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智能电网课程设计报告 智能抄表系统硬件设计方案 1智能抄表技术概述 随着自动化程度的提高和电需求的不断增长电费查询支出在生产成本中占的比例逐渐加大。供电单位对于电能精细化的要求也越来越高。传统的人力抄表和电话抄表工作量大，效率低，人为误差严重，漏抄，估抄，冒抄现象时有发生，因此必须按照切实可行的方法解决这些问题。而快速、准确、经济、实时的获取用电的各类数据，是做好费用自动结算，用量分析计量表运行状况监测、负荷处理等应用管理工作的基础。为此采用计算机、无线通信和嵌入式等技术设计了分布式电能表远程智能抄表系统，提出了三级管理手段，将用户的用电信息准确和及时地回传到数据中心，便于电力企业计量、统计和收费等日益繁重的工作，大大提高了管理层次和自动化水平。 智能抄表系统是坚强智能电网的基础，通过智能抄表系统可以实现电网公司同电力系统用户之间的有效可靠互动。能够实现对主站层、接入层、上行通信层以及终端层的有效协调与控制。主站层主要是用来实现信息数据的采集与管理。上行通信层则主要是用来负责实现各个站点的相互有效的链接的。智能抄表系统的构建对于完善智能电网和实现电力资源的合理配置具有重要意义。美国的智能电网建设注重用户端，主要针对用户的具体用电要求及变化来实施智能化管理，其实现方式包括智能电表、智能化抄表与以家庭为单位的规划用电管理， 主要建设了基于无线方式的智能抄表及通讯网络。ADI公司直接参与部分州的智能电网的建设，在智能电表及无线网络建设上取得了不俗的成绩。智能抄表系统主要结构包括三个部分：集中器、采集器和通信系统。 2智能抄表集中器硬件设计方案 图2-1集中器系统结构图 单片机采用ATMEL公司的ATmega162，它有16K FLASH,1K RAM，35个I/O 口，2个UART,1个SPI和3个外部中断源，可以很好的满足系统要求。 1）蓝牙通信电路设计 这里采用nRF903芯片，该芯片提供了由9个I/O组成的接口与微控制器连接，分别负责对nRF903进行配置。 工作模式的选择。管脚TXEN、STBY和PWR_DWN分别负责nRF903接收模式、 图2-2 接口电路图 ATmega162的MOSI与DIN连接作用发送数据线，MOSI与DOUT连接作为收数据线。MAX3111E的TX与T1IN连接，RX与R1OUT连接，从而利用其片内转换器实现UART到RS232电平的转换。MAX311E的中断信号（IRQ）与ATmega162的外部中断IN1相连，以便当PC机有数据向系统传输时，直接给MCU一个中断信号并执行相应的程序。 3）Modem/NMC35i接口电路 在与上位机进行呼叫连接和数据交换时，首选的方式是PSIN电话网，其次是GSM/GPRS无线通信网。一般嵌入式工业Modem采用串行RS-232接口与MCU连接，内含2路接受、4路发送而MC35i也是通过RS-232接口与自已得无线应用系统相连，内含3路接收、5路发送。故可以选用一个接口电路实现单片机与它们连接的问题，这里选用MAX3238可以实现此功能。电路如下图2-3所示： 3采集器硬件方案设计 图3-1电压通道采集电路 2）电流通道采集电路 ADE7758的电流通道采用全差分电压输入,最大的差分输入信号为±0.5V。在设计电流通道模拟量采集电路时,采用变频比为300:1的电流互感器以及两个阻值为7.5Ω的采样电阻,在输入最大电流为300mA的情况下,采样电压约为300mV，电流通道模拟量采集电路。 图3-2电流通道采集电路 3）电能量采集量 为了设计方便,这里我们采用三项多功能电能计量芯片ADE7758作为电能量的计量芯片。ADE7758是一款高准确度的三相电能计量芯片,带有两路脉冲输出功能和一个串行接口。ADE7758集成了二阶∑—D模数转换器,数字积分器,基准电路,温度传感器,以及所有进行有功,无功和视在电能计量以及有效值计量所需的信号处理元件。ADE7758适用于计量各种三相配置条件下的有功,无功和视在电能,如WYE和DELTA系统,包括三线和四线制。 4 通信系统方案设计方案一 远程智能抄表系统的通信系统方案包括集中器与采集器的底层通信方案和管理中心与集中器的上层通信方案。 底层数据采集一般采用总线型通信方式的方案。这种方式以一条串行总线连接各分散的采集器，实现各节点的互连。在这种方式下，信道上节点较多，传输速率不是很高，传输距离短。常用的模式有红外线通信、RS-485总线、仪表总线和低压电力载波通信等。 上层通信系统是以安装在管理中心的系统工作站为中心点，以发散的形式分别通过通信信道与分散于各区域的集中器连接，形成1对N的连接形式。在这种方式下，信道的通信数据量大，要求有一定的传输速率和带宽。根据信道介质不同可分为