电能表中通讯接口电路的设计以及实现
电能表中通讯接口电路的设计以及实现
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随着电力和电子产业的蓬勃发展,及用户和电力公司对电能表的要求愈来愈高,电能表作为用户和电力公司交易平台,其作用至关重要。电能表作为衡量电能的计量仪器,其技术性要求很高,既要求精确、更要求稳定,并保证长期可靠运行,并且随着我国电力市场的逐步建立和完善,电力系统越来越复杂,作为电力系统重要组成部分的电能表受到了越来越多的关注。为了满足各方面的需求,电能表设计也朝着复费率、精确计量、智能化和网络化的方向发展,在工业用户的电力系统中,电能表从性能上还要满足恶劣的工作环境,电压高、电流大、负荷重等条件。但我国早先普遍使用的感应式电表存在精度差、功耗大、受谐波影响大等问题,在用电计费上给国家带来了很大的损失。随着电子技术发展和现代电力应用,电能表专用计量芯片如ATT7022B、A TT7022C也随即而出,从某种程度上提高了电能计量精度,简化了电度表设计结构,功能上也得到了更多的扩展。但是为了提高电力管理部门工作效率,实现远程控制、自动抄表等,那么高精度智能电能表才是今后市场的迫切所需。
本系统采用专用计量芯片来检测电信号,配以微控制器(MCU)编程实现多种功能。检测部分由精密电流互感器、电压互感器和外围处理电路组成,从而得到电流、电压、频率、相位等电网的实时参数,经计量芯片ATT7022B处理,并使用FPGA实现其通信,将计量得到各种电网参数进行处理和相应的存储,最后通过液晶显示屏显示或通过通信模块(RS-485或红外)进行远程通信和红外抄表。
1.SPI通信接口
本论文设计的SPI接口电路连接可以参考图1,ATT7022B的SPI通信格式是相同的,8位地址,24位数据,MSB在前,LSB在后。CS为片选,允许访问串口的控制线,CS由高电平变为低电平是表示SPI操作开始,CS由低电平变为高电平时表示SPI操作结束,所以每次操作SPI 时CS必须出现下降沿,CS出现上升沿时表示SPI操作结束;DIN为串行数据输入,用于把用户的数据(如数据/命令/地址等)传输到ATT7022B;DOUT为串行数据输出,用于从ATT7022B寄存器读出数据;SCLK为串行时钟,控制数据移出或移入时串行口的传输率,上升沿放数据,下降沿取数据。SCLK下降沿时将DIN上的数据采样到ATT7022B中,SCLK上升沿时将ATT7022B的数据放置于DOUT上输出。
SPI读操作时序图如图2。ATT7022B的计量参数以及校表参数寄存器是通过SPI
提供给外部FPGA来进行处理。
其命令格式为
7 6 5 4 3 2 1 0
Bit7:0表示读命令,用于读取A TT70
22B的计量及校表寄存器。
Bit7:1表示写命令,用于更新校表数据。
Bit6…0:表示数据地址,可参考数据输出寄存器。
SPI读工作过程中,通过SPI写入一个8Bits的命令字之后,需要一个等待时间,然后才能通过SPI读取24Bits的数据。在SCLK低于200kHz时,可以不需要等待;当SCLK频率高于200kHz时,则需要等待大约3us。
SPI写操作时序图如图3。外部处理器可通过SPI对ATT7022B的校表寄存器进行写操作。
其命令格式为
7 6 5 4 3 2 1 0
Bit7/6:1 0表示写命令,用于更新校表数据寄存器。
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; Bit7/6:1 1表示写入特殊命令字。
Bit7: 0表示读命令,用于外部处理器读取ATT7022B的计量数据。
Bit5…0:表示数据地址,可参考校表寄存器。
SPI写工作过程中,通过SPI写入一个8Bits的命令字之后,不需要一个等待时间,
继续通过SPI写入24Bits的数据即可。
2.实验及其结果
校表是对各相电流增益、电压增益、功率增益、相位进行补偿,功率增益不要分段。相位校正可根据精度要求,考虑分段或不分段进行。分段是按电流的大小来分,对相位校正,最多可分五段进行。A TT7022B做软件校表时,一般来说电压、电流校正,启动电流设置,断相阈值电压设置,均没有顺序上的要求,但在进行功率增益校正时,应先设置合相能量累加模式(这个步骤也可省去,直接使用缺省值)、电压通道ADC增益和高频输出参数,这是功率校正的条件,而后先作功率增益校正,再进行相位校正,相位校正是在完成功率增益校正后进行的。所有校正都是在相应的校表寄存器参数为零的条件下进行的。
电能表主要功能是计量有功无功电量,对其精度的测试是判断产品是否满足设计要求首要条件,常用的测试方法是用精度更高的表(称作标准表)做参考,观察其与标准表的误差有多大,并把误差大小作为判断其合格与否的重要参数,图 4 为误差测试图,该实验主要是对有
功、无功、电压、电流、频率等参数进行测试。这些数据都通过SPI通讯接口传输出来。所以只要能正确获得相关参数数据,那么就能验证SPI设计的正确性。
精密电源台提供电压、电流分别给电能表与精度为万分之五(0.05级)的标准表,通过标准表可测试有功、无功功率的误差。通过电能表LCD显示器可读取电压、电流、频率值,并与电源显示的标准值进行比较,计算出误差。对电压、电流、频率的测试过程是:读取电源台显示的电压、电流、频率值,同时通过LCD读取电能表显示的电压、电流、频率值,将测试的数据计算出相对误差与绝对误差。因以前没有电能表显示电压电流值的国家标准,根据1级表的概念,电压、频率的相对误差应小于1%,由于电流属于电能中变化范围非常宽的参数,对其小信号的判断不能按上述办法,根据经验,电流的绝对误差应小于0.1安培。表1记录了电压的测试结果,按照上述判断依据,电能表显示的电压值满足标准要求。而且也表明本文所设计的SPI工作稳定可靠。
3.结论
本文提出在电能表设计中使用FPGA实现电能表内部数据显示在外部显示其的方法,通过整机调试实验证明,该方法可行并且实用。本论文为进一步使用FPGA替代MCU来实现电能表的功能控制及通讯控制做了开拓性的研究,为进一步实现更高速的电能表的控制系统研究另辟了一条研究方向。
智能电表的设计
四川理工学院 课程设计书 学院计算机学院 专业物联网工程20121班 课程无线传感器网络 题目现代小区智能电表课程设计 教师符长友 学生胥玉环刘依粒胡伟杰宋治桦设计时间：2014年7月5日至2017年7月11日
