基于OIML R46国际建议的智能电能表设计分析

金华峰

摘 要： 随着社会经济的快速发展，人们对于电力能源的需求逐年增加，在很大程度上也促进了电力行业的迅速发展。基于OIML R46国际建议的智能电能表融合了当前的先进设计理念，在满足当前电力行业发展需求同时，还遵循国际建议的技术规范进行设计。该表采用“双芯”设计，即计量芯与管理芯的双重优化，且各自能够实现独立运行，可满足各种通信资源以及远程升级等多方面需求。

关键词： OIML R46国际建议;智能电能表;设计思路;计量

【中图分类号】TM933.4     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）07-0163-01

前言：OIML是国际法制计量机构，且所发布的IR类相关文件属于国际性法规文件，要求所有成员国必须执行。就目前现状来看，OIML R46国际建议和我国的智能电能表标准体系有着很大的差异，其要求计量和其他相关功能之间要实现独立运行，软件可进行在线升级，且不会对计量的稳定性以及准确性造成影响。但是目前我国标准体系对于智能电能表的整体要求相对固化，主要是采用一体化的设计，如果想要改变功能或者增加计费方式，必须要对整表进行更换，而OIML R46智能电能表能够有效满足当前我国智能电网的快速转型与稳定发展。

1 需求简述

（1）可更换电池：由于电能表存在功耗设计以及自身电池质量等相关因素的影响，以往的智能电能表因无法更换电池，时常会出现电池电压不足的问题。而“双芯”设计能够实现电池的随时更换，从而有效解决以往智能电能表出现电池问题后必须整表更换等缺陷。

（2）可变更功能需求：当前国内对于智能电能表的标准体系要求相对固化，主要是一体化设计，因此，当发生需求变更时，必须要更换整表。而该设计方案可对计量与电量相关数据进行进行有效保存，当发生需求或功能改变时，可进行软件升级，不需要更换整个电能表，从而有效节约成本，保障运行稳定性。由于计量芯和管理芯之间是相互独立运行的，软件升级也不会对计量造成影响。

（3）实现四表集抄：以往的电能表不具备扩展性，通常只有一个通信模块，各项功能比较有限。该设计方案可支持无线连接以及上下行通信，从而实现数据之间的交互，能有效改善当前四表集抄存在的问题[1]。

2 整体功能设计

2.1 硬件功能设计

硬件主要是由电源、管理芯以及计量芯共同组成，计量芯当中主要包含了存储器、时钟电池、计量芯片以及电容、回路等，是独立运行的，不支持软件升级。管理芯主要包含停抄电池、显示、存储器、通信接口等，且支持软件升级。两者之间主要是通过SPI接口完成数据交换，通信连接的建立以及解除都是由主站进行控制，管理芯一旦出现故障，不会对计量芯的正常运行造成影响。

2.2 功能模块设计

功能模块和硬件设计大致类似，也是由计量芯与管理芯组成，计量芯主要负责的是电能数据计量工作，可实现数据存储以及电源检测，也具备相对独立的通信接口。管理芯需对整表进行任务管理，其中包含事件记录、通信、数据以及显示等控制任务。两个功能模块之间的通信通道是唯一的，也是数据交换的重要渠道。

3 关键技术设计分析

3.1 计量芯

针对OIML R46规定要求，计量芯部分软件是无法升级的，需要进行软件认证，并且和能够升级的部分进行分离。计量部分如需修改都是需要进行重新认证的，法制计量部分应当保障高精度[2]。

3.1.1 计量方案

近年来，随着电子计算机技术的快速更新与发展，计量芯片的精确度显著提高，能够有效满足当前智能电能表的综合设计需求。与计量芯片相配合，能够大幅度提升宽负载变化范围及准确性，有效解决电网实际运行过程中电流过大等问题。通过优化软硬件设计方案，能够有效提高整體计量性能。当前国内智能电能表具有成熟度高、批量运行等经验，被广泛应用于电网系统当中，但主流的互感器线性目前还无法满足设计要求，应当采用线性补偿进行处理。

3.1.2 时钟设计在智能电能表当中，时钟和计量数据是同等重要的，并且和计费的精准性密切相关，双芯设计方案，为了保障实际精准性，要对电池、电源以及电容量进行严格把控，停电的情况下由电池与电容提供保障。如果没有电池，超级电容能够保障时钟在7天之内正常进行工作。为了充分保障时钟的整体精准性与安全性，系统只接受5分钟之内的时钟误差，在实际运行过程中，软时钟应当和硬时钟同步，当停电时，应当及时存储数据，从而进行恢复判断。

3.2 管理芯设计

3.2.1 模组化设计

该模块设计主要是由主程序以及子过程将结果与流程进行描述，并对不同框架之间的关系进行定义与调试，这样能够有效降低整体复杂程度，使得对程序的调试与设计相关操作流程逐渐简化。并且智能电能表中的通信、显示、事件等功能之间实现相互独立，不同功能之间不会受到影响，对软件升级提供支持[3]。

3.2.2 软件升级

“双芯”智能电能表可通过当前的红外、载波、微功率等通信信道进行远程升级，在升级过程当中也不会对计量产生影响。可对于进行远程下载的数据及时存储，完成下载后，通过验证之后可升级，当出现升级失败情况时也能够及时恢复之前的软件状态。单一功能进行升级的时候可有效减少整体时间，提高效率，通信协议在扩展的同时，能够有效满足当前软件升级的需求。

4 结束语

基于OIML R46的智能电能表设计能够有效弥补以往智能表存在的缺陷和不足，可满足未来计量、柔性电价以及通信等多方面需求，随着该设计方案的进一步实施，“双芯”智能电能表的应用前景也会变得更加广阔。

参考文献

[1] 姚力. 基于OIML R46国际建议的智能电能表设计[J]. 电测与仪表， 2017， 054（016）：95-99.

[2] 沈建良， 李亦龙， 吴剑芳. 智能电能表大容量数据安全存储的方法研究[J]. 电测与仪表， 2017， 054（021）：92-95.