本发明专利技术涉及适用于智能电网的电能表，尤其是基于嵌入式CPU的智能电网监控装置。包括核心板和与其连接的控制板，其特点是，在所述核心板上安装有嵌入式CPU，以及与嵌入式CPU连接的存储器。本发明专利技术在嵌入式Vxworks操作系统的支持下，实现电表数据抄录、数据运算和处理、WCDMA-3G无线通信传输、负荷控制、以太网通信、USB通信、人机交互等功能。从而实现用户主站对用户用电信息的智能采集和负荷控制的等功能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及适用于智能电网的电能表，尤其是基于嵌入式CPU的智能电网监控装置。
技术介绍
随着市场化改革推进，数字经济发展，气候变化加剧，环境监管要求日趋严格以及各国能源政策的调整，电网与电力市场、客户之间的关系越来越紧密。客户对电能质量的要求逐步提高，可再生能源等分散式发电资源数量不断增加，传统的电力网络已经难以满足这些发展要求。为此，人们提出发展智能电网的设想，以实现传统电网的升级换代。国家对电网的改造及建设明显提速，按照加强智能电网建设的总体要求，保证智能电网建设规范有序推进，实现电力用户用电信息采集系统建设“全覆盖、全采集、全预付费”的总体目 标，规范统一用电信息采集系统及主站、采集终端、通信单元的功能配置、型式结构、性能指标、通信协议、安全认证、检验方法、建设及运行管理等条款要求和市场需求日益增加的推动下，迫切需要与之相配的智能化电能表。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种功能更强、安全程度更高、运行更稳定的基于嵌入式CPU的智能电网监控装置。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是。一种基于嵌入式CPU的智能电网监控装置，包括核心板和与其连接的控制板，其特别之处在于，在所述核心板上安装有嵌入式CPU，以及与嵌入式CPU连接的存储器。其中存储器是随机存储芯片和闪存芯片。其中还包括3G无线通信模块，该3G无线通信模块与控制板电连接从而与用户主站之间实现基于3G无线的双向通信。本专利技术在嵌入式Vxworks操作系统的支持下，实现电表数据抄录、数据运算和处理、WCDMA-3G无线通信传输、负荷控制、以太网通信、USB通信、人机交互等功能。从而实现用户主站对用户用电信息的智能采集和负荷控制的等功能。本专利技术采用基于AT91SAM9260⑶嵌入式CPU技术和嵌入式Vxworks操作系统技术为支撑的智能电网管理终端，其有益效果其一是通过基于AT91SAM9260⑶嵌入式CPU技术的硬件电路设计为运行嵌入式操作系统Vxworks创造了硬件基础；其二是采用多线程的编程方式解决了多任务执行、多数据处理的稳定性和实时性，改变了运行速度慢、故障率高、数据易丢失等缺点；还能够通过WCDMA-3G无线通讯和高速光纤网络通信功能，实时监测用户的用电情况和电网的运行情况，通过主站定制任务的监测和实时召测，可以分析用电情况和电网的运行参数；三是便于统计线损，能够实时抄回用户的用电量，以便准确的统计线损；四是采用国密SMl算法支持的专用ESAM电路，为参数修改和负荷控制报文进行加解密，保证控制的安全性 ’五是功能齐全、操作简单。附图说明附图I为本专利技术的逻辑原理框图。附图2为本专利技术在Vxworks操作系统支持下的运行原理图。具体实施例方式如图I所示，本专利技术由单相计量芯片、AT91SAM9260⑶嵌入式计算机、功率指示灯、报警指示灯、跳闸指示灯、LCD显示器、存储器、电源系统、继电器、红外接收发射管、RS485通信、以太网接口电路、USB接口等集成在一块PCB板上，以及一个可方便插拔的WCDMA-3G模块。整个PCB板装在一个阻燃的塑料表壳里，用自攻螺丝固定，罩壳与底壳通过螺丝固定在一起。本专利技术的电能表包括核心板和与其连接的控制板，在核心板上安装有嵌入式CPU， 以及与嵌入式CPU连接的存储器，其中存储器是RAM(随机存储)芯片和NAND FLASH(闪存)芯片。还包括3G无线通信模块，具体采用WCDMA-3G无线通信模块，该3G无线通信模块与控制板电连接从而与用户主站之间实现基于3G无线的双向通信。本专利技术利用WCDMA-3G无线通信模块和光线网络通信模块双通道传输数据，实现预付费和远程控制功能。