前言 近年来，在低碳经济、绿色节能及可持续发展思想的推动下，如何进一步提高电网效率，积极应对环境挑战，提高供电可靠性和电能质量，完善电力用户服务，适应更加开放的能源及电力市场化环境需要，对未来电网的发展提出了更高的要求。智能电网的概念应运而生并成为全球电力行业共同研究和探讨的热点，支撑中国乃至全球智能电网的将是通信技术、信息处理技术和控制技术。智能电表作为智能电网建设的重要基础装备，加快智能电表产业链整合，促进其产业化，对于电网实现信息化、自动化和互动化具有支撑作用。基于以上分析，本文研究旨在基于AT89C51单片机的智能电表的设计。 本次设计基于单片机AT89C51是以微处理器或微控制器芯片为核心的可以存储大量的测量信息并具有对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力的仪器。一般具有自动测量功能，强大的数据处理能力，进行自动调零和单位换算功能，能进行简单的故障提示，具有操作面板和显示器，有简单的报警功能。 本文主要包括以下三个方面的工作： (1)智能电表的设计背景、优点及发展现状 本文首先分析智能电表的设计背景，其次讨论智能电表的优点及相关的应用。 (2)智能电表的硬件和软件实现 分析智能电表应该具备的功能，给出该仪表的总体设计框图；详细讨论了该电路的核心芯片选取、数据采集电路的设计、通信电路及输入输出系统的实现并给出了核心芯片．AT89C51的详细参数；使用结构化程序设计手段，利用单片机C语言程序实现按键的扫描并处理程序、数据的采集及后续的算法程序、红外或RS485通信方式的自动抄表程序、CPU卡的读写操作程序以及段式LCD的显示驱动程序。 (3)设计的结论分析、不足及未来的展望 阐述了设计的测试结果并对结论进行了分析，给出了设计中的不足之处，并提出了将来的修改意见及改进之处，对智能电表的未来进行展望。
电表通讯规约(2005)
电子式三相多功能电能表通信规约 该通信规约是参照《中华人民共和国电力行业标准（DL/T 645—1997）》多功能电能表通信规约（1998—02—10发布，1998—06—01实施）而制定的。 1.1 字节格式 每字节含8位二进制码，传输时加上一个起始位（0）、一个偶校验位和一个停止位(1)共11位。 其传输序列如图1。D0是字节的最低有效位，D7是字节的最高有效位。先传低位，后传高位。 起始位 8位数据偶校验位停止位 图1 字节传输序列 1.2 帧格式 帧是传送信息的基本单元。帧格式如图2所示。 图2 帧格式 1.2.1 帧起始符68H：标识一帧信息的开始，其值为68H=01101000B。 1.2.2 地址域A0~A5：地址域由6个字节构成，每字节2位BCD码。地址长度为12位十进制数，低地 址位在先，高地址位在后。当地址为999999999999H时，为广播地址。 1.2.3控制码C：控制码的格式如下所示。
D7=0：由主站发出的命令帧 D7=1：由从站发出的应答帧 D6=0：从站正确应答 D6=1：从站对异常信息的应答 D5=0：无后续数据帧 D5=1：有后续数据帧 D4~D0：请求及应答功能码 00000：保留 00001：读数据 00010：读后续数据 00011：重读数据 00100：写数据 01000：广播校时 01010：写设备地址 01100：更改串口通信速率 01111：修改密码 10000：最大需量清零 11001：厂家保留 11010：厂家保留 1.2.4 数据长度L：L为数据域的字节数。读数据时L≤200，写数据时L≤50，L=0 表示无数据域。1.2.5 数据域DATA：数据域包括数据标识和数据、密码等，其结构随控制码的功能而改变。传输时发 送方按字节进行加33H处理，接收方按字节进行减33H处理。 1.2.6 校验码CS：从帧起始符开始到校验码之前的所有各字节的模256的和，即各字节二进制算术和，不计超过256的溢出值。 1.2.7结束符号16H：标识一帧信息的结束，其值为16H=00010110B。 2.传输 2.1传输次序 所有数据项均先传送低位字节，后传送高位字节。 2.2 传输响应
智能电能表与用电信息采集装置安装典型设计分解
四川省电力公司 智能电能表及用电信息采集装置安装 典型设计 第1章概述 1.1 目的和意义 1.2 主要原则 坚持效益与节约相结合的原则。要兼顾技术性和经济性，注重推广应用典型设计的安全效益、社会效益，又要注重经济效益，节约投资成本，便于集中招标采购，防止过分追求高配置。 坚持实用性与先进性相结合的原则。要采用成熟的技术和可靠的设备，确保设计方案的实用性，同时又要推广应用新技术，鼓励设计创新，确保设计方案的前瞻性。 坚持普通性与典型性相结合的原则。既要综合考虑不同地区的实际情况，面对不同规模、不同形式、不同外部条件，在公司系统中具有广泛的适用性；又要保证方案具有一定的代表性和典型性，能够指导公司系统的设计和建设。 坚持统一性与灵活性相结合的原则。既要保证设计标准统一，生产标准统一，又要保证模块划分合理，接口灵活，组合方案多样，增减方便，便于使用。 1.3 设计依据 GBl208－2006 电流互感器 GB 3906－20063.6—40.5kV 交流金属封闭开关设备和控制设备 GB7251.1－2005 低压成套开关设备和控制设备第一部分；型式试验和部分型式试验成套设备 GB 7251.3－2006 低压成套开关设备和控制设备第三部分：对非专业人
员可进入现场的低压成套开关设备和控制设备一配电板的特殊要求GB/T7267－2003 电力系统二次回路控制、计量屏及柜基本尺寸系列 GBl0963.1－2005 家用及类似场所用过电流保护断路器第1部分：用于交流的断路器 GB/T 14048.2－2001 低压开关设备和控制设备低压断路器 GB/T 14048.3－2002 低压开关设备和控制设备第3部分；开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器 GB/T 16936 电能计量柜 GB/T17201－2007 组合互感器 GB/T17215.321－2008 交流电测量设备特殊要求第21部分；静止式有功电能表(1级和2级) GB/T17215.322－2008 交流电测量设备特殊要求第X部分；静止式有功电能表(0．2S级和0．5S级) GB/T17215.323－2008 交流电测量设备特殊要求第23部分：静止式无功电能表(2级和3级) GB 50058－1992 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 DL/T448－2000 电能计量装置技术管理规程 DL/T614－2007 多功能电能表 DL/T645－2007 多功能电能表通信协议 DL/T698.31 用电信息采集与管理系统用电信息采集终端通用要求 DL/T698.32 用电信息采集与管理系统厂站终端特殊要求 D12T698.33 用电信息采集与管理系统专变采集终端特殊要求 DL/T698.34 用电信息采集与管理系统公变采集终端特殊要求 DL/T698.35 用电信息采集与管理系统低压集抄终端特殊要求 DL/T825－2002 电能计量装置安装接线规则 JB/T 5777.2－2002 电力系统二次回路控制及计量屏(柜、台)通用技术条件JGJ l6－2008 民用建筑电气设计规范 JJG 1021－2007 电力互感器 GB 4208－1993 外壳防护等级（IP代码）
