集中式智能电表的抗干扰设计

为了提高集中式智能电表的抗干扰性能，在设计中综合采用了硬件和软件措施：硬件上主要选用MAX691A电源监控和看门狗电路；软件上主要采用了数据校验、备份，插入空操作和软件陷阱等方法。经实践检验，该系统具有很好的安全性与可靠性。

关键词：智能电表 单片机 抗干扰

引言

目前，我国绝大多数城乡居民用电抄表还采取人工方式。这种落后的方式，消耗大量的人力、物力，而且采集数据的时间跨度大，准确度低。因此，国家有关部门规定以后将逐步用自动抄表系统取代人工抄表。但是这样以来，传统的机械电表在性能上就不能适应要求。因此我们采用单片机自动测控技术，设计了一种既能独立使用又能面向自动抄表系统的集中式智能电表。为了使其长期稳定、安全可靠地运行，必须进行全面的系统抗干扰设计。下面就将有关内容作以介绍：

系统抗干扰设计的必要性

由于集中式智能电表工作于居民住宅区内，很容易受到系统内、外各种电气和电磁干扰，其中以供电系统干扰为主。在家用电器中，许多为电感性负载，它们的快速切换会对电网产生噪声干扰，进而可能导致单片机数据混乱或死机，规律如下：

（1）干扰脉冲的幅度较小时，对单片机基本无影响；

（2）干扰脉冲的幅度较大时，使单片机复位；

（3）干扰脉冲的幅度较大，且瞬间有很多脉冲，可能导致单片机数据混乱或死机。

智能电表要求长年连续地挂网运行，运行中出现的任何异常现象（数据混乱、死机等）均要求其能安全恢复，故对抗干扰要求很高。如果不采取有效的抗干扰措施，系统在运行过程中，当遭遇到较强的干扰信号时，其性能的可靠性与运行的安全性均会降低，会给用户、物业管理或电业部门造成较大的经济损失，甚至导致经济纠纷。

抗干扰设计的基本原则是：抑制干扰源、切断干扰传播路径、提高敏感器件的抗干扰性能。由此可见，要确保该智能电表系统运行安全可靠，一个重要的环节就是进行单片机系统的抗干扰设计，主要包括硬件抗干扰和软件抗干扰两个方面。

系统抗干扰设计

1．硬件抗干扰设计

电量信号的采集和输出部分采用光电耦合器，光电耦合器的一次侧和二次侧是电绝缘的，因此对地电位差干扰有很强的抑制能力，同时也具有很强的抑制电磁干扰的能力。电源在向系统提供电能的同时，也会把干扰噪声直接由供电端加在控制电路上，而单片机的复位线、中断线等控制线，最易受到这种外界噪声的干扰，因此必须采取一定措施来加以抑制、消除这种干扰。具体方法为：加屏蔽罩、隔离变压器、磁环和π形滤波电路等，但这些只能使干扰脉冲的数量和幅度有所减少，难以从根本上解决。所以，还必须使用单片机专用的电源监控芯片，提高敏感器件的抗干扰能力。