对于无线通信技术的电能量计量系统

周立忠

摘要：在配电网的系统中，电能量的计量占据着重要地位，特别是在当下配电网的建设形式越来越复杂的背景下，电力系统在电能量的计量系统上的要求也逐渐提高。因此，在新形势下要想电能量计量方式适应时代的发展要求，就必须强化在电能量的计量系统领域中的研究。本文就电能量计量的软件与硬件深入分析，以期给电能量计量的系统设计与研发做贡献。

关键词：无线通信；电能量计量；智能电网

就目前而言，智能电网将会是未来电网发展的一个趋势，因为智能电网把提高电力服务的运行效率作为重要发展目标，实际发展中智能电网能够促进社会经济发展。此外，电能量的计量系统性能在智能电网建设上有重要意义，科学合理的设计出关于电能量的计量体系，才可以保障智能电网正常运行。由于电能量的计量系统中使用无线的通信技术是未来发展的必然趋势，这就需要相关研究人员加强研究。

1.电力的通信现状

目前电力通信系统中光纤通信占据主导地位，其中数据网络、远程控制、异地视频、智能手机、平板电脑、掌上电脑、电势能与高清视频等都是在光纤通信的基础上发展起来的，且是由小颗粒发展到大数据、单一化发展到复杂化，渐渐演变成多种信息的通信服务。同时，光纤通信能够在110kV骨干的通信网络中运行，但是在环境复杂与点多面广的35kV中低的压配售电过程，通信网络的使用就容易受到影响。应急抢修的管理、配网的自动化与采集智能的电能量将会是电网发展必然走向。新时期无线网的逐渐普及，改善了原先通信中的一些问题。并且原先通信固有的宽带流量限制、安全性与可靠性，在无线通信的设计上，已经无法满足人们的需求。这就需要研究新型的，以及维护性、可靠性与适应性都较高的通信方式，只有这样才能满足新时代人们对通信的要求。

2.总体框架的设计与需求分析

2.1系统的总体设计

就总体系统的设计来看，整个设计的过程，电能量的计量系统自身分为电能量的采集层、管理层以及网关层三个不同层次。一般为了进行科学合理的分析，都是重点对管理层之下远程电能的计量部分进行研究，也就是主要分析研究网关层与电能量的采集层。

单从硬件的角度看来，电能量的采集层通常是包含信息的采集模块与传送模块两个部分。其中采集模块主要的功能是把电能量统一，并转交给相关信息传送的模块。而信息传送的模块则是选择ZigBee的系统芯片实施信息的传递。系统网关层是通过信息的转换实现传递，自身不能直接进行信息传递。

2.2需求的分析

需求的分析是实施电能量计量系统设计的一个前提，为实现科学合理的设计，首先就要全面认识相关需求，只有了解最真实的需要，才可以有针对性的进行设计。从以往的实际情况看来，原先的有线通信无法适应新形势下电能量计量系统的发展，原先的有线通信必须要通信铺设信号的载体，以及检修传输工程受到破坏的线路，这对于社会发展来说十分不利。因此，在以后工作中必须不断强化无线通信的技术研究，因为无线通信的技术不需要铺设信号载体，进行实际传输时，不容易受到影响。

其中以太网的技术应用是社会未来发展的一个必然，全部的居民数据都要引入以太网内，以太网技术引用对于居民缴纳电费较为方便，可以随时随地缴费，也使得工作人员自身工作的效率得到提高。且阶梯电价的计价方式是未来发展中的一个重要方式，阶梯电价的计价方式能让人们自觉的节电，进而促进资源的可持续发展。

3.软件的设计

电能量计量的系统设计包含硬件设计也包含软件设计，其中软件设计是整个系统设计中的一个重要部分，主要是设计电能采集层的软件，详细说来就是指CC2530芯片采集层的程序设计。实际工作的过程中通常都是使用事件的轮循机制实施设计，每个层面进入初始状态以后，系统会自动进入低功耗的模式，这个时候只要发生事件，系统会自动的被唤醒，如果同时发生多个事件，系统会根据事件优先级判断每一个事件，并一个一个的实行处理，采用以上的这种软件在降低能耗方面有着重要意义。

4.硬件的设计

电能量计量系统硬件的设计是对系统网关层的硬件实施设计，以及采集层中传送电路与测量电路，为了更好地进行电能量计量，必须高度重视这三个部分。

4.1网关层的硬件设计

对于网关层的硬件设计而言，其设计过程必须做好以太网中LM3S9B96芯片应用电路设计，LM3S9B96芯片是通过以太网接到控制器与物理接口的收发器，然后两者进行整合而成。在整个设计过程芯片可以完成PHY与MAC有效的匹配，这种匹配方式，可以简化设计，进而使设计成本得以降低。通常在实际工作过程中，为保证芯片能够正常运行，必须通过网络的变压器将PHY与网卡接口互相连接。为保障信号的耦合，还要将芯片与外界进行隔离，进而更好的保护芯片不受外界干扰。

4.2采集层中测量电路的设计

采集层中测量电路的设计要以AD71056的芯片作为设计的对象，实际工作过程CF脚要和单片机的引脚进行连接，计量的过程是使用单片机的中断功能實施脉冲计算，进而更好的进行电能计算工作。此外，实际工作过程中芯片CF的引脚必须在光耦隔离的电路中进行连接，因为光耦隔离的电路本身另一端就要连接单片机输入的引脚，整个电能量计量系统中，光耦隔离可以更好地对电路干扰实行隔离。

4.3传送电路的设计

信息的传送电路设计对于电能量计量系统至关重要，是一个不可或缺的环节，实际工作过程中，必须高度重视信息传递的电路设计，坚决不能忽视任何一个部分。在整个设计过程需要不断加强CC2530的芯片研究，因为电路传送的主要部分是CC2530芯片。电路传送的设计过程VDD1的芯片电源需要并联接到去耦的电容上，其中100nF电容陶瓷主要的作用是将高频干扰进行有效滤除。由于芯片使用的单极子属于不平衡的天线，通常为了满足实际的需要，还要在设计过程增设简单的转化电路，主要是在平衡与不平衡之间进行转换。

设计外围电路对于电路传送来说，是整个设计过程中不容忽视的重要环节，在实际工作过程中设计的外围电路，必须要使芯片的正常运行得到保障，与此同时还要使数据显示的工作能够有效的完成。这就需要设计出CC2530的电路来实现数据显示，具体说来就是选择LCD1602的液晶显示来完成数据显示，这样就可以将数据直观有效的反映出来。

总而言之，在电能量的计量系统设计中，无线通信的技术有重要作用，只有将无线通信技术充分运用在电能量的计量系统中，才可以有效的提升电能计量的效率，这也是今后研究的一个主要方向。因为在经济与科技水平高速发展的时代，人们对电能计量的要求也不断提高，所以必须不断加强无线通信技术在电能量计量系统中的运用，才能够满足实际发展要求。

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