基于单片机的智能电能表的设计
第一章智能电能表概述 1.1智能电能表的概念 智能电能表是以微处理器或微控制器芯片(如单片机)为核心的可以存储大量的测量信息并具有对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力的仪器。智能电能表一般具有自动测量功能，强大的数据处理能力，进行自动调零和单位换算功能，能进行简单的故障提示，具有操作面板和显示器，有简单的报警功能。 1.2智能电能表的典型结构 从结构上来说，智能电能表是一个专用的微型计算机系统，它主要由硬件和软件两部分组成。硬件部分主要包括信号的输入通道，微控制器或微控制器及其外围电路、标准通信接口、人机交换通道，输出通道。输入通道和输出通道用来输入输出模拟量信号和数字量信号，它们通常由传感器元件、信号调理电路、A/D转换器、D/A转换器等组成。微控制器及其外围电路用来存储程序、数据并进行一系列的运算和处理，通常包括程序存储器、数据存储器、输入输出接口电路等组成。人机交换通道是人与仪器相互沟通的主要渠道，它主要由键盘、数码拨盘、打印机、显示器等组成。标准通信接口电路用于实现仪器与计算机的联系，以使仪器可以接受计算机的程控指令，目前用于智能电能表的通信接口主要有GPIB、RS-232C等。智能电能表的软件部分主要包括监控程序和接口管理程序两部分。其中监控程序面向仪器面板键盘和显示器，通过键盘操作输入并存储所设置的功能、操作方式与工作参数;通过控制工/0接口电路进行数据采集，对数据进行预定的设置;对数据存储器所记录的数据和状态进行各种处理;以数字、字符、图形等形式显示各种状态信息以及测量数据的处理结果。接口管理程序主要面向通信接口，其内容是接受并分析来自通信接口总线的各种有关功能、操作方式与工作参数的程控操作码，并通过通信接口输出仪器的现行工作状态及测量数据的处理结果，以响应计算机的远控命令。 1.3智能电能表的主要特点 与传统电能表相比，智能电能表具有以下几个主要特点: ①测量精度高，可以利用微处理器执行指令的快速性和A/D转换的时间短等特点对被测量进行多次测量，然后求其平均值，就可以排除一些偶然的误差与干扰，还可以通过数字滤波，剔除粗大误差和随机误差的方法提高测量精度; ②能够进行间接测量，智能电能表可以利用内含的微处理器通过测量几种容易测量的参数，间接地求出某种难以测量的参数; ③能够自动校准，智能电能表在使用前进行自动校准，在测量过程中进行校准，从而减少误差; ④具有自动修正误差的能力; ⑤具有自诊断的能力，智能电能表若发生了故障，可以自检出来，仪器本身还能协助诊断发生故障的根源; ⑥能够实现复杂的控制功能; ⑦允许灵活地改变仪器的功能; ⑧智能电能表一般都配有GPIB或RS232等接口，使智能电能表具有可程控操作的能力。从而可以很方便地与计算机和其他仪器组成用户需要的多种功能的自动测量系统，来完成更复杂的测试任务。 第二章智能电能表的设计方法
(我的)智能电表分析设计报告
课程：计算机组成原理 智 能 电 表 分析设计报告 院系：安徽工程大学机电学院 专业：计算机与软件工程系 班级：软件1402 组长：李和林 组员：秦伟刘宣杨佳伯转转许展邵明 时间：
姓名职责
目录 第一章系统整体方案设计 (4) 1.1智能电表系统设计思路 (4) 1.2方案论证 (4) 1.2.1三相电参数的测试与计量方案论证与比较 (4) 1.2.2多功能化模块的方案论证与比较 (5) 1.2.3电压电流采样方案论证与比较 (6) 1.3通信标准的选择 (7) 1.4系统总体方案确定 (8) 第二章系统硬件设计 (9) 2.1硬件整体系统设计 (9) 2.2电源电路设计 (10) 2.2.1工作原理 (10) 2.2.2变压模块 (11) 2.2.3稳压模块 (11) 2.3电压电流采样处理单元 (12) 2.3.1 ATT7030A简介 (12) 2.3.2 ATT7030A结构框图 (13) 2.3.3电能输出脉冲电路 (13) 2.4 CPU中央处理单元 (14) 2.4.1 CPU功能 (14) 2.4.2 CPU选择 (15) 2.4.3数据存储模块 (16) 2.4.4显示模块 (18) 2.4.5 红外通信模块 (20) 2.4.6键盘模块 (22) 2.4.7 485通讯模块 (23) 第三章系统软件设计 (24) 3.1软件设计的基本原则 (24) 3.2系统软件设计 (25) 3.2.1接收数据与通信的程序设计 (25) 第四章总结 (29)
第一章系统整体方案设计 1.1智能电表系统设计思路 将智能电表系统整体分为电量测量和智能管理两部分。电量测量部分选用高精度、高可靠性的电量测量ASIC实现，能够完成三相电量的准确计量。该部分是设计的关键和基础。智能管理部分除核心元件微处理器外，还需要人机交互模块、数据存储模块及通讯模块。该部分是实现电表“多功能化”的重要组成部分，对其要求是智能化程度高，易于功能扩展。 1.2方案论证 1.2.1三相电参数的测试与计量方案论证与比较 该部分是本系统设计的关键部分，要求电路结构简单、可靠、功能全面，能够完成预定功能。目前，关于三相电参数的测试与计量主要有两种技术方案。 传统的模数转换和相位检测技术 被测三相电压、三相电流通过相应互感器转变为能被后端电路接收的电信号，变化之后的信号需要做两方面的处理，一方面检测电压电流的相位差，确定功率因数，另一方面线性调整信号，传输给后端的A/D转换器。电压、电流转换后的数字量和功率因数值传输给CPU处理器，根据三相功率、三相能量等电参数的计算公式计算相应的各个电参数，并对计算数据做相应处理。 该方案存在电路结构复杂，参数测试误差大，编程复杂、故障排除复杂等缺点。该技术方案已不再适用于工业环境中三相电能表的电参数测量。
