智能电表设计开发方案论证

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1、智能电表设计开发方案论证　　【摘要】以复旦微电子和深圳锐能微芯片为核心，实现电功率计量、计时、计费、通讯、用电管理等功能的智能电表开发。【关键词】方案比选；盲中继算法；国密SM1算法1.项目意义2010年初国家电网公司公布了今后10年智能电网的建设规划，智能电网建设将给电能表市场提供巨大的发展机遇。为加快建设统一坚强智能电网，国家电网公司组织编制了智能电能表系列标准，并提出未来将大规模推广使用智能电能表，满足电能信息采集和智能电网建设的需要。2.设计方案比选针对目前市场招投标需求，拟研制智能电表，对比各种技术方案

2、：确定以上海复旦微电子FM3308为MCU，计量芯片选用深圳锐能微RN8209，通信模块独立的设计方案，此方案的优点在于，各模块相互独立，功能、性能互不影响，便于整合设计要求。3.关键技术指标4（1）基于盲中继算法的自组网网络路由及通信协议，不需要建立及维护复杂的路由表，而是在通信的瞬间根据信道环境进行最佳的路由中继，更好地适应载波信道的变化。（2）在法定工作频段500khz以下共采用1280个子载波OFDM技术，实现了先进的窄带高速电力线载波通信。（3）通过终端主动注册及泛洪技术，大幅提高了智能电能表节点识别率

3、及通信成功率，在正常电网环境下系统抄收成功率达到100%。（4）在安全上将上级密钥与分散因子相结合形成本级的密钥，提高了系统及数据的安全性；并且将内部数据线路安全分为钱包线路保护密钥及文件传输线路保护密钥，有效的防止外界非法连接、闯入及恶意破解。（5）智能电能表采用费率定值控制技术，在计费周期内根据实际电网状况进行交替更换，并在有效期满后自动切换，促进电力用户错峰用谷，保证电网的稳定运行。（6）智能电能表具备识别恶性负载的能力，对于长期过电流、过负载的用户进行记录、上报，在满足电网公司的条件下强行限制使用，实现有

4、序用电管理。4.技术创新点4（1）盲中继算法：在法定工作频段500khz以下共采用1280个子载波OFDM技术，能根据电网衰减环境变化，自动切换通道，减少通信孤岛，实现自组网网络路由及通信协议，不需要建立及维护复杂的路由表，而是在通信的瞬间根据信道环境选择最佳的抄收路径及路由中继，无须人工维护，更好地适应载波信道的变化。具体参数如下：载波频率：25kHz-500kHz（多通道）；载波带宽：50kHz；调制方式：QPSK；组网方式：自动组网；串口波特率：1200/2400/4800/9600（自适应）；通信规约：D

5、L/T645-2007/DL/T645-1997（自适应）。（2）终端主动注册：载波模块上电后，会主动对终端进行1200、2400、4800、9600四种波特率和DL/T645-2007/DL/T645-1997两种通信规约这8种情况的全匹配。通过尝试不同规约和波特率的读表号命令，载波模块可以在上电的短时间内，获得终端的表地址。同时响应载波主节点的广播呼叫，自动登录主节点。这样主节点无需知道载波从节点的信息就能完成智能组网在实现路由算法的时候，每个路由器根据本地知识而不是网络的全貌做决策。通过泛洪技术将每一个入境

6、数据包发送到除了该数据包到达的那条线路以外的每条出境线路，进而大幅提高了智能电能表节点识别率及通信成功率，在正常电网环境下系统抄收成功率达到100%。（3）国密算法：本设计采用国密SM1算法，国密SM1算法是由国家密码管理局编制的一种商用密码分组标准对称算法。该算法是国家密码管理部门审批的SM1分组密码算法，分组长度和密钥长度都为128比特，算法安全保密强度及相关软硬件实现性能与AES相当，以IP4核的形式存在于芯片中。通过算法在安全上将上级密钥与分散因子相结合形成本级的密钥，提高了系统及数据的安全性；并且将内部

7、数据线路安全分为钱包线路保护密钥及文件传输线路保护密钥，有效的防止外界非法连接、闯入及恶意破解。5.产品发展前景加强电力需求管理，控制不合理用电，实现电力需求管理和综合电力资管理，是电力供应发展的方向。智能电能表组成的抄表系统是利用当代微机技术、数字通讯技术与计量技术的完美结合，集能耗计量、数据采集、数据处理于一体，将城市居民能耗信息与综合处理相结合的系统，提高管理部门的工作效率，也适应了现代用户对缴费的新需求。[科]【参考文献】[1]陈旭林.智能电表的研究与开发[D].天津大学，2012.[2]杨士奇.智能电表

8、在配电网中的扩展应用研究[D].华北电力大学，2011.4