CN205015396U - 基于扩频通信的智能电表 - Google Patents

Abstract

一种基于扩频通信的智能电表，包括电压采样电路、电流采样电路、电能计量电路、控制电路、存储器以及扩频通信电路。电压采样电路适于对用户的电网电压进行采样以获得电压采样信号，电流采样电路适于对用户的电网电流进行采样以获得电流采样信号；电能计量电路适于根据电压采样信号和电流采样信号获得有功功率瞬时值；控制电路适于对有功功率瞬时值进行累加处理以获得电能数据，并将电能数据发送至存储器和扩频通信电路；存储器适于存储电能数据，扩频通信电路适于对电能数据进行扩频处理后耦合至电力线信道上。本实用新型提供的基于扩频通信的智能电表，利用电力载波扩频通信技术实现电能数据通信，提升采用电力线传输电能数据的抗干扰能力。

Description

基于扩频通信的智能电表

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，特别涉及一种基于扩频通信的智能电表。

背景技术

智能电网是指通过建立数字化的电网系统架构，从整个网络系统的各个节点处（电表、变电站、发电厂等）获得所需的智能化信息。它包括高级计量架构（AMI，AdvancedMeteringInfrastructure）、高级配电运行（ADO，AdvancedDistributionOperation）、高级输电运行（ATO，AdvancedTransmissionOperation）和高级资产管理（AAM，AdvancedAssetManagement）四大模块。其中，AMI是智能电网的关键体系，而智能电表又是AMI的核心。智能计量是实现智能电网智能化和智能数据管理的关键基础技术和重要功能。因此，智能电表是智能电网的重要终端。自动抄表系统（AMRS，AutomaticMeterReadingSystem），是对电能计量自动抄收的自动控制系统，能提高电力系统用电管理的现代化水平。当电表计量系统具备电力线载波通信、无线通信、RS-485等通信功能时，电能的自动抄表系统的性能得到提升。

电力线载波通信技术是自动抄表发展的重要方向，但电力线的传输环境具有不利于数据传输的特性：变压器和用户设备（例如空调、冰箱等）有着极低的阻抗，可以使传输信号严重衰减；在线负荷变化大，例如家电设备的瞬间起动可变的分布阻抗几乎对所有频率的信号都起着衰减或隔离的作用，并且这些变化没有规律，呈随机状态；噪声模型无规律。因此，如何提高电力线传输电能数据的抗干扰能力仍是本领域一个亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的是采用电力线传输电能数据抗干扰能力弱的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供一种基于扩频通信的智能电表，包括电压采样电路、电流采样电路、电能计量电路、控制电路、存储器以及扩频通信电路；所述电压采样电路适于对用户的电网电压进行采样以获得电压采样信号，所述电流采样电路适于对用户的电网电流进行采样以获得电流采样信号；所述电能计量电路与所述电压采样电路和所述电流采样电路连接，适于根据所述电压采样信号和所述电流采样信号获得有功功率瞬时值；所述控制电路与所述电能计量电路、所述存储器以及所述扩频通信电路连接，适于对所述有功功率瞬时值进行累加处理以获得电能数据，并将所述电能数据发送至所述存储器和所述扩频通信电路；所述存储器适于存储所述电能数据，所述扩频通信电路适于对所述电能数据进行扩频处理后耦合至电力线信道上。

可选的，所述电能计量电路包括AD7751集成电路。

可选的，所述基于扩频通信的智能电表还包括与AD7751集成电路连接的发光二极管。通过设置所述发光二极管，在相线电流和中线电流相差12.5%时可进行发光报警。

可选的，所述基于扩频通信的智能电表还包括与AD7751集成电路连接的蜂鸣器。通过设置所述蜂鸣器，在相线电流和中线电流相差12.5%时可进行发声报警。

可选的，所述基于扩频通信的智能电表还包括与所述控制电路连接的提示装置；所述控制电路还适于在所述电能数据超过预设阈值时发送触发信号至所述提示装置，所述提示装置适于在接收到所述触发信号时产生提示信息。通过设置所述提示装置，在用户用电量超过预设阈值时可以提示用户查看用电量，达到节约用电的目的。

