基于无线通信技术的电能量计量系统研究

【摘 要】 电能计量系统在整个配电网系统中占据着十分重要的地位，在配电网建设形式日益复杂的背景下，整个电力系统对电能量计量系统的要求也越来越高，在新形势下只有不断加强对电能量计量系统的研究，不断创新计量方式才能够适应时展的要求。今后工作过程中对此应该不断加强研究。本文将重点探讨如何实现基于无线通信技术的电能量计量系统的设计研发工作。

【关键词】 电能量计量 无线通信 智能电网

当前智能电网已经成为今后发展的必然趋势，智能电网以提升电力服务运行效率为主要目标，在实际发展过程中智能电网的兴起和发展对于促进经济社会的发展有着非常重要地作用。从实际情况来看，电能量计量系统的性能对智能电网具有十分重要地意义，为了保证智能电网的运行就必须要科学合理地设计电能量计量系统。基于无线通信技术的电能量计量系统是今后发展的必然选择，在今后发展过程中加强对这项技术的研究已经成为今后发展的必然选择。

1 需求分析和总体框架设计

（1）需求分析。分析需求是进行设计地重要前提，为了实现科学设计首先就需要明确需求。了解真实需要非常重要。从以往的实际情况来看，有线通信方式已经不能够适应日益复杂的形势，有线通信方式需要铺设信号载体、传输过程中容易受到破坏且线路检修很麻烦。正是因为具有这样多的特点，在今后工作过程中就必须要不断加强对无线通信技术的研究。无线通信技术本身是不需要布线的，在实际传输过程中受到的影响也较小。

以太网技术的引用已经成为今后发展的必然选择，整个居民的数据都应该引入到以太网中，这项技术的引用对于实现随时随地缴纳电费有着十分重要地意义。这有助于提升工作人员自身效率。阶梯电价计价方式已经成为今后发展的一种重要地计价方式。这种计价方式的应用对于促进人们节约用电将发挥重要作用。

（2）系统总体设计。针对计量系统的设计首先是要从框架上来进行总体设计，在整体设计过程中电能量计量管理系统本身是分为网关层、电能量采集层以及管理层这三个层次的。为了实现科学分析本文将重点研究管理层以下的远程电能计量部分，具体而言将主要分析电能量采集层及网关层。

从硬件角度来看，电能量采集层主要是由信息传送模块及采集模块构成的。采集模块的主要功能就是要把电能量采集到一起并且要交给信息传送模块。信息传送模块主要是选用的是ZigBee系统级芯片。系统中网管层的主要功能就是要转换信息传递的形式。

2 硬件设计

系统的硬件设计主要是对系统中的采集层测量电路、传送电路以及网关层硬件来进行设计。对于这几个部分的设计应该保持高度重视。

（1）采集层测量电路设计。对于采集层测量电路而言，本文将主要采用AD71056芯片来进行设计，在实际工作中CF脚需要同单片机引脚相连，在计量过程中主要是要利用单片机中断功能来对脉冲进行计算，从而实现计算电能的目的。在实际工作中该芯片的CF引脚需要连接道光耦隔离电路中，光藕隔离电路本身的另一端需要连接道单片机的输入引脚。在整个系统中光耦隔离电路将能够起到隔离电路干扰的作用。

（2）传送电路设计。信息传送电路的设计是一个非常重要地环节，在实际工作中对于信息传送电路的设计需要保持高度重视。在设计过程中对于CC2530芯片应该不断加强研究，传送电路主要是以该芯片为主。传送电路设计过程中芯片VDD1电源需要连接到并联的去耦电容组上，100nF陶瓷电容的主要作用是为了有效滤除掉高频干扰。为了适应实际需要，在设计过程中还需要设计一个简单的平衡-不平衡转化电路，之所以要这样是因为该芯片中使用到的单极子是一个不平衡天线。

电路的设计是传送电路在设计过程中不可忽视的一个环节，实际工作中对于电路设计要能够保证芯片正常运行，同时还要能够完成点数据显示工作。为了实现这一目的就需要设计CC2530数据显示电路。具体而言就是要选择液晶显示屏LCD1602来完成这一目的。在采用这一显示器之后将能够实现有效显示。

（3）网管层硬件设计。网管层设计过程中重点是要做好LM3S9 B96以太网应用电路的设计，该芯片是由以太网接入控制器及物理接口收发器整合而成的。设计过程中该芯片将能够实现MAC及PHY的有效匹配。这对于简化设计，降低成本有着十分重要地意义。实际工作中为了保证芯片正常运行就需要通过网络变压器把PHY同网卡接口连接起来。为了保证信号耦合，还需要把芯片同外部隔离，这对于芯片的抗干扰及保护也是具有十分重要地意义的。

3 软件设计

系统中的软件设计是不可忽视的环节，软件设计主要是电能采集层软件设计。具体而言指的是采集层CC2530程序的设计。在实际设计过程中本文将采用事件轮循机制来进行设计。各层在进入初始化状态之后，系统将会进入到低功耗模式，此时一旦事件发生之后，系统就会被唤醒，系统将会进入到中断处理事件中，结束之后将会进入到低功耗模式中，当几个事件同时发生的时候就需要判断事件优先级，然后根据优先级来对各种事件进行逐步处理。通过采用这样一种软件架构对于降低系统功耗有着十分重要地作用。为了实现有效处理，在实际工作中还可以设置计时器。系统工作过程中需要输入一定代码，通过输入代码才能够保证系统正常运行。系统运行过程中需要输入以下代码：

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

基于无线通信技术的电能量计量系统的设计对于提升智能电网系统效率有着十分重要地意义，在今后工作过程中对于这样一种系统应该不断加强研究。本文重点分析了该系统的设计，今后设计过程中首先是要分析需求，然后是总体设计，最后再来进行硬件和软件设计。今后要不断加强这方面的研究，才能够适应实际发展的要求。

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