探討智能電表數(shù)據(jù)突變產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施

朱瑾

摘要 隨著現(xiàn)代化智能技術(shù)得發(fā)展，智能電表被逐漸應(yīng)用于電力系統(tǒng)，發(fā)揮著智能化電能計量作用，然而在實際運用過程中由于受到多種因素的干擾，電能表數(shù)據(jù)則可能出現(xiàn)突變現(xiàn)象，從而影響電能表的計量準(zhǔn)確性。本文分析了智能電表數(shù)據(jù)存儲特點以及數(shù)據(jù)突變產(chǎn)生的原因并提出了科學(xué)的管控對策。

關(guān)鍵詞 智能電表；數(shù)據(jù)突變；原因；預(yù)防對策

中圖分類號 TM7 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2095—6363（2016）12—0073—02

智能電表的廣泛運用提高了電網(wǎng)系統(tǒng)電能計量的智能化水平，為電能計量提供了全新的出路，然而，實際運轉(zhuǎn)過程中也存在多種問題，其中數(shù)據(jù)突變是一項關(guān)鍵問題，要加大對數(shù)據(jù)突變問題的重視力度，分析其產(chǎn)生的原因，再對應(yīng)采取預(yù)防性措施。

1智能電表數(shù)據(jù)存儲特征分析

現(xiàn)階段，智能電表通常采用EEPROM來存儲數(shù)據(jù)，該存儲器一般安裝在電能表的主芯片，此芯片具有強大的功能，其中存儲著一切關(guān)于電能表運轉(zhuǎn)的各項參數(shù)。一般I²C總線來負責(zé)連接主控芯片與存儲器，負責(zé)二者之間數(shù)據(jù)信息的傳輸，該線路在實際的信息傳輸中有以下特點：1）數(shù)據(jù)傳輸。通常將位作為最小單位，而且字節(jié)高低有前后之分，通常高位字節(jié)在低位字節(jié)之前，沒有起始位，也沒有奇偶校驗，沒有停止位；2）同一數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)從輸入到輸出都依賴于一條線路；3）主控芯片負責(zé)供應(yīng)時鐘信號（SCL），其頻率通常達到200kHz～400kHz。系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的電壓較低，低于2.5V，SCL的信號頻率也要在100kHz以下，也就是說SCL的最高頻率同存儲器的電壓之間存在著密切關(guān)聯(lián)。

I²C總線在實際進行數(shù)據(jù)傳輸過程中，一般會對時序波形有著更高的要求，一旦時序波形不能達到預(yù)期要求則將造成所傳輸數(shù)據(jù)的錯誤。一般來說，SDA數(shù)據(jù)線負責(zé)傳輸一切數(shù)據(jù)，而且憑借控制命令來達到數(shù)據(jù)與字節(jié)的傳輸，然而，數(shù)據(jù)傳輸過程中可能遭到外界的干擾，而出現(xiàn)變化與波動，從而導(dǎo)致命令字節(jié)之間讀與寫的轉(zhuǎn)換，由此帶來數(shù)據(jù)的錯誤。

通過以上分析可以看出，SCL與SDA信號線中的上拉電阻如果阻值存在一定差異，則將造成兩類信號線波形的動態(tài)變化，而且其上拉電阻的阻值如果設(shè)定不科學(xué)，也將造成二者管線中信號波形的浮動性失真，對數(shù)據(jù)信號的傳輸帶來影響。

2智能電表數(shù)據(jù)突變的原因分析

根據(jù)I²C總線數(shù)據(jù)傳輸過程的深入剖析，一般能夠得出以下幾大原因?qū)е铝穗娔苡嬃繑?shù)據(jù)突變。

1）外界的不良干擾。主控芯片與存儲器之間進行數(shù)據(jù)傳輸過程中，由于外來不良信號、信息等的干擾，會使得數(shù)據(jù)信息無法穩(wěn)定、高效地傳輸，而且，實際的數(shù)據(jù)傳輸中，由于內(nèi)外信息數(shù)據(jù)的強烈擾動，使得波形出現(xiàn)非正常變化，甚至處于失真狀態(tài)，使得數(shù)據(jù)傳輸也陷入非常規(guī)狀態(tài)。2）上拉電阻值不匹配。時鐘信號與SDA信號線的上位電阻數(shù)值未能達成一致，無法有效配合，使得數(shù)據(jù)信息無法平穩(wěn)、高效地被傳輸，而且超強的外部干擾性信號也將極大地影響數(shù)據(jù)的安全傳輸，造成數(shù)據(jù)傳輸混亂不堪。3）時鐘頻率與通訊頻率超高。一般來說，存儲器工作電壓將極大地影響時鐘信號頻率，二者呈正比例關(guān)系，因此，在實際的程序設(shè)計過程中，如果時鐘頻率設(shè)定過高，一旦存儲器電壓發(fā)生波動，則將使得工作電壓和頻率之間不和諧，進而使得數(shù)據(jù)傳輸混亂不堪。同時，程序設(shè)計過程中，假設(shè)通訊頻率較高，如果是新電能表，各項功能都穩(wěn)定發(fā)揮，其芯片管腳則有著超強的驅(qū)動力，不會出現(xiàn)任何問題，然而，經(jīng)過長時間使用，芯片會慢慢變得脆弱老化，則將造成驅(qū)動力下降，高頻率則將帶來負擔(dān)，從而引發(fā)數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿芎蛦栴}。4）軟件設(shè)計問題。因為軟件未能按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，使得主控芯片的RAM外溢，其中的相關(guān)數(shù)據(jù)也可能發(fā)生動態(tài)變化。

由此可見，存儲器數(shù)據(jù)存在巨大的變化空間，各種不合理的操作都可能造成數(shù)據(jù)的動態(tài)變化，必須重視電能表數(shù)據(jù)突變問題。