可选的，所述基于扩频通信的智能电表还包括与所述控制电路连接的显示装置，所述显示装置适于显示所述电能数据。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供的基于扩频通信的智能电表，利用电力载波扩频通信技术实现了电能量参数测量、数据通信，提升采用电力线传输电能数据的抗干扰能力，突破传统的电度表概念，把用户电度表终端设计成一个智能化的综合性通信终端。其数据传输速率为1~2Mb/s，能满足自动抄表的数据量。由于该系统的数据量小，可以降低传输速率，从而可以降低误码率。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的基于扩频通信的智能电表的结构示意图；

图2是本实用新型另一种实施例的基于扩频通信的智能电表的结构示意图；

图3是本实用新型另一种实施例的基于扩频通信的智能电表的结构示意图；

图4是本实用新型又一种实施例的基于扩频通信的智能电表的结构示意图；

图5是本实用新型再一种实施例的基于扩频通信的智能电表的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

图1是本实用新型一种实施例的基于扩频通信的智能电表的结构示意图，所述基于扩频通信的智能电表包括电压采样电路11、电流采样电路12、电能计量电路13、控制电路14、存储器15以及扩频通信电路16。

具体地，所述电压采样电路11适于对用户的电网电压进行采样以获得电压采样信号，所述电流采样电路12适于对用户的电网电流进行采样以获得电流采样信号。对用户的电网电压和电网电流进行采样即对相线和中线的电压和电流进行采样，有两种方式：一种是采用互感器进行采样，另一种是直接进行采样。采用互感器进行采样即利用电压互感器和电流互感器分别来采集用户的电压信号和电流信号；直接进行采样则是用热稳定性高的电阻分压网络来取得电压信号，而用电阻温度系数非常小的锰铜片进行电流直接采样。本领域技术人员知晓两种采样方式的具体电路，在此不再对所述电压采样电路11和所述电流采样电路12进行赘述。

所述电能计量电路13与所述电压采样电路11和所述电流采样电路12连接，适于根据所述电压采样信号和所述电流采样信号获得有功功率瞬时值。进一步，所述电能计量电路13可以由集成电路以及相关的外围电路构成。在本实施例中，所述电能计量电路13包括AnalogDevices公司的AD7751集成电路，AD7751集成电路的第22引脚（引脚fc）以高频脉冲形式输出有功功率瞬时值。

所述控制电路14与所述电能计量电路13、所述存储器15以及所述扩频通信电路16连接，适于对所述有功功率瞬时值进行累加处理以获得电能数据，并将所述电能数据发送至所述存储器15和所述扩频通信电路16。具体地，所述控制电路14可以为单片机以及相关的外围电路构成。在本实施例中，所述控制电路14为ATMEL公司的AT89C51集成电路，AT89C51集成电路的T0、T1接口连接AD7751集成电路的第22引脚，对AD7751集成电路输出的高频脉冲进行累加计数以计算出有功功率和电能，并通过P1口和INT0引脚模拟SPI的接口电路，将有功功率和电能的串行数据通过此接口发送给所述扩频通信电路16。

所述存储器15可以通过SPI接口与所述控制电路14连接，适于存储所述电能数据。所述扩频通信电路16可以为INTELLON公司的SSCP300集成电路，其采用扩频载波通信技术，适于对所述电能数据进行扩频处理后耦合至电力线信道上。SSCP300集成电路的SDI接口连接AT89C51集成电路的P1口，实现与AT89C51集成电路的通信。本领域技术人员知晓SSCP300集成电路的外围电路，在此不再赘述。

本实用新型提供的基于扩频通信的智能电表，利用电力载波扩频通信技术实现了电能量参数测量、数据通信，提升采用电力线传输电能数据的抗干扰能力，突破传统的电度表概念，把用户电度表终端设计成一个智能化的综合性通信终端。需要说明的是，所述电能计量电路13、所述控制电路14以及所述扩频通信电路16并不限于本实施例提供的集成电路，也可以采用其他具有相同功能的集成电路替换，本实用新型实施例对此不作限定。

