探討智能電表數據突變產生的原因及預防措施

朱瑾

摘要 隨著現代化智能技術得發展，智能電表被逐漸應用于電力系統，發揮著智能化電能計量作用，然而在實際運用過程中由于受到多種因素的干擾，電能表數據則可能出現突變現象，從而影響電能表的計量準確性。本文分析了智能電表數據存儲特點以及數據突變產生的原因并提出了科學的管控對策。

關鍵詞 智能電表；數據突變；原因；預防對策

中圖分類號 TM7 文獻標識碼 A 文章編號 2095—6363（2016）12—0073—02

智能電表的廣泛運用提高了電網系統電能計量的智能化水平，為電能計量提供了全新的出路，然而，實際運轉過程中也存在多種問題，其中數據突變是一項關鍵問題，要加大對數據突變問題的重視力度，分析其產生的原因，再對應采取預防性措施。

1智能電表數據存儲特征分析

現階段，智能電表通常采用EEPROM來存儲數據，該存儲器一般安裝在電能表的主芯片，此芯片具有強大的功能，其中存儲著一切關于電能表運轉的各項參數。一般I²C總線來負責連接主控芯片與存儲器，負責二者之間數據信息的傳輸，該線路在實際的信息傳輸中有以下特點：1）數據傳輸。通常將位作為最小單位，而且字節高低有前后之分，通常高位字節在低位字節之前，沒有起始位，也沒有奇偶校驗，沒有停止位；2）同一數據線的數據傳輸。數據從輸入到輸出都依賴于一條線路；3）主控芯片負責供應時鐘信號（SCL），其頻率通常達到200kHz～400kHz。系統運轉的電壓較低，低于2.5V，SCL的信號頻率也要在100kHz以下，也就是說SCL的最高頻率同存儲器的電壓之間存在著密切關聯。

I²C總線在實際進行數據傳輸過程中，一般會對時序波形有著更高的要求，一旦時序波形不能達到預期要求則將造成所傳輸數據的錯誤。一般來說，SDA數據線負責傳輸一切數據，而且憑借控制命令來達到數據與字節的傳輸，然而，數據傳輸過程中可能遭到外界的干擾，而出現變化與波動，從而導致命令字節之間讀與寫的轉換，由此帶來數據的錯誤。

通過以上分析可以看出，SCL與SDA信號線中的上拉電阻如果阻值存在一定差異，則將造成兩類信號線波形的動態變化，而且其上拉電阻的阻值如果設定不科學，也將造成二者管線中信號波形的浮動性失真，對數據信號的傳輸帶來影響。

2智能電表數據突變的原因分析

根據I²C總線數據傳輸過程的深入剖析，一般能夠得出以下幾大原因導致了電能計量數據突變。

1）外界的不良干擾。主控芯片與存儲器之間進行數據傳輸過程中，由于外來不良信號、信息等的干擾，會使得數據信息無法穩定、高效地傳輸，而且，實際的數據傳輸中，由于內外信息數據的強烈擾動，使得波形出現非正常變化，甚至處于失真狀態，使得數據傳輸也陷入非常規狀態。2）上拉電阻值不匹配。時鐘信號與SDA信號線的上位電阻數值未能達成一致，無法有效配合，使得數據信息無法平穩、高效地被傳輸，而且超強的外部干擾性信號也將極大地影響數據的安全傳輸，造成數據傳輸混亂不堪。3）時鐘頻率與通訊頻率超高。一般來說，存儲器工作電壓將極大地影響時鐘信號頻率，二者呈正比例關系，因此，在實際的程序設計過程中，如果時鐘頻率設定過高，一旦存儲器電壓發生波動，則將使得工作電壓和頻率之間不和諧，進而使得數據傳輸混亂不堪。同時，程序設計過程中，假設通訊頻率較高，如果是新電能表，各項功能都穩定發揮，其芯片管腳則有著超強的驅動力，不會出現任何問題，然而，經過長時間使用，芯片會慢慢變得脆弱老化，則將造成驅動力下降，高頻率則將帶來負擔，從而引發數據傳輸的矛盾和問題。4）軟件設計問題。因為軟件未能按照規定標準設計，使得主控芯片的RAM外溢，其中的相關數據也可能發生動態變化。