电能表的电流参数
电能表的电流参数 对于电能表上所标电流参数“10 A（20A）”的问题这里将学习到的内容与大家交流：标定电流和额定最大电流： 标定电流（额定电流）：标明于表上作为计算负载的基数电流值Ib 额定最大电流：电能表能长期正常工作，误差和温升完全满足要求的最大电流值：Imax 电能表技术参数的选择 目前在市场上常见的民用电能表的技术参数中，相同的是额定电压均为220伏、频率为50赫兹、级别为2.0级。不同的参数是电能表的标定电流和最大额定电流。所谓标定电流是指电能表能在长时间内正常运行的基本电流。它是确定电能表有关特性的参数，以Ib表示。而额定最大电流是指电能表能满足其制造标准规定的准确度的最大电流值，以Imax表示。因此，选用什么样的电能表，用户一定要根据负荷电流的大小来确定。用电负荷的上限应不超过电能表的额定容量，下限应不低于电能表允许误差规定的负荷电流值。 如一用户有40瓦、60瓦电灯各一只，有1000瓦的电炉一台。根据计算，Imax=（40+60+1000）/220=5安。 所以，应选择一只最大额定电流为5安，额定电压为220伏的单相普通型电能表。但为了防止用户将来会增加新的用电器，建议用户选用5（10）安的宽负载电能表，其中5为标定电流，（10）为最大额定电流。 （以下内容选自吉林物理QQ群，赵智凯上传的文章。）关于电能表的10（20）A电能表的标定电流的含义：家用电能表的一些错误理解电能表又叫电度表。虽然近年来有电子电能表产品出现，但广泛应用的仍是感应系电能表，感应系电能表从原理到使用都与中学物理教学中最常见的磁电系直流电流表、电压表不同。用我们熟悉的磁电式直流电流表、电压表的使用知识套用在感应系电能表的使用上常出现一些误解。感应系电能表没有指针，而是通过转盘的转动带动积算机构，显示耗用电能随时间增长积累的总和，属积算式仪表，没有量限，也不存在超过量限问题。电能表所标电压、电流值为所接负载电路电压、电流，与用电器上所标的决定用电器额定功率的电压、电流值不同。电能表本身耗电功率很小。感应系电能表有很大的过载能力，并非只要过载就有烧毁的危险。根据国家标准电能表标有两个电流值，如10（20）A。这里所标10A为基本电流（basic current），符号Ib，是确定仪表有关特性的电流值，也有称此电流值为标定电流。括号内所标（20）A为额定最大电流（rated maximurn current），符号Imax，为了仪表能满足标准规定的准确度的最大电流值。通过电能表的电流可高达其基本电流的二倍、三倍、四倍，有的高达八倍，达不到二倍的只标基本电流值。也就是说如果某用户所装电能表只装有一个电流值，如5A，这只是基本电流值，并非允许通过的最大电流。对于这种电能表一般地说超载到120%是不会发生问题而且能满足电能表的准确测量。……在物理教学中 对电能表的电流选择常有误解，如说：“电能表上标着一个电压值和一个电流值，所标电压是额定电压，所标电流是允许通过的最大电流。一只标着‘220V5A’的电能表，可以用在最大功率是220V×5A=1100W的家庭电路上，如果同时使用的家用电器的总瓦数超过这个数值，电能表的计算会不准确甚至会烧坏。”这种说法是不符合实际的，常见的一些据此编写的练习题、考试题也是不合适的。摘自初中物理专题分析丛书《安全用电与家庭电路》（人民教育出版社2003版） 下面引入“大安市教师进修学校中教部杨景臣老师的说法供大家学习” 再谈电能表的电流参数 在这以前我在我们学校的网上已经写了一篇关于电能表参数的文章。在文章中我以人教版教材八年级下第八章电功率——电能一节给出的电流值参数“10（20）A”为例展开了探讨。由于教材上原来的说法错误，导致了我们很多教师在教授上也跟随着出现了错误，当然这个
采用LM5017的智能电表设计方案
采用LM5017的智能电表设计方案 文章来源：半导体器件应用网https://www.360docs.net/doc/0115189711.html, 近年来，中国国家电网智能化改造非常迅猛。2013 年，中国国家电网公司推出新一代的智能电能表系列标准。在新标准中，对电源供电的规格提出新的要求。 1 总体需求 智能电表中的载波通信(PLC)模块供电规格，要求最为严格。新标准要求智能电表通信载波模块供电12V Vcc，在满载时的输出电压纹波要小于1‰(单相智能表的满载电流是125mA，三相智能表的满载电流是400mA)。 图 1 是常用的三相智能表电源架构。从电源架构上看，智能表通过线性交流变压器+整流桥的方式，将220Vac 降到较低的直流电压。由于智能表需要有抗接地故障抑制能力(按国网标准，要求在2 倍额定电压的情况下，电能表不能损坏)，其输入电压范围通常较宽一般需要0.8 倍~2 倍的额定电压。
图 1. 常用国网 3 相电表电源架构 TI 的LM5017，是新一代高压同步变换器。其输入电压范围是7.5V~100V，输出电流可以达到600mA，非常适合在三相智能表中应用。 2 纹波注入原理 在新国网规范中，LM5017 需要面对的主要问题是：如何实现载波模块供电时的1‰纹波输出。LM5017 采用恒定导通时间控制(Constant On-time Control, COT)，其内部框图如图2 所示。 LM5017 通过Ron 来设定固定的导通时间长度Ton。当FB 的电压低于1.225V 时，内部的快速比较器触发COT 控制逻辑模块输出固定的Ton(控制管，即上管)。Ton 时间结束后，关断控制管，直到FB 的电压再次低于 1.225V。 COT 控制的反馈是采用高速比较器来实现。为了保证高速比较器稳定工作，COT 对FB PIN 的纹波会有一定的要求，LM5017 要求FB PIN 的最小纹波是25mV。当LM5017 的输出纹波需要满足国网对载波模块输入纹波<1‰ 的要求时，其输出纹波经分压电阻分压后，在FB Pin 的纹波为<1.2mV，远低
附录3 三相多费率电能表通讯规约汇总