3智能電表數(shù)據(jù)突變的預(yù)防措施

3.1優(yōu)化改良硬件系統(tǒng)

對于電子式電能表來說，主控芯片是核心主體，要提高其質(zhì)量，適合優(yōu)先選擇具有一定抗干擾能力的芯片，這樣才能從根源上提高硬件系統(tǒng)質(zhì)量，實際的芯片選擇要重點把握好以下方面：優(yōu)選正規(guī)廠家的品牌芯片，盡量選擇低工作頻率的工業(yè)性產(chǎn)品。

要注意提高電磁的兼容性，一般來說要在遵循設(shè)計理念的同時，認真設(shè)計PCB板，具體從以下方面做起：第一，控制I²C數(shù)據(jù)總線的長度，因為這樣才能有效遏制線路遭受不良干擾；第二，禁止將電源線設(shè)置于EEPROM存儲器之下，從而優(yōu)化其抗干擾性能；第二，提升電路輸入信號的信噪比，而且要選擇高工作電壓器件，以此來提升整個電路系統(tǒng)的抗干擾性能；第三，為了確保數(shù)據(jù)信息能夠安全、穩(wěn)定地傳輸，則應(yīng)該于數(shù)據(jù)線路中優(yōu)選小于10kΩ的上拉電阻，以此來提高線路信息傳輸效率；第四，為了確保電能計量設(shè)備在上電、下點過程中電平匹配達到統(tǒng)一性，盡量讓主控芯片與存儲器之間分享一個電源，這樣才能預(yù)防數(shù)據(jù)線中點評變化時存儲器發(fā)生誤操作，而且要在電源中增設(shè)電解電容，這樣才能確保電能計量設(shè)備掉電時數(shù)據(jù)能夠及時被存入存儲器內(nèi)，而且要科學(xué)布設(shè)電源走線形狀，環(huán)形不建議選擇，要盡量控制噪音，同時，要確保計量芯片最大程度地接近采樣回路。

3.2軟件的合理設(shè)計

軟件是智能電表運行的系統(tǒng)支持，軟件設(shè)計的科學(xué)性在很大程度上影響著智能電表的和諧化運轉(zhuǎn)，必須加大對軟件的設(shè)計力度，控制智能電表數(shù)據(jù)突變。

1）監(jiān)控主控芯片。主控芯片是軟件系統(tǒng)的核心，也是電能表計量的基礎(chǔ)，可以在其RAM中設(shè)置特殊字，由程序來負責(zé)對所設(shè)置的字節(jié)進行全方位監(jiān)控，從而動態(tài)分析、研究RAM數(shù)據(jù)運行正常與否，有無動態(tài)變化現(xiàn)象。

2）嚴格校驗與審查。智能電表數(shù)據(jù)出錯是一個常見的問題，其預(yù)測也具有一定的難度性，為了不讓錯誤數(shù)據(jù)帶來負面干擾，最有效的方法就是讓出錯的數(shù)據(jù)能夠及時回歸到正確狀態(tài)，對此一方面要不斷完善通用軟件設(shè)計，另一方面則要重點審核校驗來自于主控芯片中的數(shù)據(jù)信息，在對RAM內(nèi)電量進行正式累計前應(yīng)該實施查錯處理，以此來確保獲得正確的數(shù)據(jù)。

3）BCD碼校驗。一般來說電量數(shù)據(jù)、時間數(shù)據(jù)等都是以BCD碼的格式出現(xiàn)，可以憑借對BCD碼的校驗來分析數(shù)據(jù)信息是否處于準(zhǔn)確、科學(xué)狀態(tài)。經(jīng)過反復(fù)校驗?zāi)軌蚣皶r發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中存在的問題。

4）研究數(shù)據(jù)是否科學(xué)有效。電量數(shù)據(jù)、時間數(shù)據(jù)一般逐個、逐層累加，必須明確數(shù)據(jù)的有效性標(biāo)準(zhǔn)，從而研判數(shù)據(jù)是否科學(xué)有效。正常的數(shù)據(jù)校驗?zāi)Ｊ较拢绻鸕NM數(shù)據(jù)未能同EEPROM數(shù)據(jù)保持一致，二者之間存在較大差距，其差值已經(jīng)超出了規(guī)定的范圍，則意味著此數(shù)據(jù)是不科學(xué)數(shù)據(jù)，失去效用。

5）備份數(shù)據(jù)。既要及時審查、校驗電量數(shù)據(jù)，同時，也要做好數(shù)據(jù)備份，這樣才能為數(shù)據(jù)的恢復(fù)處理創(chuàng)造便利、提供依據(jù)，通過數(shù)據(jù)的備份往往能夠控制數(shù)據(jù)在存儲器內(nèi)緩存過程中可能發(fā)生的意外問題。

6）把握好數(shù)據(jù)操作時機。因為各類電氣器件有著自身的工作電壓，對此，應(yīng)該在數(shù)據(jù)操作前來適度地拖延相關(guān)操作，以此來控制錯誤信息的出現(xiàn)。

4結(jié)論

智能電表最顯著的優(yōu)勢在于智能化功能，能夠達到供電企業(yè)與用戶間信息的智能化交流與互動，智能電表勢必要成為電力計量領(lǐng)域一項關(guān)鍵而重要的技術(shù)，由于智能電表不斷更新?lián)Q代，其功能和性質(zhì)也趨向于完善，然而，數(shù)據(jù)的動態(tài)突變也值得重視，要從多方面分析數(shù)據(jù)突變的原因，并及時采取措施從軟件、硬件兩大方面來優(yōu)化提高智能電表的運行水平。endprint