對于無線通信技術(shù)的電能量計量系統(tǒng)

周立忠

摘要：在配電網(wǎng)的系統(tǒng)中，電能量的計量占據(jù)著重要地位，特別是在當(dāng)下配電網(wǎng)的建設(shè)形式越來越復(fù)雜的背景下，電力系統(tǒng)在電能量的計量系統(tǒng)上的要求也逐漸提高。因此，在新形勢下要想電能量計量方式適應(yīng)時代的發(fā)展要求，就必須強化在電能量的計量系統(tǒng)領(lǐng)域中的研究。本文就電能量計量的軟件與硬件深入分析，以期給電能量計量的系統(tǒng)設(shè)計與研發(fā)做貢獻。

關(guān)鍵詞：無線通信；電能量計量；智能電網(wǎng)

就目前而言，智能電網(wǎng)將會是未來電網(wǎng)發(fā)展的一個趨勢，因為智能電網(wǎng)把提高電力服務(wù)的運行效率作為重要發(fā)展目標(biāo)，實際發(fā)展中智能電網(wǎng)能夠促進社會經(jīng)濟發(fā)展。此外，電能量的計量系統(tǒng)性能在智能電網(wǎng)建設(shè)上有重要意義，科學(xué)合理的設(shè)計出關(guān)于電能量的計量體系，才可以保障智能電網(wǎng)正常運行。由于電能量的計量系統(tǒng)中使用無線的通信技術(shù)是未來發(fā)展的必然趨勢，這就需要相關(guān)研究人員加強研究。

1.電力的通信現(xiàn)狀

目前電力通信系統(tǒng)中光纖通信占據(jù)主導(dǎo)地位，其中數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、遠程控制、異地視頻、智能手機、平板電腦、掌上電腦、電勢能與高清視頻等都是在光纖通信的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，且是由小顆粒發(fā)展到大數(shù)據(jù)、單一化發(fā)展到復(fù)雜化，漸漸演變成多種信息的通信服務(wù)。同時，光纖通信能夠在110kV骨干的通信網(wǎng)絡(luò)中運行，但是在環(huán)境復(fù)雜與點多面廣的35kV中低的壓配售電過程，通信網(wǎng)絡(luò)的使用就容易受到影響。應(yīng)急搶修的管理、配網(wǎng)的自動化與采集智能的電能量將會是電網(wǎng)發(fā)展必然走向。新時期無線網(wǎng)的逐漸普及，改善了原先通信中的一些問題。并且原先通信固有的寬帶流量限制、安全性與可靠性，在無線通信的設(shè)計上，已經(jīng)無法滿足人們的需求。這就需要研究新型的，以及維護性、可靠性與適應(yīng)性都較高的通信方式，只有這樣才能滿足新時代人們對通信的要求。

2.總體框架的設(shè)計與需求分析

2.1系統(tǒng)的總體設(shè)計

就總體系統(tǒng)的設(shè)計來看，整個設(shè)計的過程，電能量的計量系統(tǒng)自身分為電能量的采集層、管理層以及網(wǎng)關(guān)層三個不同層次。一般為了進行科學(xué)合理的分析，都是重點對管理層之下遠程電能的計量部分進行研究，也就是主要分析研究網(wǎng)關(guān)層與電能量的采集層。

單從硬件的角度看來，電能量的采集層通常是包含信息的采集模塊與傳送模塊兩個部分。其中采集模塊主要的功能是把電能量統(tǒng)一，并轉(zhuǎn)交給相關(guān)信息傳送的模塊。而信息傳送的模塊則是選擇ZigBee的系統(tǒng)芯片實施信息的傳遞。系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)層是通過信息的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)傳遞，自身不能直接進行信息傳遞。

2.2需求的分析

需求的分析是實施電能量計量系統(tǒng)設(shè)計的一個前提，為實現(xiàn)科學(xué)合理的設(shè)計，首先就要全面認識相關(guān)需求，只有了解最真實的需要，才可以有針對性的進行設(shè)計。從以往的實際情況看來，原先的有線通信無法適應(yīng)新形勢下電能量計量系統(tǒng)的發(fā)展，原先的有線通信必須要通信鋪設(shè)信號的載體，以及檢修傳輸工程受到破壞的線路，這對于社會發(fā)展來說十分不利。因此，在以后工作中必須不斷強化無線通信的技術(shù)研究，因為無線通信的技術(shù)不需要鋪設(shè)信號載體，進行實際傳輸時，不容易受到影響。

