基于半導體的單相遠程費控智能電表設計

1.6液晶顯示

國網(wǎng)智能電表要求電表能夠支持液晶LCD顯示運行信息。顯示模塊采用上海復控華龍公司的HL9576 LCD顯示驅動(dòng)芯片，功耗低，同樣采用I2C接口，通過(guò)SDA腳和SCL腳與2B8的引腳相連，接收2B8下發(fā)的顯示數據來(lái)驅動(dòng)液晶顯示屏顯示。通過(guò)液晶上的各種顯示字符組合來(lái)顯示電表各種運行信息，從而方便用戶(hù)使用。

1.7電源模塊

由于智能電表要求能夠停電喚醒，智能電表的電源供給：一是由火線(xiàn)和零線(xiàn)的主電壓提供電源，另一部分是由在主電源無(wú)效的情況下提供備用鋰電池電源，以滿(mǎn)足電表MCU、時(shí)鐘芯片和液晶顯示的需要。

1.8輸出模塊

與以前使用的電能表不同，智能電表輸出的LED指示燈的功能也不相同。拉閘指示燈用來(lái)指示用戶(hù)負載的切斷與否，報警指示燈用來(lái)指示電表運行中發(fā)生的異常，電表運行脈沖指示LED用來(lái)指示用戶(hù)用電，脈沖輸出用來(lái)校表及計量，脈沖輸出的電路和多功能口輸出電路由普通I/O加光耦隔離實(shí)現。

1.9 ES AM模塊

ESAM安全模塊的應用是和各種專(zhuān)用或通用智能設備相關(guān)的，對于所有需要身份認證、數據加密/解密、安全存儲、通訊保密等較高數據安全要求的產(chǎn)品和應用系統，ESAM嵌入式安全控制模塊都可以發(fā)揮其獨到的安全控制作用。

對于單相遠程費控智能電表而言，電費的計算在遠程售電系統中完成，表內不存儲、顯示與電費、電價(jià)相關(guān)的信息。電能表接收遠程售電系統下發(fā)的拉閘、允許合閘、ESAM數據抄讀指令時(shí)，需通過(guò)嚴格的密碼驗證及安全認證?？梢?jiàn)，在智能電表中ESAM模塊只負責完成安全認證和數據的存儲，此模塊可在國家電網(wǎng)公司設置完畢后，提供給表廠(chǎng)安裝在智能電表中。今后的數據存取以及密鑰的安全認證過(guò)程都在遠程主站系統與智能電表中的ESAM模塊之間進(jìn)行，與表中的微控制器無(wú)關(guān)，微控制器仍然由表廠(chǎng)負責設計，完成智能電表的功能。這樣既實(shí)現了系統的安全性由運行管理方控制，又不妨礙表廠(chǎng)繼續發(fā)展和完善智能電表的功能和性能。是一種較為理想的方案。

2系統工作原理

2B8實(shí)時(shí)檢測系統供電的狀態(tài)，當上電檢測模擬端口檢測到外部220 V供電時(shí)，系統啟動(dòng)內部主時(shí)鐘全速運行，通過(guò)SPI口與計量RN8209通訊，實(shí)時(shí)讀取電表運行的狀態(tài)內容，如實(shí)時(shí)電壓、電流值、功率、功率因數等，并判斷是否在正常工作范圍內，如出現異常，通過(guò)I2C與RX8025T通訊，讀取此刻時(shí)間，然后將這些數據通過(guò)I2C通訊存儲到24LC512中，以備主站系統查詢(xún)，同時(shí)報警指示燈報警，通過(guò)I2C通訊將實(shí)時(shí)數據傳輸到HL9576內并顯示在LCD液晶屏上。智能電表運行過(guò)程中，不斷讀取RX8025T的時(shí)間值，來(lái)判斷是否可進(jìn)入下一費率時(shí)段運行，進(jìn)行時(shí)段投切。

當智能電表接收到紅外或485通訊信道下發(fā)格式DL/T645—2007的命令數據，電表通過(guò)規約解析，通過(guò)I2C通訊讀取24LC512中的數據，打包后通過(guò)紅外或485通訊信道上傳。如485通訊信道接收到遠程主站系統下發(fā)的加密費控命令，2B8會(huì )將此數據傳送給ESAM模塊進(jìn)行解密分析，成功后返回給2B8，通過(guò)命令分析2B8執行相應的費控操作。外部220 V供電消失后，系統電源切換到備用鋰電池電源，關(guān)閉內部高速時(shí)鐘，啟動(dòng)低速時(shí)鐘，關(guān)閉外圍功能，進(jìn)入低功耗工作狀態(tài)。

3結語(yǔ)

這款基于RENESAS半導體的單相遠程費控智能電表設計，能根據不同的時(shí)段設置，實(shí)現電能分時(shí)計量，存儲大量電表運行數據，便于智能電網(wǎng)的運行分析，采用RS485串行通訊，實(shí)現電量自動(dòng)回抄，實(shí)時(shí)校時(shí)，接收遠程主站系統下發(fā)的費控命令，經(jīng)EASM驗證實(shí)現費控功能。