户现场智能检测装置。
●终端与主站通信可采用ADSL、以太网、SCDMA、CDMA、GPRS、PSTN、230MHz无线专网等多种通信方式。
通信模块采用模块化设计，配置灵活，更换方便。
终端根据通讯模块类型识别信号自动识别、自适应不同的通信方式。
●具有8路无源开关量输入接口，方便对现场各种开关信号进行采集。
该8路开关量接口也可根据需要由主站或本地灵活地配置为脉冲量采集接口，进行脉冲量的采集。
●终端具有4路负荷控制输出和1路报警控制输出，毎路负荷控制输出为常开、常闭两组触点，方便现场应用。
●完善的电磁兼容设计，确保终端的电磁兼容性能完全满足《Q/GDW129-2005电力负荷管理系统通用技术条件》的要求。
●双CPU双看门狗，完备的自恢复电路设计，有效防止死机，确保终端运行安全可靠且易于维护。
●采用128M高容量FLASH存储器，支持长时间保存数据，掉电后数据可保存10年以上不丢失。
●可靠性高，数据抄到率、准确率100%。
●终端经国家电力科学研究院检验合格，完全符合《Q/GDW129-2005电力负荷管理系统通用技术条件》、《Q/GDW130-2005电力负荷管理系统数据传输规约》和《DL/T645-1997多功能电能表通信规约》的相关要求。
同时满足《DL/T645-2007多功能电能表数据通信协议》的要求，并已进行了注册登记。
5技术参数
FKGA42-LT003型电力负荷管理系统终端主要技术参数表
序号
项目
指标
1
电气参数
标准工作电压
单相220V、三相三线3×100V、三相四线220/380V
正常工作电压
3×100V:
Un±30%,3×220/380V:
-50%～+30%
消耗功率
<10.0VA
2
运行环境条件
温度
-25℃～+70℃
湿度
相对湿度5%～（93±3）%
3
机械性能
振动（非工作、非包装情况下）
频率范围：
10Hz～150Hz
位移幅值：
0.075mm（频率范围≤60Hz）
加速度幅值：
10m/s2
每轴线扫频周期数：
20
4
数据
采集
开关量
8路有源/无源开关量（可灵活配置为脉冲量）输入
电能表数据采集
1路RS485（1#）
现场智能检测装置接入
1路RS485（2#）
交流模拟量采集
（选配）
电压采集:
参比电压3×100V，3×220/380V。
电压测量范围:
Un±20%Un
电流采集:
3×1.5（6A），50Hz
频率范围:
50Hz±2.5Hz
精度等级:
有功1级无功2级
电压、电流、功率、功率因数、频率:
1级
频率分辨率:
0.01Hz
5
通信
接口
RS485
2路
RS232
1路
GPRS/CDMA
频率范围：
900MHz/1800MHz
传输速率：
1200～115200bps
6
抄表
接口
支持规约
DL/T645-1997、DL/T645-2007，可根据用户需求扩展
最大可挂电表数
32只
7
控制
控制输出
4路，毎路常开、常闭两组触点，10A/250V
报警控制
1路,10A/250V
8
停电运行指标
和主站通讯次数
>1次
时钟运行时间
>10年，十年无需更换电池
数据保持时间
>10年
9
人机接口
显示
128×64LCD汉字及图形显示
键盘
2个按键
10
外形尺寸
280mm×174mm×95mm
11
重量
约2.2Kg
6功能
6.1抄表功能
第1路RS485接口作为抄表接口，实现终端与电能表通信，最大通信距离可达1200m，最多可接入32只电能表。
终端内设规约库（根据用户需要，终端电表规约库可升级），支持国内外多家主流电表厂商的电表接入；只要提供相应通信规约，各种数字电能表均能接入终端，扩展性强。
终端与电表通信符合《DL/T645-1997多功能电能表通信规约》的相关要求，同时满足《DL/T645-2007多功能电能表数据通信协议》的要求。
如上图所示，为了提高RS485接口的防雷击、抗冲击能力，采用多级防雷保护措施，能抵御外界的传导性瞬变脉冲群、磁场、静电、雷击浪涌等干扰。
即使误接入220VAC电压也不会损坏该接口。
首先在RS-485接口的输入端采用压敏电阻、EMI电感，有效抵御瞬变脉冲群、雷击浪涌等干扰；其次两信号线串入热敏电阻、两信号线间以及两信号线对地均采用双向TVS二极管保护，当误接入220VAC电压时TVS二极管瞬间产生大电流，使热敏电阻快速升温而呈现高阻状态，降低施加在后级电路的电压和电流，这样不仅有效抑制了外界瞬变脉冲群、磁场、静电、雷击浪涌等干扰而且能确保RS485接口不致损坏。
