探讨智能电表数据突变产生的原因及预防措施

朱瑾

摘要 随着现代化智能技术得发展，智能电表被逐渐应用于电力系统，发挥着智能化电能计量作用，然而在实际运用过程中由于受到多种因素的干扰，电能表数据则可能出现突变现象，从而影响电能表的计量准确性。本文分析了智能电表数据存储特点以及数据突变产生的原因并提出了科学的管控对策。

关键词 智能电表；数据突变；原因；预防对策

中图分类号 TM7 文献标识码 A 文章编号 2095—6363（2016）12—0073—02

智能电表的广泛运用提高了电网系统电能计量的智能化水平，为电能计量提供了全新的出路，然而，实际运转过程中也存在多种问题，其中数据突变是一项关键问题，要加大对数据突变问题的重视力度，分析其产生的原因，再对应采取预防性措施。

1智能电表数据存储特征分析

现阶段，智能电表通常采用EEPROM来存储数据，该存储器一般安装在电能表的主芯片，此芯片具有强大的功能，其中存储着一切关于电能表运转的各项参数。一般I²C总线来负责连接主控芯片与存储器，负责二者之间数据信息的传输，该线路在实际的信息传输中有以下特点：1）数据传输。通常将位作为最小单位，而且字节高低有前后之分，通常高位字节在低位字节之前，没有起始位，也没有奇偶校验，没有停止位；2）同一数据线的数据传输。数据从输入到输出都依赖于一条线路；3）主控芯片负责供应时钟信号（SCL），其频率通常达到200kHz～400kHz。系统运转的电压较低，低于2.5V，SCL的信号频率也要在100kHz以下，也就是说SCL的最高频率同存储器的电压之间存在着密切关联。

I²C总线在实际进行数据传输过程中，一般会对时序波形有着更高的要求，一旦时序波形不能达到预期要求则将造成所传输数据的错误。一般来说，SDA数据线负责传输一切数据，而且凭借控制命令来达到数据与字节的传输，然而，数据传输过程中可能遭到外界的干扰，而出现变化与波动，从而导致命令字节之间读与写的转换，由此带来数据的错误。

通过以上分析可以看出，SCL与SDA信号线中的上拉电阻如果阻值存在一定差异，则将造成两类信号线波形的动态变化，而且其上拉电阻的阻值如果设定不科学，也将造成二者管线中信号波形的浮动性失真，对数据信号的传输带来影响。

2智能电表数据突变的原因分析

根据I²C总线数据传输过程的深入剖析，一般能够得出以下几大原因导致了电能计量数据突变。

1）外界的不良干扰。主控芯片与存储器之间进行数据传输过程中，由于外来不良信号、信息等的干扰，会使得数据信息无法稳定、高效地传输，而且，实际的数据传输中，由于内外信息数据的强烈扰动，使得波形出现非正常变化，甚至处于失真状态，使得数据传输也陷入非常规状态。2）上拉电阻值不匹配。时钟信号与SDA信号线的上位电阻数值未能达成一致，无法有效配合，使得数据信息无法平稳、高效地被传输，而且超强的外部干扰性信号也将极大地影响数据的安全传输，造成数据传输混乱不堪。3）时钟频率与通讯频率超高。一般来说，存储器工作电压将极大地影響时钟信号频率，二者呈正比例关系，因此，在实际的程序设计过程中，如果时钟频率设定过高，一旦存储器电压发生波动，则将使得工作电压和频率之间不和谐，进而使得数据传输混乱不堪。同时，程序设计过程中，假设通讯频率较高，如果是新电能表，各项功能都稳定发挥，其芯片管脚则有着超强的驱动力，不会出现任何问题，然而，经过长时间使用，芯片会慢慢变得脆弱老化，则将造成驱动力下降，高频率则将带来负担，从而引发数据传输的矛盾和问题。4）软件设计问题。因为软件未能按照规定标准设计，使得主控芯片的RAM外溢，其中的相关数据也可能发生动态变化。