附录3 2009年通讯规约 1.适用范围 本标准适用于上海地区频率为50Hz的全电子式三相多费率有功电能表（直接式、互感器接入式）。 2．引用标准 DL/T 645－1997 多功能电能表通信规约 3．术语 参见DL/T 645－1997相关条款 4．物理层 参见DL/T 645－1997相关条款 5.链路层 本协议为主——从结构的半双工通信方式。手持单元或其它数据终端为主站，费率装置（复费率电能表）为从站。每个费率装置均有各自的地址编码。通信链路的建立与解除均由主站发出的信息帧来控制。每帧由起始符、从站地址域、命令、数据长度、数据域、帧信息纵向校验码及帧结束符等7个域组成。每部分由若干字节组成。 5.1.字节格式 每字节含8位二进制码，传输时加上一个起始位（0）、一个偶校验位 第 1 页共35 页
和一个停止位（1），共11位。其传输序列如图3。D0是字节的最低有效位，D7是字节的最高有效位。先传地位，后传高位。 图3 字节传输序列 5.2.帧格式 帧是传送信息的基本单元。帧格式如图4所示。 图4 帧格式 5.2.1.帧起始符68H：标识一帧信息的开始，其值68H＝01101000B。5.2.2.地址域A0～A5：地址域由6个字节构成，其中A0～A2为出厂序号， 每字节2位BCD码；A3为制造厂代码，1字节ASCII码；A4为2位BCD码，取电表条形码中表示年份的2位；A5为线路板设计版本
号，二进制数。表号长度为9位，其中制造厂代码为数字或字母。低位地址在先，高位地址在后。当某一字节以FFH寻址时忽略该字节地址实现缩位寻址。当地址为FFFFFFFFFFFFH时为广播地址。5.2.3.命令码C：命令码的格式如下所示： D7＝1：由主站发出的命令帧 D7＝0：由从站发出的应答帧 D6～D0：命令码
远程智能电表抄表系统设计(毕业设计)
摘要 随着我国社会经济的发展，居民用电量剧增。传统的人工抄表收取电费的方式，已不能满足现代化管理的要求，实现多用户能耗仪表的自动抄表已经成为可能，特别是建设部提出来的小康型住宅小区的规划要求，并逐步实行能耗仪表出户的统一管理，实现微机自动检测、计量和收费。本文针对目前居民小区的电能计量中实际存在的各种问题，设计了一种实用的远程自动抄表系统。该系统具有成本低廉、计量准确、工作稳定可靠和系统安装维护方便等特点。 本文对整个抄表系统进行了较为全面的设计，着重对系统底层的能耗数据的采集和集中、数据通信网络和通信方式等做了较为详细的设计。在硬件上对CPU 数据存储及其监控电路、数据传输、通信标准、时钟电路、串口扩展、电能采集和显示电路都做了详细的论述。并且广泛应用的RS-485电气接口的串行通讯技术作为通讯方式。在软件上对数据进行采集、通信、显示子程序、校验子程序等做了详细的说明。同时，本文还对系统中的干扰问题进行了深入细致的分析，并在硬件和软件上担出了有效的抗干扰技术。 该远程抄表系统实现了多用户的电能信息的远程自动抄录，能够实现住宅能耗计量的高质量和高效率管理。 关键词：远程抄表；数据通信；AT89C51；RS-485
Abstract With social and economic development electric power is used increasingly, Traditional charge of electric fare by manual labor can’t satisfy the demand for modern man management.Automatic meter reading system(AMRS)has a possibility to be put into reality.Especially for the well-to-do uptown,the Construct Department of China has demanded to realize automatic meter reading,measuring and charging with computer.This article aims at the existing problems.Thus,I designed an automatic meter reading system of calorie.The strong point of this system is:lows cost,precise measuring,stable working,and easy to install and maintain. The article gives an all-round design of this system.It expatiates on detail designs of data capturing and collecting,data communication network and mode.In this thesis,about the hardware,a particular explanation of the choice of CPU、inspect circuit、data memory etc were given.And it uses asynchronous serial communication technology based on RS-485electric interface as communication means.The software,we give the program of impulse collection、communication、display and so on.At the same time,the noise questions existing in the analyzed and the effective anti-noise methods on hardware and o software are presented. This Long-distance meter reading system realizes the multi-user power information remote automatic transcribing,can realize residential energy consumption of high quality and high efficiency metrology management. Keyword:Remote meter reading;Data-communication;AT89C51;RS-485
智能电表项目规划方案
智能电表项目 规划方案 规划设计/投资分析/实施方案