同时选用具有高ESD性能的RS485芯片，从而有效保证了RS-485接口的防雷击、抗冲击能力。
6.2客户现场智能检测装置接入功能
客户现场智能检测装置可通过RS485接口（2#485口）方便地接入终端，以远程监测客户现场智能检测装置检测到的各项参数。
6.3开关量采集
终端具有8路有源/无源开关量采集接口，方便对现场各种开关信号进行采集。
6.4交流模拟量采集（选配）
采用专用的交流采样DSP芯片ATT7022B，采集参数完整，精度高，支持21次谐波采集。
ATT7022B是一款高精度三相电能专用计量芯片，内部集成了六路二阶sigma-deltaADC、参考电压电路以及所有功率、能量、有效值、功率因数及频率测量的数字信号处理电路。
在输入动态工作范围（1000：
1）内，非线性测量误差小于0.1%，有功测量满足0.2S、0.5S，无功测量满足2级、3级。
6.5数据抄读及存储
终端的数据存储，采用128M高容量NANDFLASH存储器，支持长时间保存数据，掉电后数据可保存10年以上不丢失。
Flash存储器是安全、快速的存储体，具有体积小、容量大、成本低、掉电数据不丢失等一系列优点，掉电数据不丢失，数据可以保存10～100年。
通过在Flash内部加入坏块标识和地址重映射机制，可以保证数据只写入正确的块中，并且，即使第一个块坏了，仍可以继续使用这个Flash，这样大大延长了Flash的使用寿命，并确保数据正确不丢失。
终端满足以下数据的抄读及存储要求:
1.实时召测数据
●总、尖、峰、平、谷有功电量
●总、尖、峰、平、谷无功电量
●A、B、C各相电流、电压
●A、B、C各相有功、无功功率
2.曲线数据
●正反向有功、无功，四象限无功，默认数据间隔为每15分钟一个数据，可通过主站设置数据间隔，保存最近30天以上的数据（采用终端时间，下同）。
●A、B、C各相电流、电压曲线，默认数据间隔为每15分钟一个数据，可通过主站设置数据间隔，保存最近30天以上的数据。
●A、B、C各相及总有功、无功功率曲线，默认数据间隔为每15分钟一个数据，可通过主站设置数据间隔，保存最近30天以上数据。
3.日数据
●总、尖、峰、平、谷有功电量（表码），保存最近30天以上数据，默认为每日零点，可通过主站进行设置。
●总、尖、峰、平、谷无功电量（表码），保存最近30天以上数据，默认为每日零点，可通过主站进行设置。
4.月数据
●总、尖、峰、平、谷有功电量（表码）（保存最近6个月以上数据，默认为每月月末零点，可通过主站进行设置）。
●总、尖、峰、平、谷无功电量（表码）（保存最近6个月以上的数据，默认为每月月末零点，可能过主站进行设置）。
●最大需量及其发生时间（保存最近6个月以上的数据）
5.告警事件
保存所有事件的最近255次记录。
6.6监测及报警
1.上报事件类型
运行事件：
失压、断相、终端停电。
工况事件：
数据异常、终端部件故障、内部通信故障、终端复位和参数丢失。
2.上报方式
终端可以即时将报警信息上报到主站，还可通过短信方式（可选）将报警信息发送到负责人手机，都能保存和提示。
6.7与主站通信
1.应用层传输规约
《Q/GDW130-2005电力负荷管理系统数据传输规约》。
2.网络协议
TCP/IP协议。
6.8对时
具备和主站对时的功能，终端时钟误差不超过±0.5S/d
6.9参数设置
终端具有远程设置参数的功能。
参数设置按通信规约实现，可由主站下发相应指令完成。
6.10显示
1.显示内容：
终端存储的信息及参数均能通过设置进行显示。
2.固定显示内容
无论终端在何种状态下，液晶均能显示下列内容：
通讯信号强度、当前工作状况、网络连接状况、当前时间、测量点号、抄表指示，并由LED管显示开关状态、抄表状态及通讯状态。
3.按键显示
通过按键对菜单进行操作，显示所选内容。
4.面板指示
终端具有的指示灯包括:
电源指示、GPRS收发状态、RS485抄表指示、报警指示。
6.11终端维护
1.自检自恢复
终端具有自测试、自诊断功能，发现终端的主控板、CPU板、通信部件、时钟等工作异常状况，均记录在本地事件中，可由主站或本地维护口读取。
2.终端版本信息
终端可在本地显示软件版本信息，并可供主站召测。
3.软件升级
终端软件可通过主站导入方式，实现软件远程升级。
4.终端初始化
终端接收到主站下发的初始化命令后，分别对硬件、参数区、数据区进行初始化。
6.12控制