由此可見，存儲器數據存在巨大的變化空間，各種不合理的操作都可能造成數據的動態變化，必須重視電能表數據突變問題。

3智能電表數據突變的預防措施

3.1優化改良硬件系統

對于電子式電能表來說，主控芯片是核心主體，要提高其質量，適合優先選擇具有一定抗干擾能力的芯片，這樣才能從根源上提高硬件系統質量，實際的芯片選擇要重點把握好以下方面：優選正規廠家的品牌芯片，盡量選擇低工作頻率的工業性產品。

要注意提高電磁的兼容性，一般來說要在遵循設計理念的同時，認真設計PCB板，具體從以下方面做起：第一，控制I²C數據總線的長度，因為這樣才能有效遏制線路遭受不良干擾；第二，禁止將電源線設置于EEPROM存儲器之下，從而優化其抗干擾性能；第二，提升電路輸入信號的信噪比，而且要選擇高工作電壓器件，以此來提升整個電路系統的抗干擾性能；第三，為了確保數據信息能夠安全、穩定地傳輸，則應該于數據線路中優選小于10kΩ的上拉電阻，以此來提高線路信息傳輸效率；第四，為了確保電能計量設備在上電、下點過程中電平匹配達到統一性，盡量讓主控芯片與存儲器之間分享一個電源，這樣才能預防數據線中點評變化時存儲器發生誤操作，而且要在電源中增設電解電容，這樣才能確保電能計量設備掉電時數據能夠及時被存入存儲器內，而且要科學布設電源走線形狀，環形不建議選擇，要盡量控制噪音，同時，要確保計量芯片最大程度地接近采樣回路。

3.2軟件的合理設計

軟件是智能電表運行的系統支持，軟件設計的科學性在很大程度上影響著智能電表的和諧化運轉，必須加大對軟件的設計力度，控制智能電表數據突變。

1）監控主控芯片。主控芯片是軟件系統的核心，也是電能表計量的基礎，可以在其RAM中設置特殊字，由程序來負責對所設置的字節進行全方位監控，從而動態分析、研究RAM數據運行正常與否，有無動態變化現象。

2）嚴格校驗與審查。智能電表數據出錯是一個常見的問題，其預測也具有一定的難度性，為了不讓錯誤數據帶來負面干擾，最有效的方法就是讓出錯的數據能夠及時回歸到正確狀態，對此一方面要不斷完善通用軟件設計，另一方面則要重點審核校驗來自于主控芯片中的數據信息，在對RAM內電量進行正式累計前應該實施查錯處理，以此來確保獲得正確的數據。

3）BCD碼校驗。一般來說電量數據、時間數據等都是以BCD碼的格式出現，可以憑借對BCD碼的校驗來分析數據信息是否處于準確、科學狀態。經過反復校驗能夠及時發現數據中存在的問題。

4）研究數據是否科學有效。電量數據、時間數據一般逐個、逐層累加，必須明確數據的有效性標準，從而研判數據是否科學有效。正常的數據校驗模式下，如果RNM數據未能同EEPROM數據保持一致，二者之間存在較大差距，其差值已經超出了規定的范圍，則意味著此數據是不科學數據，失去效用。

5）備份數據。既要及時審查、校驗電量數據，同時，也要做好數據備份，這樣才能為數據的恢復處理創造便利、提供依據，通過數據的備份往往能夠控制數據在存儲器內緩存過程中可能發生的意外問題。

6）把握好數據操作時機。因為各類電氣器件有著自身的工作電壓，對此，應該在數據操作前來適度地拖延相關操作，以此來控制錯誤信息的出現。

4結論

智能電表最顯著的優勢在于智能化功能，能夠達到供電企業與用戶間信息的智能化交流與互動，智能電表勢必要成為電力計量領域一項關鍵而重要的技術，由于智能電表不斷更新換代，其功能和性質也趨向于完善，然而，數據的動態突變也值得重視，要從多方面分析數據突變的原因，并及時采取措施從軟件、硬件兩大方面來優化提高智能電表的運行水平。endprint