摘要 目前全球正在使用的电表，包括工、商、住电表用户数量庞大，全球共约有18亿台，若全面更换为智能电表，则市场规模将相当可观。以2012年来看，全球智能电表出货量达1亿台，较2011年成长31.6%。据市场研究机构IDC统计，2015年全球智能电表出货量达到1.63亿台，年复合平均增长率达15.4%。而In-Stat研究亦指出全球智能电表市场营收在2016年将超过120亿美元。市场研究机构PikeResearch亦预估，全球智能电表安装量将于2020年达到9.63亿只。 该智能电表项目计划总投资13596.00万元，其中：固定资产投资9857.49万元，占项目总投资的72.50%；流动资金3738.51万元，占项目总投资的27.50%。 本期项目达产年营业收入28209.00万元，总成本费用22142.56 万元，税金及附加234.98万元，利润总额6066.44万元，利税总额7138.17万元，税后净利润4549.83万元，达产年纳税总额2588.34万元；达产年投资利润率44.62%，投资利税率52.50%，投资回报率33.46%，全部投资回收期4.49年，提供就业职位481个。
智能电表项目规划方案目录 第一章总论 一、项目名称及建设性质 二、项目承办单位 三、战略合作单位 四、项目提出的理由 五、项目选址及用地综述 六、土建工程建设指标 七、设备购置 八、产品规划方案 九、原材料供应 十、项目能耗分析 十一、环境保护 十二、项目建设符合性 十三、项目进度规划 十四、投资估算及经济效益分析 十五、报告说明 十六、项目评价 十七、主要经济指标
多功能智能电表的设计
山东科技大学 本科毕业设计（论文）开题报告题目多功能智能电表设计 学院名称信息与电气工程学院 专业班级电气工程及其自动化2009级4班 学生姓名赵宗营 学号 200901101238 指导教师白兴振 填表时间： 2013年 3月 23日
部分系统组成： 1)智能远传表。远传表是具有脉冲输出的水表、电表、气表、热表等计量表的统称，远传表的计量方式与传统表基本相同，但远传表在原传统表上增加了脉冲输出功能，发出的每一个脉冲都能记录一定的计量值，然后使智能采集器远传表输出端口采集脉冲。 2)智能采集器。智能采集器主要功能是能同时采集水表、电表、气表、热表等输出的脉冲信息，同时将这些脉冲信息进行转换，成为认可的计量的物理量，然后将这些物理量存储在各采集器的存储器中，再通过管理计算机，对任意一户的耗能信息能进行查询，并且根据管理计算机的抄表等命令将用户信息上传。 3)智能转换器。智能转换器的主要功能是完成与采集器的数据通信工作，同时向采集器下达电量数据冻结命令，通常的转化器是定时循环接收采集器的电量数据，或者是依据设计原则接收某个电表以及某组电表的一些数据。达到完成与主站的通讯的目的。 4)智能系统管理软件。智能系统管理软件的基础是通讯，核心是数据库，智能系统管理软件具有提供数据处理、查询、统计、报表、备份等多种功能，智能系统管理软件可以采用面向对象，也可以模块化，能灵活支持不同客户要求，譬如特殊格式报表、权限控制等状况。同时智能系统管理软件具有网络通讯功能，可以与其它管理软件接口，对设置通讯参数;电表管理，设置电表的原始参数、地址、及其状态;费率管理等都可以可设置多种费率，以及管理用户的结算方式等功能。 3、新型智能电表的优势 新型智能电表是采用电子集成电路的设计，同时具有远传通信、与电脑联网并采用软件进行控制的功能，因此，新型智能电表与传统与感应式电表比较，具有以下优势： 1)功耗非常低。一块电子元件设计方式的新型智能电表功耗仅有0.6～0.7W
电表技术参数
单相电子式载波电能表 名称：DDSI188-B单相电子式载波电能表系列：单相电子式载波电能表型号：DDSI188-B简述：采用最新单片微处理器及其外围芯片技术设计、制作，可计量单相有功电能；可利用低压电力线进行编程和抄表，其中液晶拉闸表还具有拉闸控制的功能；采用多种先进算法，充分满足用户的各种需要；符合GB/T 17215-2002/ IEC 61036:2000《1级和2级静止式交流有功电能表》、DL/T 698-1999《低压电力用户集中抄表系统技术条件》等标准，方便用户的统一管理；是目前国内居民低压电力线远程抄表的较佳实现方案。产品采用先进的超低功耗固态集成技术和SMT工艺设计、制造.它环境允差较大，能在温度为-30℃～＋55℃，相对湿度不超过85%的环境下长期稳定地工作，性能可靠。本产品适用于机关、企事业单位及个人用户计量额定频率为50Hz的单相交流电有功电能。其特点是精度高、可靠性好，宽负荷、低功耗、误差曲线平直、抗干扰能力强。 产品主要参数： 参比电压: 220V绝缘耐压≥2000V AC电压有功功耗≤1.5W电流视在功耗≤2VA正常工作温度: -20℃～+45℃极限工作温度: -30℃～+55℃储存和运输温度范围: -40℃～+70℃相对湿度: ≤85%（年平均）工作电压范围: 220×(1±20%)V低压电力线通讯有效距离电力主干线≥1km电量（0～99999.9）kWh外形尺寸: 160mm×118mm×62mm
10、丰富的自检、纠错和报警功能； 11、停电后可通过按钮、手抄器唤醒显示，可远红外抄表； 12、10级密码保护，多次密码错误后通讯锁定，支持单级密码闭锁功能； 13、记录多种冻结数据，形成由事件记录、负荷曲线及冻结数据组成的图形化用电异常分析； 14、监测电表运行状态，实时主动上报窃电、非法操作和故障等报警信息。 15、采用RS-485和载波电力线进行数据通信；不带IC卡口，支持通信远程拉合闸。 产品型号：三星DSSD188S 产品名称：三星DSSD188S三相三线多功能电子式电能表 主要特点 该表的主要特点是计量模块敏感度高，计量精准，由上市公司（宁波三星电气股份有限公司）生产，质量有保证，经过长期运行考验，产品可靠性高。 主要功能 1、电能计量功能 ①计量参数：可计量有功、无功、正向有功、反向有功、正向无功、反向无功、四象限无功等电量。 ②监测参数：可监测各相电压、电流实时值，可监测三相总及A、B、C各相有功功率、无功功率、功率因数、相角、相位等实时参数。 ③分时功能：具有尖、峰、平、谷分时段复费率功能，也可选择峰、平、谷分时段功能，总之适用全国各地分时复费率要求。 ④数据存储：可按月储存13个月的每月电量数据，可按月储存每月的总、尖、峰、平、谷电量等数据。可按小时储存48小时内每小时电量数据。可按5分钟间隔储存电压、电流、正反向有功无功电量数据。 ⑤具有6类负荷曲线记录功能 ⑥显示功能：可显示最近3月的每月电量数据；小时、分钟间隔储存的数据只能通过RS485通讯接口读出。 2、防窃电功能 ①开盖记录功能，防止非法更改电路；