终端具有4路负荷控制输出和1路报警控制输出，毎路负荷控制输出为常开、常闭两组触点，方便现场应用。
为了防止控制的误动作，确保控制准确无误，由主处理器和副处理器同时协同对毎路控制输出进行控制，并采用锁存器对毎路控制信号进行锁存。
当根据指令，需要改变控制状态时，必须由主处理器通知副处理器，副处理器给出允许改变控制状态的信号后，主处理器再给出正确的控制脉冲信号，才能改变锁存器输出信号，从而控制相应的继电器正确动作（主处理器会记住毎路控制输出的上一次状态）。
一轮控制有效完成后副处理器立即使锁存器闭锁，这时即使有任何干扰或各种原因中断了终端与主站的连接甚至系统复位也不会改变继电器状态，直到下一轮正确控制指令到来为止。
这样有效地防止了终端在任何情况下出现控制误动作的情况。
控制继电器采用欧姆龙继电器，具有容量高、绝缘性能强、隔离度高的特点，负荷能力为12A、250VAC。
6.13电源
终端采用三相四线/三相三线/单相供电，三相四线供电时断二相电压（三相三线供电时断一相）的条件下，终端能正常工作。
终端采用宽电压输入，额定电压3×100V或3×220/380（AC），允许偏差－30％～＋20％。
电源的输入回路采用压敏电阻、热敏电阻、EMI电感及抗干扰电容等多重保护措施，确保终端的电磁兼容性能满足《Q/GDW129-2005电力负荷管理系统通用技术条件》的要求。
备用电源：
在失去交流供电条件下，终端数据保持>10年，维持时钟芯片工作时间>5年，至少可与主站通讯一次（上报失电时的日期、时间、有功、无功电量）并在终端内部保存。
备用电源为在线工作方式，可有效保证在供电中断或瞬间跌落的情况下终端设备能正常工作。
电池充放电采用专门的充放电管理芯片，设有过充过放保护，最大限度地延长了电池使用寿命。
6.14安全性
在外壳上可加铅封，防止非法开启。
具有现场测试通讯口，并能加封。
强电、弱电端子分别排列，并采用专门设计的强、弱电隔离板将强弱电从物理上严格隔离保护，确保现场操作安全。
强弱电端子排均采用绝缘阻燃材料,绝缘性能满足《Q/GDW-129-2005电力负荷管理系统通用技术条件》的要求。
6.15电磁兼容
完善的电磁兼容设计：
PCBlayout设计强调强/弱电、高/低频、数/模分离；所有外部接口均采用光电技术隔离；合理应用压敏电阻、热敏电阻、EMI电感、抗干扰电容、TVS二极管等电磁兼容器件；RS-485、遥信、电源等采用多级防雷保护措施，能抵御外界的传导性瞬变脉冲群、磁场、静电、雷击浪涌等干扰；RS-485接口超强保护，即使误接入220VAC电压也不会损坏该接口。
从而使终端具有很高的安全性，适应恶劣环境应用。
终端的电磁兼容性能完全满足《Q/GDW-129-2005电力负荷管理系统通用技术条件》的要求。
6.16本地维护接口
通过本地维护接口能够读取终端数据，本地维护接口为RS232接口。
7安装
7.1安装终端
终端采用壁挂式结构，安装时将其放置在预定位置，终端背部紧贴墙壁或机柜壁，在图7-1中的A处固定一颗稍大的螺丝钉，在B处和C处各固定一颗稍小螺丝钉，安装即完成。
注意，终端安装场所如果在室外应有防雨、防水、防尘措施，外接天线应引出到机柜/表箱外予以固定并确保不会有雨水顺电缆流入到设备内。
图7-1终端安装及尺寸示意图
警告:
请严格按照电力部门的有关操作规程及本终端操作说明来安装。
7.2接线说明
打开终端下方端子盖，内有两排接线端子，下面一排是主端子，上面一排是辅助端子。
终端应按接线图正确接线，接线端钮盒的引入线建议使用铜线或铜接头，端钮盒内螺钉应拧紧，避免因接触不良或引线太细发热而引起烧毁。
注意：
主端子接线完成后应先把绝缘盖板安装固定好后，再对辅助端子进行接线操作，以免引起安全事故。
7.2.1主端子接线
1）三相四线接线图
2）三相三线接线图
图7-2主端子接线示意图
本终端可采用单相、三相三线、三相四线供电，单相供电时可选择接2和10、5和10、8和10任意两只脚即可工作。
FKGA42-LT003型终端提供交流采样（选配）功能。
如果要使用终端的交流采样功能，请按照图7-3指示接线。
图7-3主端子交流采样接线示意图
7.2.2辅助端子接线
图7-4辅助端子示意图
7.2.2.1RS485接线
本终端有2路RS485接口，均可接入多只多功能电能表。
第1路485接口：
端子29，RS485A1（+）。
端子30，RS485B1（-）。
第2路485接口：
端子31，RS
升级会员 