AD7751集成电路内部具有故障检测电路，在发生漏电或者窃电时AD7751集成电路的第19引脚（fault引脚）会产生一个高电平。图2是本实用新型另一种实施例的基于扩频通信的智能电表的结构示意图，与图1对应的实施例相比，本实施例的基于扩频通信的智能电表还包括与AD7751集成电路连接的发光二极管21。具体地，所述发光二极管21的阳极连接AD7751集成电路的第19引脚，所述发光二极管21的阴极接地。在发生漏电或者窃电时，所述发光二极管21进行发光报警。图3是本实用新型另一种实施例的基于扩频通信的智能电表的结构示意图，与图1对应的实施例相比，本实施例的基于扩频通信的智能电表还包括与AD7751集成电路连接的蜂鸣器31。具体地，所述蜂鸣器31的一端连接AD7751集成电路的第19引脚，所述蜂鸣器31的另一端接地。在发生漏电或者窃电时，所述蜂鸣器31进行发声报警。

图4是本实用新型又一种实施例的基于扩频通信的智能电表的结构示意图，与图1对应的实施例相比，本实施例的基于扩频通信的智能电表还包括与控制电路14连接的提示装置41。在本实施例中，所述控制电路14还适于在电能数据超过预设阈值时发送触发信号至所述提示装置41，所述提示装置41适于在接收到所述触发信号时产生提示信息。所述触发信号可以设置为高电平信号，也可以设置为低电平信号。所述提示装置41可以为发声装置、发光装置或者显示装置等，相应地所述提示信息可以为声音信息、光信息或者文字符号信息等。通过设置所述提示装置41，可以在用户用电量达到预设阈值时提醒用户节约电能。

图5是本实用新型再一种实施例的基于扩频通信的智能电表的结构示意图，与图1对应的实施例相比，本实施例的基于扩频通信的智能电表还包括与控制电路14连接的显示装置51，所述显示装置51适于显示电能数据，方便用户随时进行查看。需要说明的是，图4对应的实施例还可以与图2对应的实施例、图3对应的实施例或者图5对应的实施例结合形成新的实施例，图5对应的实施例还可以与图2对应的实施例或者图3对应的实施例结合形成新的实施例，本实用新型对此不作限定。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于扩频通信的智能电表，其特征在于，包括电压采样电路、电流采样电路、电能计量电路、控制电路、存储器以及扩频通信电路；

所述电压采样电路适于对用户的电网电压进行采样以获得电压采样信号，所述电流采样电路适于对用户的电网电流进行采样以获得电流采样信号；

所述电能计量电路与所述电压采样电路和所述电流采样电路连接，适于根据所述电压采样信号和所述电流采样信号获得有功功率瞬时值；

所述控制电路与所述电能计量电路、所述存储器以及所述扩频通信电路连接，适于对所述有功功率瞬时值进行累加处理以获得电能数据，并将所述电能数据发送至所述存储器和所述扩频通信电路；

所述存储器适于存储所述电能数据，所述扩频通信电路适于对所述电能数据进行扩频处理后耦合至电力线信道上。

2.根据权利要求1所述的基于扩频通信的智能电表，其特征在于，所述电能计量电路包括AD7751集成电路。

3.根据权利要求2所述的基于扩频通信的智能电表，其特征在于，还包括与AD7751集成电路连接的发光二极管。

4.根据权利要求2所述的基于扩频通信的智能电表，其特征在于，还包括与AD7751集成电路连接的蜂鸣器。

5.根据权利要求1所述的基于扩频通信的智能电表，其特征在于，还包括与所述控制电路连接的提示装置；

所述控制电路还适于在所述电能数据超过预设阈值时发送触发信号至所述提示装置，所述提示装置适于在接收到所述触发信号时产生提示信息。

6.根据权利要求1所述的基于扩频通信的智能电表，其特征在于，还包括与所述控制电路连接的显示装置，所述显示装置适于显示所述电能数据。