07电表的通信规约跟通讯协议
竭诚为您提供优质文档/双击可除07电表的通信规约跟通讯协议 篇一：dlt645-20xx多功能电能表通信协议20xx0417 ics备案号： 中华人民共和国电力行业标准 多功能电能表通信协议 multi-functionwatt-hourmetercommunicationprotocol （与国际标准一致性程度的标识） （报批稿） 中华人民共和国国家经济贸易委员会发布 dl/t—20 目次 前言................................................. . (ii) 1范围................................................. (1)
2规范性引用文件................................................. .. (1) 3术语................................................. (1) 4物理层................................................. . (2) 5数据链路层................................................. (6) 6数据标识................................................. .. (8) 7应用层................................................. . (9) 附录a（规范性附录）数据编码................................................. .. (15) a.1数据格式说
智能家用电能表的设计方案
智能家用电能表的设计方 案研究民熔 随着我国经济的飞速发展和人们生活水平的不断提高，我国“一户一表”的政策也得到了相应的实施。同时对城网和农网的改造也陆续改造完成，因此居民电能表的数量也陆续的增多，就使得传统的人工抄表模式无法适应当下的统计分析模式，传统的人工报表无法对用户的用电情况进行科学合理的监控和管理。随着电价的不断改革，供电部门需要从用户处获得相应的数据信息才能达到迅速的出账。 现在的居民区已经广泛的铺设了WIFI无线网络并通过WIFI和采集器进行通讯，而且还实现相对较长距离的无线远程自动抄表工作。在以芯片嵌入的基础上所设计出的电能表，其在操纵系统被开发的整体的环境下通过红外等先进方式进行一定的数据通信。 关键词：智能家用电能表无线网路操作系统 其中，电力公司通过用户处用最快的速度获得更多的数据信息，这些数据信息包括电能需量、分时电量以及复合曲线等。该文针对职能家用电能表的相关设计进行一定的研究和探索。
其中，电力公司通过用户处用最快的速度获得更多的数据信息，这些数据信息包括电能需量、分时电量以及复合曲线等。该文针对职能家用电能表的相关设计进行一定的研究和探索。 1、显示千瓦 2、显示，使用千瓦时 3、在数小时内显示测量周期 4、显示美元和美分能源成本 5、掉电检测和电源开关 6、液晶显示模块显示了几个同时读 7、标定功率，相位偏移 8、调整美分/千瓦时成本 9、调整掉电阑值电压，校准，滞后和持续时间 智能电表的定义所调智能电表，就是应用计算机技术，通讯技术等，形成以智能芯片（如CPU）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。 智能电表通过用户交费对智能IC卡充值并输入电表中，电表才能供电，表中电量用完后自动拉闸断电，从而有效地解决上门抄表和收电费难的问题。并对用户的购电信息实行微机管理，方便进行查询、统计、收费及打印票据等。 智能电表带给用户的好处智能电表较普通机械式电能表有
DT(S)SD1088 E3型多功能电能表说明书
DTSD/DSSD1088 E3型三相电子式多功能电能表 产品说明书 深圳华立南方电子技术有限公司
目录 一、概述 (1) 二、规格型号 (1) 三、主要技术指标 (2) 四、主要功能 (3) 五、仪表的外形和安装 (7) 六、液晶显示说明 (10) 七、编程以及抄表说明 (13) 八、仪表的贮存和质量保证 (13)
1.概述 DTSD/DSSD1088 E3型三相电子式多功能电能表（以下简称“仪表”）是我公司为了适应我国电网改造，适应电网自动化的需要而自主开发的具有通讯功能的全电子式多功能仪表。该表采用大规模集成电路，应用数字采样处理技术及SMT工艺，根据工业用户实际用电状况所设计、制造的具有现代先进水平的仪表。 该表性能指标符合DL/T614 --1997《多功能电能表》和DL/T645 --1997《多功能电能表通讯规约》电力行业标准对多功能电能表的各项技术要求。 该表能计量各个方向的有功无功电量及需量，并具有485通讯、手动及红外停电唤醒、负荷记录等功能，它性能稳定、准确度高、操作方便。 2.规格型号 型号规格精度等级 电压规格电流规格有功精度等级无功精度等级 DTSD1088 3×57.7/100V 3×0.5(2)A 3×1(2)A 3×1.5(6)A 3×3(6)A 3×5(6)A 有功1级 有功0.5S级无功2级3×220/380V 3×0.5(2)A 3×1(2)A 3×1.5(6)A 3×3(6)A 3×5(6)A 3×5(20)A 3×10(40)A 3×15(60)A 3×20(80)A 3×30(100)A 有功1级 有功0.5S级无功2级
基于嵌入式系统的智能电表设计与研究
