基于擴(kuò)頻通信技術(shù)的智能電表設(shè)計(jì)

3智能電表系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，其主要性能是滿足電網(wǎng)電能計(jì)量采集的可靠性和精度。智能電表系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)原理框圖如圖2所示。

其擴(kuò)頻載波通信子程序則按用電管理部門指令通信，包括接收程序和發(fā)送程序兩部分。故障保護(hù)子程序能自動(dòng)監(jiān)測(cè)過(guò)載和竊電等故障，具有自保護(hù)等功能，最終實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控;當(dāng)?shù)綦姳Ｗo(hù)子程序檢測(cè)到電源掉電，則自動(dòng)將當(dāng)前電量和時(shí)間送串行非易失性存儲(chǔ)器保存，等恢復(fù)正常后自動(dòng)以此值累計(jì)。異常保護(hù)子程序如果監(jiān)測(cè)到用戶用電過(guò)載、線路漏電或電網(wǎng)供電電壓過(guò)高則通過(guò)負(fù)荷控制電路自動(dòng)斷電。存儲(chǔ)、顯示子程序則實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前電量和有功功率。智能電表系統(tǒng)軟件具體流程如圖3所示。

此外，智能電表系統(tǒng)需采用有效的抗干擾措施以保證實(shí)際運(yùn)行。當(dāng)干擾信號(hào)較強(qiáng)時(shí)，系統(tǒng)性能的可靠性與運(yùn)行安全性都會(huì)降低。在具有衰減、失真的電力線信道上，由于隨機(jī)干擾，都會(huì)使得接收端解調(diào)后的數(shù)據(jù)出現(xiàn)差錯(cuò)。因此在考慮了通信調(diào)制技術(shù)、解調(diào)技術(shù)以及發(fā)射功率后，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)必須采用一定的差錯(cuò)控制來(lái)確保數(shù)據(jù)可靠的通信。電力線上的干擾脈沖持續(xù)雖然短，但能量集中，頻譜寬，能影響若干個(gè)位甚至十幾個(gè)位。為了糾錯(cuò)比較多的誤碼，就需附加多余碼元，這就使得傳輸效率低下。此外，由于電力線信道的時(shí)變性，難以測(cè)定數(shù)據(jù)通信信道的差錯(cuò)統(tǒng)計(jì)特性。當(dāng)系統(tǒng)的信道產(chǎn)生的差錯(cuò)超過(guò)其糾錯(cuò)能力，接收端將收到錯(cuò)誤信息。因此智能電表系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)是在電力線數(shù)據(jù)傳輸中采用ARQ差錯(cuò)控制為差錯(cuò)控制協(xié)議，其優(yōu)點(diǎn)是能自動(dòng)調(diào)節(jié)通信信道性能，數(shù)據(jù)傳輸率也可通過(guò)接收端的信噪比電平來(lái)進(jìn)行改變。

4結(jié)論

智能電表系統(tǒng)采用了SSCP300和AD7751等芯片，主要實(shí)現(xiàn)了通信、電能計(jì)量、數(shù)據(jù)處理等功能。此系統(tǒng)的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是能利用電力載波擴(kuò)頻通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電能量參數(shù)測(cè)量、數(shù)據(jù)通信，提高抗干擾能力，突破傳統(tǒng)的電度表概念，把用戶電度表終端設(shè)計(jì)成一個(gè)智能化的綜合性通信終端。除了完成電量的計(jì)量和存儲(chǔ)外，它還具有用戶現(xiàn)場(chǎng)防竊電、故障保護(hù)、和負(fù)荷控制等功能。其數(shù)據(jù)傳輸速率為1～2 Mb/s，能滿足自動(dòng)抄表的數(shù)據(jù)量。通過(guò)對(duì)低壓配電網(wǎng)智能電表自動(dòng)抄收系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)、調(diào)試和試運(yùn)行，可以做到正確無(wú)誤的自動(dòng)抄收。由于該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量小，可以降低傳輸速率，從而可以降低誤碼率。