基于無線通信技術的電能量計量系統研究

陳偉

【摘 要】 電能計量系統在整個配電網系統中占據著十分重要的地位，在配電網建設形式日益復雜的背景下，整個電力系統對電能量計量系統的要求也越來越高，在新形勢下只有不斷加強對電能量計量系統的研究，不斷創新計量方式才能夠適應時代發展的要求。今后工作過程中對此應該不斷加強研究。本文將重點探討如何實現基于無線通信技術的電能量計量系統的設計研發工作。

【關鍵詞】 電能量計量 ?無線通信 ?智能電網

當前智能電網已經成為今后發展的必然趨勢，智能電網以提升電力服務運行效率為主要目標，在實際發展過程中智能電網的興起和發展對于促進經濟社會的發展有著非常重要地作用。從實際情況來看，電能量計量系統的性能對智能電網具有十分重要地意義，為了保證智能電網的運行就必須要科學合理地設計電能量計量系統。基于無線通信技術的電能量計量系統是今后發展的必然選擇，在今后發展過程中加強對這項技術的研究已經成為今后發展的必然選擇。

1 需求分析和總體框架設計

（1）需求分析。分析需求是進行設計地重要前提，為了實現科學設計首先就需要明確需求。了解真實需要非常重要。從以往的實際情況來看，有線通信方式已經不能夠適應日益復雜的形勢，有線通信方式需要鋪設信號載體、傳輸過程中容易受到破壞且線路檢修很麻煩。正是因為具有這樣多的特點，在今后工作過程中就必須要不斷加強對無線通信技術的研究。無線通信技術本身是不需要布線的，在實際傳輸過程中受到的影響也較小。

以太網技術的引用已經成為今后發展的必然選擇，整個居民的數據都應該引入到以太網中，這項技術的引用對于實現隨時隨地繳納電費有著十分重要地意義。這有助于提升工作人員自身效率。階梯電價計價方式已經成為今后發展的一種重要地計價方式。這種計價方式的應用對于促進人們節約用電將發揮重要作用。

（2）系統總體設計。針對計量系統的設計首先是要從框架上來進行總體設計，在整體設計過程中電能量計量管理系統本身是分為網關層、電能量采集層以及管理層這三個層次的。為了實現科學分析本文將重點研究管理層以下的遠程電能計量部分，具體而言將主要分析電能量采集層及網關層。

從硬件角度來看，電能量采集層主要是由信息傳送模塊及采集模塊構成的。采集模塊的主要功能就是要把電能量采集到一起并且要交給信息傳送模塊。信息傳送模塊主要是選用的是ZigBee系統級芯片。系統中網管層的主要功能就是要轉換信息傳遞的形式。

2 硬件設計

系統的硬件設計主要是對系統中的采集層測量電路、傳送電路以及網關層硬件來進行設計。對于這幾個部分的設計應該保持高度重視。

（1）采集層測量電路設計。對于采集層測量電路而言，本文將主要采用AD71056芯片來進行設計，在實際工作中CF腳需要同單片機引腳相連，在計量過程中主要是要利用單片機中斷功能來對脈沖進行計算，從而實現計算電能的目的。在實際工作中該芯片的CF引腳需要連接道光耦隔離電路中，光藕隔離電路本身的另一端需要連接道單片機的輸入引腳。在整個系統中光耦隔離電路將能夠起到隔離電路干擾的作用。

（2）傳送電路設計。信息傳送電路的設計是一個非常重要地環節，在實際工作中對于信息傳送電路的設計需要保持高度重視。在設計過程中對于CC2530芯片應該不斷加強研究，傳送電路主要是以該芯片為主。傳送電路設計過程中芯片VDD1電源需要連接到并聯的去耦電容組上，100nF陶瓷電容的主要作用是為了有效濾除掉高頻干擾。為了適應實際需要，在設計過程中還需要設計一個簡單的平衡-不平衡轉化電路，之所以要這樣是因為該芯片中使用到的單極子是一個不平衡天線。

外圍電路的設計是傳送電路在設計過程中不可忽視的一個環節，實際工作中對于外圍電路設計要能夠保證芯片正常運行，同時還要能夠完成點數據顯示工作。為了實現這一目的就需要設計CC2530數據顯示電路。具體而言就是要選擇液晶顯示屏LCD1602來完成這一目的。在采用這一顯示器之后將能夠實現有效顯示。

（3）網管層硬件設計。網管層設計過程中重點是要做好LM3S9 B96以太網應用電路的設計，該芯片是由以太網接入控制器及物理接口收發器整合而成的。設計過程中該芯片將能夠實現MAC及PHY的有效匹配。這對于簡化設計，降低成本有著十分重要地意義。實際工作中為了保證芯片正常運行就需要通過網絡變壓器把PHY同網卡接口連接起來。為了保證信號耦合，還需要把芯片同外部隔離，這對于芯片的抗干擾及保護也是具有十分重要地意義的。

3 軟件設計

系統中的軟件設計是不可忽視的環節，軟件設計主要是電能采集層軟件設計。具體而言指的是采集層CC2530程序的設計。在實際設計過程中本文將采用事件輪循機制來進行設計。各層在進入初始化狀態之后，系統將會進入到低功耗模式，此時一旦事件發生之后，系統就會被喚醒，系統將會進入到中斷處理事件中，結束之后將會進入到低功耗模式中，當幾個事件同時發生的時候就需要判斷事件優先級，然后根據優先級來對各種事件進行逐步處理。通過采用這樣一種軟件架構對于降低系統功耗有著十分重要地作用。為了實現有效處理，在實際工作中還可以設置計時器。系統工作過程中需要輸入一定代碼，通過輸入代碼才能夠保證系統正常運行。系統運行過程中需要輸入以下代碼：

osal—start—timerEx（Caiji—TasklD，Caiji—VOWER_EVT，1 0）;

基于無線通信技術的電能量計量系統的設計對于提升智能電網系統效率有著十分重要地意義，在今后工作過程中對于這樣一種系統應該不斷加強研究。本文重點分析了該系統的設計，今后設計過程中首先是要分析需求，然后是總體設計，最后再來進行硬件和軟件設計。今后要不斷加強這方面的研究，才能夠適應實際發展的要求。

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