低压电器（２０１１№．３）?智能电器?基于嵌入式系统的智能电表设计与研究 静恩波 （中国民航机场建设集团公司，北京１００１０１） 摘要：ＭＡＸＱ３１８０计量芯片为例。概述了智能电表的发展和研究现状做，以ＡＴ－ ｍｅｇａ６４Ｌ和ＳＴＭ３２Ｆ１０７ＡＲＭ嵌入式控制器为主机的智能电表的软、硬件设计及低功耗 设计方法，并详述了智能电表的防窃电技术。 关键词：智能电网；智能电表；低功耗；计量芯片 中图分类号：ＴＭ９３３．４文献标志码：Ｂ文章编号：１００１－５５３１（２０１１）０３－００２６－０５ＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＳｍａｒｔ ＭｅｔｅｒＢａｓｅｄＯｉｌ ＡＲＭＳｙｓｔｅｍ ｒｉＮＧ眈６Ｄ静恩波（１９６４一），男，高级工程师，从事机场供配电系统的规划设计和研究工作。 （ＣｉｖｉｌＡｖｉａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａＡｉｒｐｏｒｔＣｏｎｓｔｒｕ．ｃｔｉｏｎＧｒｏｕｐＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１０１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴａｋｅＭＡＸＱ３１８０ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｓｔａｔｕｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｍａｒｔｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｅｘｐｏｕｎｄｅｄ，Ｔｈｅｈａｒｄｕａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆｓｍａｒｔｍｅｔｅｒｓａｎｄｌｏｗ－ｐｏｗｅｒｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｗｈｉｃｈｔｏｏｋＳＴＭ３２Ｆ１０７ＡＲＭｅｍｂｅｄｄｅｄｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｓｔｈｅ ｈｏｓｔ．Ｔｈｅａｎｔｉ—ｔａｍｐｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｓｍａｒｔｍｅｔｅｒｓｗａｓｅｘｐｏｕｎｄｅｄｉｎｄｅｔｍｌ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：￥ｎｌａｒｔｇｒｉｄ；ｓｍａｒｔｍｅｔｅｒ；ｌｏｗｐｏｗｅｒ；ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｃｈｉｐ ０引言 智能电表是微控制器技术、专用集成电路技术、工业控制网络技术和软件等多种技术共同发展的结果。其应用领域十分广阔，涉及电力系统，工业生产控制、智能小区、网络化家电等各行各业，具有良好的发展前景¨］。智能电表技术的发展与成熟将会给人们的生产生活带来深远的影响。 ｌ智能电表及其研究现状 智能电表是现代计算机技术和现代测量技术相结合的产物，它具有自动校正、自动补偿、数据自动储存、运算、逻辑判断、自动操作以及远程网络传输等能力和功能，能够完成一些需要人类的智慧才能完成的工作，在现代企业中得到大规模的使用。 随着科学技术的不断发展进步，仪表系统的应用要求也在不断提高，复杂的工业化现场促使仪表朝着更高的要求发展，如网络化、微型化、智能化等。随着大规模工业化装置对自动化控制水一２６一平及安全运行要求的不断提高，促使智能电表在电力自动化领域中得到了更为广泛和大规模的应用。首先，电力用户对于能源及物耗成本的计量要求、控制精度的要求、减轻现场作业量（工艺操作和仪表维护）的要求无一例外的将扩大智能电表的应用市场。此外，电力仪表行业的自身发展已经趋于智能化。这一点无论是中国还是全球，仪表产品的高科技化、高智能化已经成为必然的发展趋势。相比之下，国产智能化仪表无论是设计还是制造都明显弱于国际先进水平，国内电力自动化用户在智能电表的使用经验方面也相对积累较晚、较少，这些现状表明我国智能电表的应用还只是处于一个初级阶段，而由此也带来了相对较多的应用问题。 智能电表在我国虽然起步较晚，但发展非常迅速，开发潜力巨大，市场极其广阔。现在智能电表往往两种架构来进行设计： 其中一大类是使用通用芯片来架构。随着ＭＣＵ、ＡＲＭ、ＤＳＰ、ＣＰＬＤ、ＦＰＧＡ等通用硬件以及硬件新用法的引入，无论是在功能上还是在性能上 均为系统设计获得了很大的灵活与选择余地，使 万方数据
多功能电能表在无功补偿中的应用
多功能电能表在无功补偿中的应用 杨小峰 襄樊供电公司电能计量中心（441000） 摘要：本文介绍了一种利用多功能电能表实现无功功率补偿控制装置的结构及工作原理。 关键词：无功补偿多功能电能表 1.概述 安装无功补偿装置是提高供电设备利用率，保证电网经济运行的重要手段。一般的无功补偿装置控制器有两种结构，第一种方法是采用测量功率因数的具体数值，然后根据测量的数据和设定的功率因数值投、切补偿电容器组。这类补偿装置的不足之处是： 1.1在轻负载或空载的情况下容易发生切除电容器时造成功率因数偏低，投入一组电容器又造成 功率因数超前，为此反复投切电容，也即发生“投切振荡”。 1.2取样的电流、电压信号往往只以三相电路中的某一相参数作测量信号，而不是三相整体的参 数，在三相负载不平衡时误差较大。 1.3为避免电容在设定功率因数的某一定值附近频繁投切，功率因数只能保持在较大范围，而难 达到理想的补偿效果。 1.4稳定性较差，当电网电压波形发生畸变时，信号失真会引起装置误动。 第二种方法是利用A/D转换器测量并计算得出线路中实际的无功功率的数值，实现无功的精确补偿，但结构复杂，成本高。本文介绍一种利用多功能电能表的无功补偿控制器。我们知道，现代的全电子多功能电能表采用高精度高速模数转换器、高速数据处理器等先进电子器件使之具有强大的测量功能，除了可以精确地测量出线路中的有功、无功电能的数值外还可以测量出每相电流、电压、功率因数、有功功率、无功功率及负荷曲线等，同时它带有一个RS485接口，通过这个接口按照其通讯协议可以读出线路中各种电气参数。因此我们只要从多功能电能表里读出每相及三相无功功率的数值，即可根据该数值决定电容的投、切和投、切的具体容量和相别。这种方法不仅成本很低，而且控制效果好。 2.硬件结构 图一为功率因数补偿控制器的逻辑图。图中U1为PHILIPS公司的87LPC762单片机，该芯片和MCS —51有完全兼容的内核，但只有20个引脚，内部带有两个定时/计数器，一个外中断申请引脚，IIC接口和标准的串行通讯接口。同时它还有2KB的OTP存储器和128B的RAM，有片内的复位和看门狗电路，有片内RC振荡器，因此在最简单的情况下只需连接电源和地信号它即可工作，成本十分低廉，而且它的体积小巧、抗干扰能力强，工作可靠。为了实时显示电路中的功率因数，利用两片74HC595驱动三只LED数码管。使用87LPC762单片机的4根输出口线控制光隔可控硅触发器，它们即可以用来驱动交流接