（北方智能装备有限公司 辽宁沈阳 110179）
摘要：智能电能表集抄系统采用的是电力线载波通讯技术，采用宽频传输，能够大大提高传输效率的同时，也避免了各种干扰的影响。载波电能表功能强大，主要能够实现电能，计量功能，能够对当前电量进行储存、通过双向电力线载波通讯，还能够中继传输，在供电系统中得到了广泛的应用。
关键词：PLC；调试终端；PIC；系统设计
引言：电力线载波通信PLC（Power Line Communication）是以电力线为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种通信方式，它依靠现有的电力线进行信息传输，在传输过程中，依靠不同的调制手段、放大技术来降低信号在电力线上的衰减，从而提高性噪比、提升通信信号的灵敏度。
随着智能电网建设的渐渐扩展，PLC技术已成为智能电网信息传输的基础和实现手段。但由于PLC有其传输上的先天弊端――即受到电力线本底噪声、用电环境影响很大，使得PLC的发展受到了限制。从上世纪末开始，西方国家就已经尝试将PLC技术应用于电网通信中，我国的电力线载波技术起步较晚，该技术在国内最早应用于1996年，但由于工业技术和信息技术相对薄弱，兼之缺乏可靠的外部支撑，该项技术发展缓慢。近些年，随着国家对智能电网建设投入的增加，PLC技术也随之发展壮大。
1 现场调试终端功能分析
载波采集终端厂家较多。尽管采用不同厂家的产品，能加强厂家间竞争、有利于产品质量的改善和提升，但对于国家电网的基层工作人员而言，无形中加大了工作量，他们要掌握所负责区域内全部载波厂家、电能表厂家、集中器厂家的调试方法，只有这样才能保证采集系统的安全稳定运行。但想要全部掌握这些技巧和方法，不仅对现场调试人员素质提出了较高要求，同时也要求现场工作人员要不断学习以掌握各种新技能。这就导致了现场调试工作难度倍增。因此，如能研制出一种调试各厂家设备、台区的智能工具，则会大幅度提升基层人员效率，对实际工作极有益处。
2 硬件设计
现场调试终端由于其应用场合的特殊性，对功耗和性能要求较高。另外，便携性也决定了产品体积不能过大。本设计采用Microchip公司最新的PIC32MZ系列处理器，该处理器共有144引脚，可重映射引脚多达53个，6路UART端口，6路SPI/I2S端口，5路中断源，支持48路ADC采样，2路模拟比较器，USB2.0高速OTG，PMP/EBI/Ethernet接口，该处理器可通过EBI接口实现LCD液晶屏显示。围绕PIC32MZ主芯片构建了整个系统，系统外接2.8寸液晶屏，红外、GPS、GPRS和载波模块。在系统供电方面，当接入电能表表尾的AC220V交流电时，系统自动切换到交流电供电；当无交流电接入时，系统又转换成内置锂电池供电。锂电池可使用mini-USB接口进行充电，同时该接口的USB线也用于系统升级等数据交互。
PIC32MZ1024EFG144芯片最多配备6路UART接口，在系统设计中使用了其中5路端口，这5路端口的功能分别是：
（1）使用DB9转换PS/2串口与集中器连接，进行集中器内部参数检测与设置。现场调试人员可对集中器内部的相关参数进行检测，若发现差异，则重新设置。
（2）与蓝牙芯片通信。本系统配备蓝牙芯片，用于连接蓝牙载波模块和配备蓝牙模块的集中器主机。
（3）与GPRS芯片通信。本系统配备GPRS芯片，用于通过无线网络连接省级主站。
（4）与GPS芯片通信。本系统配备GPS芯片，用于采集表计的地理坐标。
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（5）与PLC载波模块通信。本系统配备PLC载波模块，通过UART口进行信息通信。
3 软件设计
本系统的软件采用Microchip公司最新推出的32位单片机固件开发框架―MPLAB Harmony，该框架是第一款把许可、转售及支持Microchip和第三方中间件、驱动程序、函数库和实时操作系统集成于一体的产品。通过Harmony进行系统整合，可以节省产品的上市时间、同时也使Microchip所有32位单片机之间的代码迁移更为简单；使用Microchip已经测试通过的代码源，能有效减少系统内BUG，进一步降低成本。
本文采用task轮询机制，在系统初始化阶段开启系统任务轮询，随后在APP_TASK中进入显示任务，之后的所有任务均在显示任务中触发，任务对象总体分布最底层为操作系统，在操作系统上层设置系统服务层，暂时该服务层只加载了USB协议栈任务，后期会增加SD卡协议栈任务，本设备的应用全部由系统应用层完成，并通过task轮询机制，以按键触发方式开启相应任务。
4 智能电能表集抄系统效能分析
4.1 管理效益
第一，能够有效避免估抄、错抄以及漏抄等问题，大大提高抄表质量。第二，能够实时监控用户出现电量异常的情况。第三，“同步抄表”得以实现，即能够同时抄录总表与分表，有利于及时计算线损情况的同时，也节省了大量人力和物力，提高工作效率。
4.2 社会效益
一是智能电能表集抄系统的应用，为我国“一户一表”与“两网改造”工程的实施奠定了基础，并起到了有力的支持作用。二是智能电能表集抄系统集计算机、通信与网络于一体，大大降低工作人员的工作量的同时，提高了工作效率。三是能够使得抄表、核对信息等各个环节得到有效控制，避免了由于人为因素所造成的负面现象的出现。
4.3 经济效益
在节省人力的同时，采用该系统还能大大降低台区线损率。通过对几个试点区的相关线损数据的分析。如果载波电能表全部代替传统的电能表，至少能够让城区配网台区的线损率降低一个百分点。从长远来看，智能电能表集抄系统所能带来的间接的潜在的经济效益要远远高于此。
5 结论
现场调试设备受工作条件限制、环境影响较大，很难设计一款能够兼容所有现场问题的设备。本文采用Microchip固件搭建平台完成系统构建，能最大程度上兼容所有供应商的应用，在硬件层上采用运行稳定的PIC32MZ芯片作为主控芯片，外部搭载GPRS、蓝牙、GPS芯片，丰富应用功能，同时，在处理器程序设计时关闭了不活动进程，启用休眠模式，使得设备整体待机时间增长。由于本设备进行台区调试时需要接入220V交流电，因此系统在设计时，增加了设备自动切换功能，此方案使锂电池供电延长。但因为不同表计所处环境的差异性，现场调试终端要根据实际应用不断调整，以便能为工作人员提供更加简便易行的操作体验和测试手段。
参考文献：
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论文作者:宋延林,高新
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/9
标签：载波论文; 系统论文; 电力线论文; 芯片论文; 集中器论文; 电能表论文; 现场论文; 《电力设备》2017年第30期论文;