基于amis-49587的电力线载波智能电表设计

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1、基于AMIS?49587的电力线载波智能电表设计摘要：智能电表的研发是智能电网发展的关键技术，承担着电能数据采集、计量、传输和控制的任务。以电力线载波通信为手段，采用安森美半导体的AMIS?49587通信芯片，以Atmel公司的ATMEGA32L单片机为控制核心，以CirrusLogic公司的CS5463芯片为电能计量芯片，设计智能电表。该电表具有实时监测、远程自动抄表、双向通信、远程控制等功能。关键词：智能电表；电力线载波；智能电网；电能数据采集中图分类号：TN710?34；TM933.4文献标识码：A文章编号：10

2、047373X(2013)07?0147?04欧美国家近几年十分重视智能电网的建设。中国将在未来五年投资2500亿美元建设和开发智能电网，以便更加高效地分配电力和收取电费。作为智能电网数据采集设备之一的智能电表，承担着电能数据采集、计量、传输和控制的任务。目前，由于各国对智能电表的发展方向和服务定位要求不同，智能电表的概念各国也不统一。国际法制计量组织(0IML)对智能电能表做了一个比较宽泛的描述，认为从广义上讲，智能电能表可以描述为具有基本计量功能和在双向通信基础上的附加功能的仪表［1］。采用电力线载波通信技术(Po

3、werLineCommunication,PLC)的智能电表，利用现有电力线输配电线路作为传输媒介，通过载波方式，实现双向数据传递和信息交换，以完成即时读取、远程控制等功能［2］。1智能电表系统方案1.1低压电力线载波通信的原理电力线载波通信是指利用现有电力线，通过载波方式将数字信号进行高速传输的技术。由于依赖坚固可靠的电力线作为载波信号的传输媒介，因此具有信息传输稳定可靠，路由合理、可同时复用远动信号等特点，是惟一不需要线路投资的有线通信方式。低压电力线载波通信的数据上行基本原理是，将数据采集器采集的数据信号，调制到

4、高频载波上，经功率放大电路放大后，由耦合电路耦合至低压配电线上(380/220V用户线)。经电力线将高频信号传输至接收方，如数据集中器，滤除干扰后，经放大电路放大，由解调电路还原出数字信号［3］。当数据下行时，路径与上述相反。1.2PLC智能电表总体设计基于电力线载波通信技术的智能电网系统框图如图1所示。电网电力线上的电压、电流信息经电能采样电路采集、电能计量电路计量后，送往微处理器进行数据处理，由PLC通信模块调制后经低压电力线上传。数据上行至数据集中器后，经解调电路还原出的数字信号，可以由用户户内网（HAN）传递到

5、局域网（LAN）,再传输到广域网（WAN）。通过网络管理将数据发送到远端的电力公司中央信息系统，实现远程监测、自动抄表等功能。同样道理，来自广域网的信号，如用户因拖欠电费，由电力公司发出的停电控制信号，经局域网（住宅小区物业管理网络）至用户户内网，经PLC技术通过低压电力线，数据下行至智能电表，经PLC电路解调出数字信号，通过微处理器进行数据处理后，驱动控制电路（如继电器等），从而决定用户供电的通断，实现智能控制。2硬件电路设计2.1电能采样计量电路电能计量芯片采用美国CirrusLogic公司的CS5463芯片。它包

6、含两个A?S模/数转换器（ADC）、功率计算功能、电能/频率转换器和一个串行接口的完整的功率测量芯片。它可以精确测量瞬时电压、电流和计算IRMS、VRMS、瞬时功率、有功功率、无功功率。CS5463具有与微控制器通信的双向串口，可编程的电能？脉冲输出功能，方便的片上系统校中T1为电准，符合IEC，ANSI,JIS工业标准［4］。电能采样与计量电路原理图如图2所示压互感器，Vin+，Vin-为采样到的差分电压；T2为电流互感器，Iin+，Iin-为采样到的差分电流。CS5463由程序自动完成输入信号的检测，通过向串口SD

7、I写入8位命令字来启动数据的读和写，启动读命令后，串口在接着的SCLK周期由SDO输出数据［5］。2.2数据处理与控制电路智能电表的数据处理由单片机完成。微处理器采用Atmel公司的AVR单片机ATMEGA32L，具有32B的系统可编程FLASH，2KB的片内SRAM,1024B的E2PR0M。数据吞吐率高达lMIPS/MHz，自带看门狗定时器，在强烈的电磁干扰条件下可以防止程序跑飞。是精筒指令集CPU中的高性能器件［6］。CS5463与ATMEGA32L之间采用SPI三线端口通信方式。外围扩展有显示电路、控制电路等。

8、电路如图3所示。数据上行时，微处理器ATMEGA32L通过控制和CS5463相连接的串行接口，读取CS5463内部寄存器的数据，数据处理后经电力线载波通信上传，同时通过液晶显示数据。数据下行时，电力线载波芯片解调后的数据，由ATMEGA32L微处理器控制继电器决定电能的输送。存储电路的作用是在停电前存储数据，防止来电后系统数据出错