由此可见，存储器数据存在巨大的变化空间，各种不合理的操作都可能造成数据的动态变化，必须重视电能表数据突变问题。

3智能电表数据突变的预防措施

3.1优化改良硬件系统

对于电子式电能表来说，主控芯片是核心主体，要提高其质量，适合优先选择具有一定抗干扰能力的芯片，这样才能从根源上提高硬件系统质量，实际的芯片选择要重点把握好以下方面：优选正规厂家的品牌芯片，尽量选择低工作频率的工业性产品。

要注意提高电磁的兼容性，一般来说要在遵循设计理念的同时，认真设计PCB板，具体从以下方面做起：第一，控制I²C数据总线的长度，因为这样才能有效遏制线路遭受不良干扰；第二，禁止将电源线设置于EEPROM存储器之下，从而优化其抗干扰性能；第二，提升电路输入信号的信噪比，而且要选择高工作电压器件，以此来提升整个电路系统的抗干扰性能；第三，为了确保数据信息能够安全、稳定地传输，则应该于数据线路中优选小于10kΩ的上拉电阻，以此来提高线路信息传输效率；第四，为了确保电能计量设备在上电、下点过程中电平匹配达到统一性，尽量让主控芯片与存储器之间分享一个电源，这样才能预防数据线中点评变化时存储器发生误操作，而且要在电源中增设电解电容，这样才能确保电能计量设备掉电时数据能够及时被存入存储器内，而且要科学布设电源走线形状，环形不建议选择，要尽量控制噪音，同时，要确保计量芯片最大程度地接近采样回路。

3.2软件的合理设计

软件是智能电表运行的系统支持，软件设计的科学性在很大程度上影响着智能电表的和谐化运转，必须加大对软件的设计力度，控制智能电表数据突变。

1）监控主控芯片。主控芯片是软件系统的核心，也是电能表计量的基础，可以在其RAM中设置特殊字，由程序来负责对所设置的字节进行全方位监控，从而动态分析、研究RAM数据运行正常与否，有无动态变化现象。

2）严格校验与审查。智能电表数据出错是一个常见的问题，其预测也具有一定的难度性，为了不让错误数据带来负面干扰，最有效的方法就是让出错的数据能够及时回归到正确状态，对此一方面要不断完善通用软件设计，另一方面则要重点审核校验来自于主控芯片中的数据信息，在对RAM内电量进行正式累计前应该实施查错处理，以此来确保获得正确的数据。

3）BCD码校验。一般来说电量数据、时间数据等都是以BCD码的格式出现，可以凭借对BCD码的校验来分析数据信息是否处于准确、科学状态。经过反复校验能够及时发现数据中存在的问题。

4）研究数据是否科学有效。电量数据、时间数据一般逐个、逐层累加，必须明确数据的有效性标准，从而研判数据是否科学有效。正常的数据校验模式下，如果RNM数据未能同EEPROM数据保持一致，二者之间存在较大差距，其差值已经超出了规定的范围，则意味着此数据是不科学数据，失去效用。

5）备份数据。既要及时审查、校验电量数据，同时，也要做好数据备份，这样才能为数据的恢复处理创造便利、提供依据，通过数据的备份往往能够控制数据在存储器内缓存过程中可能发生的意外问题。

6）把握好数据操作时机。因为各类电气器件有着自身的工作电压，对此，应该在数据操作前来适度地拖延相关操作，以此来控制错误信息的出现。

4结论

智能电表最显著的优势在于智能化功能，能够达到供电企业与用户间信息的智能化交流与互动，智能电表势必要成为电力计量领域一项关键而重要的技术，由于智能电表不断更新换代，其功能和性质也趋向于完善，然而，数据的动态突变也值得重视，要从多方面分析数据突变的原因，并及时采取措施从软件、硬件两大方面来优化提高智能电表的运行水平。endprint