基于單片機和半導體的單相遠程費控智能電表設計
1.6液晶顯示
國網智能電表要求電表能夠支持液晶LCD顯示運行信息。顯示模塊采用上海復控華龍公司的HL9576 LCD顯示驅動芯片,功耗低,同樣采用I2C接口,通過SDA腳和SCL腳與2B8的引腳相連,接收2B8下發(fā)的顯示數據來驅動液晶顯示屏顯示。通過液晶上的各種顯示字符組合來顯示電表各種運行信息,從而方便用戶使用。
1.7電源模塊
由于智能電表要求能夠停電喚醒,智能電表的電源供給:一是由火線和零線的主電壓提供電源,另一部分是由在主電源無效的情況下提供備用鋰電池電源,以滿足電表MCU、時鐘芯片和液晶顯示的需要。
1.8輸出模塊
與以前使用的電能表不同,智能電表輸出的LED指示燈的功能也不相同。拉閘指示燈用來指示用戶負載的切斷與否,報警指示燈用來指示電表運行中發(fā)生的異常,電表運行脈沖指示LED用來指示用戶用電,脈沖輸出用來校表及計量,脈沖輸出的電路和多功能口輸出電路由普通I/O加光耦隔離實現。
1.9 ES AM模塊
ESAM安全模塊的應用是和各種專用或通用智能設備相關的,對于所有需要身份認證、數據加密/解密、安全存儲、通訊保密等較高數據安全要求的產品和應用系統(tǒng),ESAM嵌入式安全控制模塊都可以發(fā)揮其獨到的安全控制作用。
對于單相遠程費控智能電表而言,電費的計算在遠程售電系統(tǒng)中完成,表內不存儲、顯示與電費、電價相關的信息。電能表接收遠程售電系統(tǒng)下發(fā)的拉閘、允許合閘、ESAM數據抄讀指令時,需通過嚴格的密碼驗證及安全認證??梢?,在智能電表中ESAM模塊只負責完成安全認證和數據的存儲,此模塊可在國家電網公司設置完畢后,提供給表廠安裝在智能電表中。今后的數據存取以及密鑰的安全認證過程都在遠程主站系統(tǒng)與智能電表中的ESAM模塊之間進行,與表中的微控制器無關,微控制器仍然由表廠負責設計,完成智能電表的功能。這樣既實現了系統(tǒng)的安全性由運行管理方控制,又不妨礙表廠繼續(xù)發(fā)展和完善智能電表的功能和性能。是一種較為理想的方案。
2系統(tǒng)工作原理
2B8實時檢測系統(tǒng)供電的狀態(tài),當上電檢測模擬端口檢測到外部220 V供電時,系統(tǒng)啟動內部主時鐘全速運行,通過SPI口與計量RN8209通訊,實時讀取電表運行的狀態(tài)內容,如實時電壓、電流值、功率、功率因數等,并判斷是否在正常工作范圍內,如出現異常,通過I2C與RX8025T通訊,讀取此刻時間,然后將這些數據通過I2C通訊存儲到24LC512中,以備主站系統(tǒng)查詢,同時報警指示燈報警,通過I2C通訊將實時數據傳輸到HL9576內并顯示在LCD液晶屏上。智能電表運行過程中,不斷讀取RX8025T的時間值,來判斷是否可進入下一費率時段運行,進行時段投切。
當智能電表接收到紅外或485通訊信道下發(fā)格式DL/T645—2007的命令數據,電表通過規(guī)約解析,通過I2C通訊讀取24LC512中的數據,打包后通過紅外或485通訊信道上傳。如485通訊信道接收到遠程主站系統(tǒng)下發(fā)的加密費控命令,2B8會將此數據傳送給ESAM模塊進行解密分析,成功后返回給2B8,通過命令分析2B8執(zhí)行相應的費控操作。外部220 V供電消失后,系統(tǒng)電源切換到備用鋰電池電源,關閉內部高速時鐘,啟動低速時鐘,關閉外圍功能,進入低功耗工作狀態(tài)。
3結語
這款基于RENESAS半導體的單相遠程費控智能電表設計,能根據不同的時段設置,實現電能分時計量,存儲大量電表運行數據,便于智能電網的運行分析,采用RS485串行通訊,實現電量自動回抄,實時校時,接收遠程主站系統(tǒng)下發(fā)的費控命令,經EASM驗證實現費控功能。
電能表相關文章:電能表原理
評論