1、 国家电网公司智能电能表系列多功能电能表通信协议Multi-function watt-hour meter communication protocol深 圳 科 陆 电 子 股 份 有 限 公 司I目 次 前 言 .11 范围 .22 规范性引用文件 .23 术语和定义 .24 物理层 .45 数据链路层 .76 数据标识 .97 应用层 .10附录 A （规范性附录） 数据编码 .18A.1 数据格式说明 .18A.2 数据标识编码表 .18附录 B （规范性附录） 负荷记录格式、结构定义 .54B.1 负荷记录传输格式 .54B.2 负荷记录数据结构 .54附录 C （规范性附录） 状
2、态字、特征字、模式字、错误信息字 .55附录 D （资料性附录） 有功和无功功率的几何表示 .57附录 E （资料性附录） 铜损、铁损算法定义 .58附录 F （电测标）645-09-001/002 号多功能电能表通信协议备案文件 .59表 1 电能量数据标识编码表 .59表 2 变量数据标识编码表 .59表 3 事件记录数据标识编码表 .59表 4 参变量数据标识编码表 .86表 5 冻结数据标识编码表 .88表 6 安全认证专用读数据的数据标识编码表 .99表 7 安全认证专用写数据的数据标识编码表 .100模式字、状态字 .1011前 言根据国家电网公司电网智能化建设规划，智能电网用电环
3、节包含“用电信息采集系统” 、 “双向互动营销技术” 等建设与研究项目。执行统一标准、具备一定功能的电能表是开展这些智能化建设项目的关键技术基础之一，智能电能表系列标准因此成为一项先行工作，被列入国家电网公司 2009 年企业标准制修订计划。根据国家电网公司“集团化运作、集约化发展、精益化管理、标准化建设” 管理要求，统一电能表的技术要求、为公司集中招标提供支撑，规范电能表的设计与生产、提高产品质量，发展电能表智能化检测技术、提高工作效率，开展电能表全寿命周期管理、降低综合管理成本都对公司统一编制智能电能表技术标准提出了迫切的要求。满足统一坚强智能电网建设的信息化、自动化、互动化要求为前提，以
4、满足电力用户用电信息采集系统全覆盖、全采集、全预付费要求为基础，结合电能表实际使用点多面广、装用环境迥异，运行管理严格的特点。引用文件DL/T 6142007多功能电能表DL/T 6452007多功能电能表通信规约QGDW 355-2009单相智能电能表型式规范QGDW 364-2009单相智能电能表技术规范QGDW 356-2009三相智能电能表型式规范QGDW 357-20090.2S 级三相智能电能表技术规范QGDW 361-20091 级三相费控智能电能表（载波）技术规范QGDW 363-20091 级三相智能电能表技术规范QGDW 354-2009智能电能表功能规范Q/ GDW 36
5、5-2009智能电能表信息交换安全认证技术规范国家电网公司 DL/T 645 20007 21 范围本标准规定了多功能电能表与手持单元（HHU）或其它数据终端设备之间的物理连接、通信链路及应用技术规范。本标准适用于本地系统中多功能电能表与手持单元（HHU）或其它数据终端设备进行点对点的或一主多从的数据交换方式。其它具有通信功能的电能表，如单相电能表、多费率电能表，可参照使用。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本
6、。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T 17882-1999 2 和 3 级静止式交流无功电度表 ( eqv IEC 61268:1995) ITUTV.24-1993 非平衡双流接口电路的电特性ITUTV.28-1993 数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备（DCE）之间的接口电路定义表3 术语和定义3.1多功能电能表 multi-function watt-hour meter由测量单元和数据处理单元等组成，除计量有功/无功电能量外，还具有分时、测量需量等两种以上功能，并能显示、存储和输出数据的电能表。3.2手持单元(HHU) hand-held unit能与多功能
7、电能表进行数据交换的便携式设备。3.3数据终端设备 data terminal equipment由数据源、数据宿或两者组成的设备。3.4直接本地数据交换 direct local data exchange多功能电能表与手持单元之间的数据交换。3.5本地总线数据交换 local bus data exchange一组多功能电能表与数据终端设备通过总线连接进行数据交换。3.6主站 master station具有选择从站并与从站进行信息交换功能的设备。本标准中指手持单元或其它数据终端设备。3.7从站 slave station预期从主站接收信息并与主站进行信息交换的设备。本标准中指多功能电能表
8、。3.8总线 bus连接主站与多个从站并允许主站每次只与一个从站通信的系统连接方式(广播命令除外)。3.9半双工 half-duplex在双向通道中，双向交替进行、一次只在一个方向(而不是同时在两个方向)传输信息的一种通信方式。3.10物理层 physical layer3规定了数据终端设备或手持单元与多功能电能表之间的物理接口、接口的物理和电气特性，负责物理媒体上信息的接收和发送。3.11数据链路层 data-link layer负责数据终端设备与多功能电能表之间通信链路的建立并以帧为单位传输信息，保证信息的顺序传送，具有传输差错检测功能。3.12应用层 application layer利
