（广东电网有限责任公司湛江供电局524000）
摘要：智能电网的建设和智能配电网的发展对高级量测体系中的计量终端提出了新的应用需求，基于电能计量的新型智能终端设计，不仅要满足基本要求，更应成为计量系统的智能中枢。新型智能终端不仅有计量采集数据集中和上传的功能，同时也要保证这种功能的高效性和可靠性；也应能通过接收到的采集终端的相关数据来判定采集终端是否出现故障，实现简单故障的自动识别和诊断；自带的通信组网技术将为实现多种能源计量体系的信息联网做好准备，使之成为多种能源计量系统可用的信息中继路由。
关键词：电能计量；终端；智能
引言
伴随着国内智能电网的发展，面向智能电网的高级计量体系逐步成为智能电网建设的焦点。计量终端是高级量测体系的重要组成部分，其在电力系统中具有广泛的应用。
计量终端通常具有电能计量、电量抄读、负荷控制、数据传输、事件记录、故障报警等多种功能，其在电能计量、电力系统运行监控等领域具有举足轻重的作用。常见的计量终端有居民低压集抄终端，也就是集抄系统的集中器；或者针对配变系统的监测计量终端等。
现阶段电力计量系统的发展，对采集的用户用电数据或对系统的监测数据等的传输的可靠性和高速性要求越来越高；管理平台与采集终端的通信指令交流的可靠性要求也越来越高；电力计量终端型号不统一的问题较为突出，严重影响区域性电力计量系统统一管理平台的建立；同时，将个人用户的多种能源抄表系统如电表、水表、煤气表等逐步实现统一化，实现多能源的远程集中式抄表系统，形成家庭能源智能化管理也是未来计量系统发展的必然选择。
1设计基础
现有的计量终端，其运行的兼容性、功能的扩展性以及信息传输的实时性、可靠性等已不足以满足当前电能计量系统发展的需求。基于电能计量的新型智能终端，将会给出一个统一的计量终端硬件架构标准、基于该硬件架构的强大的软件系统平台以及新的计量终端组网技术，可实现对数据资源的多种处理功能，实现数据传输的路径自适应选择。新型智能终端将有助于提高数据传输速度，改进对采集终端的检测控制，提升对表记数据的成功读取率，得到更完整的用户用电数据；有助于实现对集抄系统各种故障的自动识别和诊断，降低集抄系统的运行和维护成本；有助于实现计量终端组网能力，保证数据传输信道的可靠性。
在AMI体系构造和通信规约的基础上，综合利用检测技术、计算机嵌入式技术和信息技术的最新研究平台，以开发新型的计量终端设备，实现电力计量表计、采集终端的灵活接入、仪表故障的自动识别、诊断，提高集抄系统的现场安装、运行以及维护的效率。
2架构设计
新型智能终端装置的硬件设计和基于硬件的软件系统开发，以及终端测试平台开发等三大块。
2.1计量终端的硬件标准化和模块化设计
随着计量终端的发展，更新换代越来越快，更新周期越来越短，在解决越来越短的计量终端供货期，设计具有通用化的、可扩展的计量终端硬件架构是一种可行的解决方案。新的计量终端在设计通用模块的基础上，运用高速总线技术，保留专用模块和扩展模块的接口，便于进行功能扩展和数据处理。
计量终端装置的硬件设计上应主要包括数据分析处理部分、数据传输、通信以及显示等部分。采用ARM+DSP架构，以及CAN总线协议；而处理芯片则选用可移植μC/OS-II系统的高性能stm32f103zet6芯片，增加按键、显示以及存储单元，用于进行数据存储和人机交互操作；同时可加入多种的通讯接口，包括以太网通讯、载波通讯，GPRS通讯、RS485通讯、RS232通讯等，以支持多种通讯模式，以zigbee技术组网模块进行与其他计量终端的通信组网测试。
在具体实现上，新型智能终端按层次细分到显示、处理器、按键、储存等通用模块单元，同事考虑到物联网和智能配电网的未来发展方向，预留了电力载波、485、WIFI、ZIGBEE等通信拓展模块单元，使计量终端更加容易实现柔性改装，满足不断更新产品的发展要求。