传输的数据分为一般数据和加密数据，修改终端参数和控制负荷指令数据为加密数据，召测用户用电信息数据为一般数据，再传输的过程中不需要加密。采用了认证和加密的算法，数据安全性高。传输的过程为发送端将根据功能需要将数据加密后进行发送，接收端将收到的数据解密后再进行必要的操作，并对发送端发出确认数据通知操作成功或失败。比如主站要修改终端的运行参数，先将报文采用国密算法SMl加密后以明文加MAC的形式通过WCDMA-3G通信和光线网络通信模块双通道链路发送给智能电网管理终端，智能电网管理终端将收到的报文通过专用ESAM电路解密后判断操作内容，根据报文命令对自身参数进行修改。其次，主站根据用户用电信息需要对用户负载进行控制，采用同样的方法将命令发给智能电网管理终端，智能电网管理终端根据命令要求切断或接通用户负载。对于一般数据的传送，主站以明文的方式向终端发出请求，终端根据接收到的命令要求，回复相应的数据给主站。实现主站对用户用电信息的管理和用电状况的控制。本专利技术的工作原理是一是电能计量芯片采集电网实时参数，AT91SAM9260⑶嵌入式CPU通过SPI接口将计量芯片采集的数据进行分析、运算处理，并将分析处理后的数据保存在RAM区域和存储器内；二是AT91SAM9260⑶嵌入式CPU通过控制WCDMA-3G无线通信模块和光线网络通信模块，将收到的报文进行分类处理，若接收到的报文是参数修改命令或者负荷控制命令首先通过基于国密算法SMl的专用ESAM模块进行解密，让后做出相应处理并对主站进行报文回复；若接收到的报文是一般数据召测，终端按照命令要求对请求数据进行打包处理并通过WCDMA-3G模块或光线网络通信模块发送给主站。三是AT91SAM9260⑶嵌入式CUP通过RS485总线在DL/T645-2007多功能电表通信规约的支持下，对在线的多功能电表进行数据抄录。四是AT91SAM9260⑶嵌入式CPU通过点阵IXD将终端的运行参数和部分实时数据显示给现场用户。五是用户还可以通过键盘配合IXD显示和终端实现人机交互；六是用户还可以通过红外接口对终端信息进行修改。本专利技术中WCDMA-3G通信模块采用美国ENFORA公司的ENF0RA0306，与外围设计的单独的电源电路和电平转换电路配合组成了 WCDMA-3G通信功能，嵌入式CPU采用美国ATMEL公司出品的AT91SAM9260⑶AT91SAM9260⑶嵌入式CPU，主要根据计量参数记录表的所有事件、负责与外部存储器、ESAM模块和CPU卡及LCD驱动WCDMA-3G等模块进行数据传输，以及硬时钟RX8025T、月、日总结等功能管理。另外还有远程数据接收、发送LED指示灯，指示智能管理终端进行数据传输，主站管理系统通过WCDMA-3G通信网络可以对智能管理终端进行参数设置、预购电量写入、数据抄读等操作，智能终端也可以主动上报定制的任务及异常情况，对传输的数据采用了全新的认证、加密、校验等手段，数据传输的安全性高，传输可靠。本专利技术的主要特点如下 a)采用基于 ATMELE91SAM9260CU 的 AT91SAM9260CU CPU 和嵌入式 Vxworks 等先进技术，在多线程、多任务的编程理念的支持下，使智能管理终端处理并行处理复杂的任务成为了可能，大大的提高了 CPU的工作效率。CPU是以时间片的方式为进程分配CUP处理时间的，当一个进程以同步的方式去完成几件事情时，此进程必须完成了第一件事情以后再做第二件事，如此按顺序地向CPU请求完成要做的事情。在此单线程的工作模式下，如果把CUP看作是一共有本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于嵌入式CPU的智能电网监控装置，包括核心板和与其连接的控制板，其特征在于：在所述核心板上安装有嵌入式CPU，以及与嵌入式CPU连接的存储器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：南权，关海洋，杜佳平，
申请(专利权)人：宁夏隆基宁光仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：
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