金華峰

摘 要： 隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對于電力能源的需求逐年增加，在很大程度上也促進了電力行業(yè)的迅速發(fā)展?；贠IML R46國際建議的智能電能表融合了當前的先進設(shè)計理念，在滿足當前電力行業(yè)發(fā)展需求同時，還遵循國際建議的技術(shù)規(guī)范進行設(shè)計。該表采用“雙芯”設(shè)計，即計量芯與管理芯的雙重優(yōu)化，且各自能夠?qū)崿F(xiàn)獨立運行，可滿足各種通信資源以及遠程升級等多方面需求。

關(guān)鍵詞： OIML R46國際建議;智能電能表;設(shè)計思路;計量

【中圖分類號】TM933.4 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）07-0163-01

前言：OIML是國際法制計量機構(gòu)，且所發(fā)布的IR類相關(guān)文件屬于國際性法規(guī)文件，要求所有成員國必須執(zhí)行。就目前現(xiàn)狀來看，OIML R46國際建議和我國的智能電能表標準體系有著很大的差異，其要求計量和其他相關(guān)功能之間要實現(xiàn)獨立運行，軟件可進行在線升級，且不會對計量的穩(wěn)定性以及準確性造成影響。但是目前我國標準體系對于智能電能表的整體要求相對固化，主要是采用一體化的設(shè)計，如果想要改變功能或者增加計費方式，必須要對整表進行更換，而OIML R46智能電能表能夠有效滿足當前我國智能電網(wǎng)的快速轉(zhuǎn)型與穩(wěn)定發(fā)展。

1 需求簡述

（1）可更換電池：由于電能表存在功耗設(shè)計以及自身電池質(zhì)量等相關(guān)因素的影響，以往的智能電能表因無法更換電池，時常會出現(xiàn)電池電壓不足的問題。而“雙芯”設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)電池的隨時更換，從而有效解決以往智能電能表出現(xiàn)電池問題后必須整表更換等缺陷。

（2）可變更功能需求：當前國內(nèi)對于智能電能表的標準體系要求相對固化，主要是一體化設(shè)計，因此，當發(fā)生需求變更時，必須要更換整表。而該設(shè)計方案可對計量與電量相關(guān)數(shù)據(jù)進行進行有效保存，當發(fā)生需求或功能改變時，可進行軟件升級，不需要更換整個電能表，從而有效節(jié)約成本，保障運行穩(wěn)定性。由于計量芯和管理芯之間是相互獨立運行的，軟件升級也不會對計量造成影響。

（3）實現(xiàn)四表集抄：以往的電能表不具備擴展性，通常只有一個通信模塊，各項功能比較有限。該設(shè)計方案可支持無線連接以及上下行通信，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的交互，能有效改善當前四表集抄存在的問題[1]。

2 整體功能設(shè)計

2.1 硬件功能設(shè)計

硬件主要是由電源、管理芯以及計量芯共同組成，計量芯當中主要包含了存儲器、時鐘電池、計量芯片以及電容、回路等，是獨立運行的，不支持軟件升級。管理芯主要包含停抄電池、顯示、存儲器、通信接口等，且支持軟件升級。兩者之間主要是通過SPI接口完成數(shù)據(jù)交換，通信連接的建立以及解除都是由主站進行控制，管理芯一旦出現(xiàn)故障，不會對計量芯的正常運行造成影響。

2.2 功能模塊設(shè)計

功能模塊和硬件設(shè)計大致類似，也是由計量芯與管理芯組成，計量芯主要負責的是電能數(shù)據(jù)計量工作，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲以及電源檢測，也具備相對獨立的通信接口。管理芯需對整表進行任務(wù)管理，其中包含事件記錄、通信、數(shù)據(jù)以及顯示等控制任務(wù)。兩個功能模塊之間的通信通道是唯一的，也是數(shù)據(jù)交換的重要渠道。

3 關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計分析

3.1 計量芯

針對OIML R46規(guī)定要求，計量芯部分軟件是無法升級的，需要進行軟件認證，并且和能夠升級的部分進行分離。計量部分如需修改都是需要進行重新認證的，法制計量部分應(yīng)當保障高精度[2]。

3.1.1 計量方案

近年來，隨著電子計算機技術(shù)的快速更新與發(fā)展，計量芯片的精確度顯著提高，能夠有效滿足當前智能電能表的綜合設(shè)計需求。與計量芯片相配合，能夠大幅度提升寬負載變化范圍及準確性，有效解決電網(wǎng)實際運行過程中電流過大等問題。通過優(yōu)化軟硬件設(shè)計方案，能夠有效提高整體計量性能。當前國內(nèi)智能電能表具有成熟度高、批量運行等經(jīng)驗，被廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)系統(tǒng)當中，但主流的互感器線性目前還無法滿足設(shè)計要求，應(yīng)當采用線性補償進行處理。

3.1.2 時鐘設(shè)計在智能電能表當中，時鐘和計量數(shù)據(jù)是同等重要的，并且和計費的精準性密切相關(guān)，雙芯設(shè)計方案，為了保障實際精準性，要對電池、電源以及電容量進行嚴格把控，停電的情況下由電池與電容提供保障。如果沒有電池，超級電容能夠保障時鐘在7天之內(nèi)正常進行工作。為了充分保障時鐘的整體精準性與安全性，系統(tǒng)只接受5分鐘之內(nèi)的時鐘誤差，在實際運行過程中，軟時鐘應(yīng)當和硬時鐘同步，當停電時，應(yīng)當及時存儲數(shù)據(jù)，從而進行恢復(fù)判斷。

3.2 管理芯設(shè)計

3.2.1 模組化設(shè)計

該模塊設(shè)計主要是由主程序以及子過程將結(jié)果與流程進行描述，并對不同框架之間的關(guān)系進行定義與調(diào)試，這樣能夠有效降低整體復(fù)雜程度，使得對程序的調(diào)試與設(shè)計相關(guān)操作流程逐漸簡化。并且智能電能表中的通信、顯示、事件等功能之間實現(xiàn)相互獨立，不同功能之間不會受到影響，對軟件升級提供支持[3]。

3.2.2 軟件升級

“雙芯”智能電能表可通過當前的紅外、載波、微功率等通信信道進行遠程升級，在升級過程當中也不會對計量產(chǎn)生影響。可對于進行遠程下載的數(shù)據(jù)及時存儲，完成下載后，通過驗證之后可升級，當出現(xiàn)升級失敗情況時也能夠及時恢復(fù)之前的軟件狀態(tài)。單一功能進行升級的時候可有效減少整體時間，提高效率，通信協(xié)議在擴展的同時，能夠有效滿足當前軟件升級的需求。

4 結(jié)束語

基于OIML R46的智能電能表設(shè)計能夠有效彌補以往智能表存在的缺陷和不足，可滿足未來計量、柔性電價以及通信等多方面需求，隨著該設(shè)計方案的進一步實施，“雙芯”智能電能表的應(yīng)用前景也會變得更加廣闊。

參考文獻

[1] 姚力. 基于OIML R46國際建議的智能電能表設(shè)計[J]. 電測與儀表， 2017， 054（016）：95-99.

[2] 沈建良， 李亦龍， 吳劍芳. 智能電能表大容量數(shù)據(jù)安全存儲的方法研究[J]. 電測與儀表， 2017， 054（021）：92-95.