刘中意
（武汉理工大学，湖北武汉430075）
摘要：随着社会的不断发展，人们用电的需求也越来越高，供电部门供电紧张，供需不平衡，电能浪费的现象时有发生，自动需求响应技术作为解决这些问题的可靠手段，这几年得到飞速的发展，本文着重于自动需求响应模型的构建，结合电力线载波技术设计了一种适用于ADR通讯系统的智能电表，实现对家庭负荷的柔性控制。
关键词：智能电表自动需求响应电力线载波
引言
需求响应（DemandResponse，简称DR）即电力需求响应的简称，是指当电力批发市场价格升高或系统可靠性受威胁时，电力用户接收到供电方发出的诱导性减少负荷的直接补偿通知或者电力价格上升信号后，改变其固有的习惯用电模式，达到减少或者推移某时段的用电负荷而响应电力供应，从而保障电网稳定，并抑制电价上升的短期行为。而要想实现数据的实时准确，就必须有可靠的能实时传输用电信息和电价的新型智能电表作为依托。
1自动需求响应模型构建
供电部门供电紧张时刻将节电通知通过DR服务器以载波输电线为传输媒介发送给家庭或企业，智能电表接收信号后对家庭的可控负载进行控制，以达到减小负荷缓解电网压力的目的。通讯示意图1所示如下。
2智能电表设计
所谓智能电表，就是应用计算机技术，通讯技术等，形成以智能芯片为核心，具有电功率计量计时、记费、与上位机通讯、用电管理等功能的电度表。
2.1电力线载波通讯技术
电力线通信技术是指把载有信息的高频加载于电流，利用既有电力线进行传输，通过调制解调器将高频信号从电流中分离出来，传送给接收端，以实现信息传递。利用电力载波通信技术，系统网络无需另外布线，降低了成本。电力网是覆盖范围最大的网络，只要是接入电力线的电力设备就能进行通信，这种综合利用早已成为世界上所有电力部门优先采用的特有通信手段。电表作为家庭与电网之间的用电枢纽运用这种技术在适合不过。
2.2主要硬件部分
结合电表的基本功能和需求响应和载波通讯的使用设计出智能电表原理结构图如下图2所示。
2.1.1控制单元
32位电能计量IC的恩智浦EM773FHN33是一个基于ARM的Cortex-M0，低成本，32位，电能计量IC。它运行在48兆赫，并配有嵌套向量中断控制器，串行线调试，32KB的闪存和SRAM的8字节。在其外围有多个接口能够进行用电数据计量和功率计算。
2.2.2载波模块
载波模块作为信号接收和转化的中间环节，直接与低压输电线相连，它从输电线段将前端机传递的高频信号解调出来，转化成对应的需求响应信号，经过DR处理器和主控制单元处理。电表做出反应后，要传达的信息也通过载波模块将信号调制转化加载到输电线上，传输到前端机。
2.2.3DR处理器
为了实现需求响应，DR处理器能够实现对家庭负载的实时监控与输出的控制，单片机作为主要芯片。能够与主控制模块实现信息交流。当接收到发电厂节电通知后，能够根据家庭的用电状况，适当的关闭部分电器和降低一些电器的功率。以达到减小电网负荷的目的。实现用户与电网的实时供需平衡而且更经济和谐。
2.2.4LCD模块
作为智能电表的显示模块，它能显示个部分的用电数据。同时对于电网的需求响应，LCD也会将实时用电单价显示出来，供用户查看。
3系统软件设计
系统的软件设计用C语言和汇编完成，实现对信号的采集处理判断，对相关电平的高低控制，用电数据记录和显示输出，各种负载负荷控制指令的发出。对于智能电表的不同工作状态，程序结构和算法也有多种，需求响应时主要实现的功能流程图3如下。
4结语
本文结合OpenADR通讯协议在我国发展的实情，提出了一种适用于需求该通讯协议和电网发展需求的智能电表设计，并且以电力线载波通讯作为信息传播媒介。从其实用功能出发，进行了各个模块的设计。从数据传输方式上看更经济便利，与普通电表相比较，功能更强大，能对电网的要求实时做出回复，既减小电网负荷又能经济用电。
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作者简介：刘中意（1994.9），男，湖北省随州市人，武汉理工大学电气工程及其自动化专业本科生