其中以太網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用是社會未來發(fā)展的一個必然，全部的居民數(shù)據(jù)都要引入以太網(wǎng)內(nèi)，以太網(wǎng)技術(shù)引用對于居民繳納電費較為方便，可以隨時隨地繳費，也使得工作人員自身工作的效率得到提高。且階梯電價的計價方式是未來發(fā)展中的一個重要方式，階梯電價的計價方式能讓人們自覺的節(jié)電，進而促進資源的可持續(xù)發(fā)展。

3.軟件的設(shè)計

電能量計量的系統(tǒng)設(shè)計包含硬件設(shè)計也包含軟件設(shè)計，其中軟件設(shè)計是整個系統(tǒng)設(shè)計中的一個重要部分，主要是設(shè)計電能采集層的軟件，詳細說來就是指CC2530芯片采集層的程序設(shè)計。實際工作的過程中通常都是使用事件的輪循機制實施設(shè)計，每個層面進入初始狀態(tài)以后，系統(tǒng)會自動進入低功耗的模式，這個時候只要發(fā)生事件，系統(tǒng)會自動的被喚醒，如果同時發(fā)生多個事件，系統(tǒng)會根據(jù)事件優(yōu)先級判斷每一個事件，并一個一個的實行處理，采用以上的這種軟件在降低能耗方面有著重要意義。

4.硬件的設(shè)計

電能量計量系統(tǒng)硬件的設(shè)計是對系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)層的硬件實施設(shè)計，以及采集層中傳送電路與測量電路，為了更好地進行電能量計量，必須高度重視這三個部分。

4.1網(wǎng)關(guān)層的硬件設(shè)計

對于網(wǎng)關(guān)層的硬件設(shè)計而言，其設(shè)計過程必須做好以太網(wǎng)中LM3S9B96芯片應(yīng)用電路設(shè)計，LM3S9B96芯片是通過以太網(wǎng)接到控制器與物理接口的收發(fā)器，然后兩者進行整合而成。在整個設(shè)計過程芯片可以完成PHY與MAC有效的匹配，這種匹配方式，可以簡化設(shè)計，進而使設(shè)計成本得以降低。通常在實際工作過程中，為保證芯片能夠正常運行，必須通過網(wǎng)絡(luò)的變壓器將PHY與網(wǎng)卡接口互相連接。為保障信號的耦合，還要將芯片與外界進行隔離，進而更好的保護芯片不受外界干擾。

4.2采集層中測量電路的設(shè)計

采集層中測量電路的設(shè)計要以AD71056的芯片作為設(shè)計的對象，實際工作過程CF腳要和單片機的引腳進行連接，計量的過程是使用單片機的中斷功能實施脈沖計算，進而更好的進行電能計算工作。此外，實際工作過程中芯片CF的引腳必須在光耦隔離的電路中進行連接，因為光耦隔離的電路本身另一端就要連接單片機輸入的引腳，整個電能量計量系統(tǒng)中，光耦隔離可以更好地對電路干擾實行隔離。

4.3傳送電路的設(shè)計

信息的傳送電路設(shè)計對于電能量計量系統(tǒng)至關(guān)重要，是一個不可或缺的環(huán)節(jié)，實際工作過程中，必須高度重視信息傳遞的電路設(shè)計，堅決不能忽視任何一個部分。在整個設(shè)計過程需要不斷加強CC2530的芯片研究，因為電路傳送的主要部分是CC2530芯片。電路傳送的設(shè)計過程VDD1的芯片電源需要并聯(lián)接到去耦的電容上，其中100nF電容陶瓷主要的作用是將高頻干擾進行有效濾除。由于芯片使用的單極子屬于不平衡的天線，通常為了滿足實際的需要，還要在設(shè)計過程增設(shè)簡單的轉(zhuǎn)化電路，主要是在平衡與不平衡之間進行轉(zhuǎn)換。

設(shè)計外圍電路對于電路傳送來說，是整個設(shè)計過程中不容忽視的重要環(huán)節(jié)，在實際工作過程中設(shè)計的外圍電路，必須要使芯片的正常運行得到保障，與此同時還要使數(shù)據(jù)顯示的工作能夠有效的完成。這就需要設(shè)計出CC2530的電路來實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示，具體說來就是選擇LCD1602的液晶顯示來完成數(shù)據(jù)顯示，這樣就可以將數(shù)據(jù)直觀有效的反映出來。

總而言之，在電能量的計量系統(tǒng)設(shè)計中，無線通信的技術(shù)有重要作用，只有將無線通信技術(shù)充分運用在電能量的計量系統(tǒng)中，才可以有效的提升電能計量的效率，這也是今后研究的一個主要方向。因為在經(jīng)濟與科技水平高速發(fā)展的時代，人們對電能計量的要求也不斷提高，所以必須不斷加強無線通信技術(shù)在電能量計量系統(tǒng)中的運用，才能夠滿足實際發(fā)展要求。

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