9、用数据链路层的信息传递功能，在数据终端设备与多功能电能表之间发送、接收各种数据信息。3.13视在功率 apparent power电压与电流有效值的乘积称为视在功率，单位是 VA。3.14视在电能 apparent energy视在功率对时间的累积称为视在电能，单位是 kVAh。3.15视在需量 apparent demand需量周期内测得的平均视在功率称为视在需量，单位是 kVA。3.16基波电能 fundamental wave energy基波功率对时间的累积称为基波电能，单位是 kWh。3.17谐波电能 harmonic energy周期性交流量中基波电能以外的电能总和，单位是 kWh
10、。3.18组合有功电能 combination active energy对正向、反向有功电能进行加、减组合运算得出的有功电能，单位是 kWh。3.19组合无功电能 combination reactive energy对无功任意四象限电能进行加、减组合运算得出的无功电能，单位是 kvarh。3.20组合无功需量 combination reactive power需量周期内参与组合运算的四象限无功平均功率的最大值，单位是 kvar。3.21负荷记录 load profile多功能电能表按照一定的时间间隔和数据结构连续记录的用电现场的多种负荷变量数据。3.22预付费电能表实现电能计量、数据处理
11、和预付费功能的电能表。3.23剩余电量（金额）预付费电能表中记录的可供用户使用的电量（金额）值，该值应大于或等于零。3.24透支电量（金额）限值预付费电能表内的剩余电量（金额）为零后，允许用户继续使用的最大电量（金额）的限定值。3.25报警电量（金额）限值国家电网公司 DL/T 645 20007 4评价预付费电能表内所剩电量（金额）水平的限定值，当电能表中的剩余电量（金额）等于或低于该限定值时，电能表将发出声音或光信号，用以提示用户。4 物理层4.1 接触式红外光口4.1.1 读数头结构读数头的结构如图 1 所示。(a) 元件布置；(b) 各部件尺寸。图 1 读数头的结构( 单位：m m)4
12、.1.2 磁钢的特性参数吸力：吸力 F 规定为当磁钢位于一块 2mm 厚光滑的 St12 型冲压钢板上所测得的垂直拉力(减去读数头自重)，如图 2(a) 所示。 F 5N (与钢板接触时)， F1.5N (位于距离钢板 2mm 处)。5(a) 吸力，磁力线方向：N 极轴线指向多功能电能表；(b) 尺寸：内径 dj=13mm 1mm，外径 da=28mm(最小值)图 2 磁钢的特性参数( 单位：mm)4.1.3 多功能电能表中光口的元件位置多功能电能表中光口的元件布置如图 3 所示。图 3 光口正视图( 单位：m m)4.1.4 调整虽没有 规定机械调整法， 但在试验室条件下仍可取得最佳数据传输
13、效果， 方法为： 当读数头位于正确位置( 电缆下垂) 时， 调准读数头中的红外线发射器， 使其正对着多功能电能表中的红外线接收器，同时调准读数头中的红外线接收器使其正对着多功能电能表中的红外线发射器。位置上 的微小偏差应不会对性能有较大的影响，但较大的偏差可能会引起光学性能的降低。4.1.5 光学特性参比温度为 23 2。4.1.5.1 波长红外线波长为 900nm1000nm。4.1.5.2 发射器读数头 或多功能电能表中的发射器，在距离表面 10mm1mm 处产生信号为最佳作用区，称参考面，该参考面处辐照度 Ee/T的极限值为：ON 状态 500W/cm 2 Ee/T5000W/cm 2O
14、FF 状态 Ee/T10W/cm 24.1.5.3 接收器读数头 和多功能电能表中的接收器，信号接收时，在距离表面 10mm1mm 的参考平面处的辐照度 Ee/R，其极限值为：ON 状态 Ee/R200W/cm 2OFF 状态 Ee/R20W/cm 24.1.5.4 光环境条件数据传输的光路周围光照强度小于 16000lx(类似太阳光，包括荧光)。4.1.6 读数头的电气特性读数头应能够与数据终端设备进行数据交换，通信接口为 TTL 电平，也可以符合 ITUTV.24 与 ITUTV.28。 读数头的电气特性见图 4。TXD经读数头的发送数据；国家电网公司 DL/T 645 20007 6RX
15、D经读数头的接收数据；GND信号和工作电压参考电平；Up工作电压。图 4 读数头的电气特性4.1.6.1 读数头的使用极限数据表 1 信号电平OFF 状态 ON 状态二进制“1” 二进制“0”MARK(传号) SPACE(空号)关断光源 打开光源-3V(V.28) +3V(V.28)0.8V(TTL 输入) 2V(TTL 输入)-0.5V0.4V(TTL 输出) 2.4VUp(TTL 输出)注： 此处采用 TTL 负逻辑。4.1.6.2 通信速率缺省速率：2400bps。 4.1.7 工作电源读数头的电源由与之相连的手持单元或其它数据终端设备提供。4.2 调制式红外光口4.2.1 调制特性信号的调制见图 5。载波频率 38kHz 1kHz。0101010 1O F FO F FO NO N( a )( b )(a) 未经调制的电信号；(b) 调制后的红外光信号。图 5 信号与调制4.2.2 光学特性参比温度为 23 2。4.2.2.1 光辐射半角 15 (如图 6 所示)。图 6 光辐射角4.2.2.2 波长红外线波长为 900nm1000nm。4.2.2.3 发射器a) 发射器在其光轴上距发射器表面 1m 10mm 处产生红外光信号的辐照度