计量终端的硬件架构即以图1所示来搭建，各主要模块中的子模块可按需求自由组合接入。各模块接口的形式和规格确定下来，可形成接口标准，各模块硬件电路的尺寸和驱动电路的元器件参数也都可确定，从而形成具有模块化、易接入和可替换等特点的新一代计量终端硬件设备标准。
图1硬件设计框图
2.2基于计量终端硬件架构的软件系统开发
由于计量终端需处理和存储的数据量的增加，原有的小型无系统的处理芯片已不再适合于本项目的需求，考虑在高性能的stm32f103zet6芯片上内置μC/OS-II系统来对实现对多个任务的同步处理。
μC/OS-II是一种基于优先级的抢占式多任务实时操作系统，包含实时内核、任务管理、时间管理、任务间通信同步（信号量，邮箱，消息队列）和内存管理等功能。它可以使各个任务独立工作，互不干涉，很容易实现准时而且无误执行，使实时应用程序的设计和扩展变得容易。
基于μC/OS-II系统的计量终端软件系统，将含有不同模块接口的底层驱动，可实现同时支持10个以上的可编程计算任务，将实现计量终端的显示、指令通信、数据打包上传等传统功能以及对新接入采集终端或智能电表的自动识别功能，也可实现多种数据处理功能，如故障数据分析与故障初步诊断、不同格式的数据导出等。
2.3终端测试平台的开发设计
测试平台开发设计成一种模拟电能计量系统管理平台的软件。其包括快速便捷的操作系统、简洁明了的人机交互界面以及计量采集数据的接收存储设备，配备多种通讯接口，能进行用户电能数据接收、故障数据分析和电力计量系统通信指令的下达，以便对研发的新型计量终端进行全面的测试。
通信测试软件平台应具有良好的人机交互界面，可与计量终端进行指令通信以便查询和读取到任意的采集器、采集终端的ID和运行信息，以及接收计量终端上传的故障（疑似）信息并对计量终端给出相应的反应指令。在应用软件侧可通过向计量终端发出相关指令，来读取由计量终端所获取的各能源采集终端采集到的用户各种能源的使用信息，测试计量终端对大量数据处理的反应速度。
测试平台软件设计应遵循面向对象的设计思想，以对计量终端各种功能的测试要求为基础来描述软件功能，通过封装软件功能模块的名称、属性、通讯接口，确保系统的稳定性、可修改性、可重用性，便于增加对计量终端的测试项以及对计量终端的准确测试。
3、预期应用
基于电能计量的新型智能终端设计开发，可以提高计量部门读取用户表记数据的成功率，实现集抄系统管理平台对集抄系统故障的自动识别和诊断，提高集抄系统的运行和维护效率；有助于用户的各种用电信息的高速和可靠的传输和与管理平台的交互，为企业经营决策提供依据，为电网调度提供参考。同时，该项成果所提供的软件系统管理策略以及组网技术有助于实现多种能源计量终端的组网，实现更坚强的数据传输网络；或者多种能源计量终端的统一，即一个计量终端即可实现多种能源表记数据的集中读取和传输，有助于增强可靠性和降低能源企业的运行成本，为能源互联网的建设提供有力支撑。
4、结束语
新型的高速、可靠的智能计量终端可显著降低电网公司对集抄系统的运行维护成本，提高用电数据的采集效率，为电网公司带来直接的经济效益。新的终端硬件架构标准将成为终端未来发展的标准之一；对终端内数据资源的计算管理策略，有助于增强数据传输的可靠性，实现对终端数据更复杂的操作；新的通讯组网技术有助于实现多种能源计量终端的相互连接，保证数据传输的可靠性；更有助于未来整合各类能源数据，为能源互联网的建设提供有力的支持，获得较大的社会效益和经济效益。
参考文献
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