万方数据485商RS48丽5％d蔺RS陌痢l陬耐犀鬲；翻器L黑I嗡蓿sI绷醋I-一一塑⋯r1笪墨至丝圭些电能信息采集系统集中器硬件设计熹RS杨国宇，杨泽清，彭巧环，张建，陈福远引言电能信息采集系统简介广赫磊莉泺-II-一羔尊至竺一-I通信卜]摘要：在32bit嵌入式系统芯片特别是以融合了ARM9处理器技术的系统级芯片已经成为工业应用主要潮流的背景下，首先对电能信息采集系统的结构和功能进行了分析，然后给出了基于嵌入式系统芯片AT91RM9200的集中器硬件设计，主要包括大容量存储系统和多种通信方式的处理；较之32bit芯片通常的工业应用设计，另外增加了保证设备在复杂工业电磁环境下长期稳定可靠运行的看门狗电路。该应用设计为嵌入式技术在电力系统中广泛应用提供了一种典型的参考硬件设关键词：电能信息采集；集中器；栽波通信；RS-485通信；短距离无线通信；级联；看门狗从20世纪90年代开始，居民用户低压电能信息集中抄表系统开始萌芽，到90年代末期，随着“一户一表”工程的展开，全国各地低压电力集中抄表产品厂家如雨后春笋般成长起来。经过lo多年的发展，目前集中抄表行业进入了高速发展的时期。正如DI。／T698--200X((电能信息采集与管理系统》(讨论稿)总则所述：“DI。／T698—1999((低压电力用户集中抄表系统技术条件》只是解决城市电网一户一表改造工程后大量低压用户的电能量采集，已经不适应当前电力市场化运作和电力生产经营管理以及电力营销技术的发展。为适应当前电力营销信息管理现代化的要求和发展，修订的标准提升为售电、考核所需的所有终端侧电力用户的电能实时信息采集与管理系统”[1]。显然，最初以8bit微控制器为核心的单片机系统产品已经很难适应新的需求。本文详细介绍了参照广东省电网公司2007年9月颁布的集中抄表技术条件L21的要求设计的典型集中器硬件原理。电能信息采集系统是在低压电力用户集中抄表系统的基础上发展起来的，除了居民用户用电信息外，还将配电区内公变侧电能信息、专变用户电能信息、发电厂和变电站电能表数据采集、对电能表和有关设备的运行工况进行监测采集纳入系统[1j。尽管如此，居民用户的用电信息采集仍然是重中之重。一个典型的居民用户用电信息采集系统如图1所示。集中器在整个电能信息采集与管理系统中占据一106一着核心地位，其应用技术水平直接决定了整个系统的功能适应性。l电能信息采集与无线通信l通信I如图1所示，集中器向下与采集器之间主要有低压电力载波通信阳]、短距离无线通信[4]、Rs_485有线通信这三大主要通信技术。在8bit单片机时代，微控制器资源有限[5]，集中器下行通信方式往往只能有一种通信模式。在bit微控制器普遍应用的情况下，如果要满足一个真实复杂的现场环境，需要将集中器下行通信设计为三者同时使用。另一方面，对于低压电力载波通信和无线自组网通信，需要微控制器进行较复杂的自动路由中继算法和自组网算法。这就对集中器的硬件资源提出了很高的要求。另外，根据广东省电网公司2007年9月颁布的集中抄表技术条件的要求，集中器主要功能有：级联功能；参数设置功能；数据采集、处理功能；数据补抄、报警功能；校时功能；现场抄读功能；自诊断和异常信息记录功能；密码管理功能；远程控制功能；远程升级功能；停电数据保持功能；重点用户功能；日第34卷第9期电力系统自动化(广东卓维网络有限公司，广东省佛山市528200)计平台。01收稿日期：2009-08-01；修回日期：2010—03—22。：调度自动化：l信采集器|ll通信采集器IIl|l载波l典型复杂的居民用户电能信息采集系统2010年5月10日Mav远程通信l电能表|I电能表II电能表II电能表l低压用户图132AutomationofElectricPowerSystemsV01．34No．910，2010T红外通信集中器采集器手持机Fig．1SchematicdiagramcharacteristicfullmeterreadingsystemGPRSPSIN485auto．万方数据：!雯耍要：：[夏亟巫困Ncs，选择硬件设计线损计算功能等。这也代表了目前市场对电能信息采集系统中对集中器功能的典型要求。显然，这些功能要求是普通8bit单片机难以胜任的。下面介绍基于融合了ARM920TTMThumb@处理器的32bit嵌入式系统芯片的集中器硬件设计。如附录A图A1所示，集中器用了2片SDRAM作为程序运行空间，Flash存储器存储程序代码、设备参数和数据。CPU采用AT91RM9200，其工作于180MHz时性能高达200MIPS(每秒百万条指令)。外部总线接口丰富，支持SDRAM、静态存储器、BurstFlash、无缝连接的CompactFlash@、SmartMediaTM