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/171024899.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
于LM5017 的需求，有可能导致LM5017 工作不稳定。因此，需要外加纹波注入线路，人为在FB Pin 上产生一定的纹波，使其满足LM5017 的需求。
图 2. LM5017 内部框图
图 3 是一种最小纹波的纹波注入电路。其通过SW Pin 与Vout 的电压在Rr、Cr 上产生一个三角波，其通过Cac 注入FB Pin。由于其不需要通过输出纹波来满足FB pin 的25mV 的要求，该线路理论上可以达到输出零纹波。
图 3. 最小输出纹波的纹波注入电路
增加纹波注入电路之后，COT 模式环路稳定判定条件如下[1]：
在实际电表应用中，整流桥之后的输出存在较大的低频交流纹波，其对输出纹波的影响非常大，需要选择合适的纹波注入参数。
3 参数设计
三相智能电表的给通信载波模块供电时，DC-DC 变换器的规格如下：
输入电压范围：18~50V(50V 为两倍输入耐压)，220Vac 输入时，输入电压为21V 左右。输出：12V/400mA，输出电压纹波<12mv。
开关频率：500kHz
输出反馈电阻：RFB1 为 1.2kohm，RFB2 为10.5kohm
3.1 输出电感选择
设输出电压上的纹波电流为100mA，正常输入电压在21V 左右，则输出电感为：
L1 选择为100uH 电感。在此采用TDK 的SLF10145T-101M1R0，DCR 为0.2ohm。该电感在19V 输入时，输出电流纹波为：
3.2 输出电容选择
输出开关纹波为6mV(考虑一定的裕量)，输出电容采用瓷片电容。式5是计算恒定负载条件下，满足输出最大允许纹波的最小输出电容值。
因此，输出电容选择10uF 瓷片电容。瓷片电容的ESR 一般在2mohm 左右，此应用中电容ESR 对输出纹波电压的影响可以忽略不计。在实际线路中，为了降低输入低频纹波对输出的影响，输出电容在10uF 瓷片电容的基础上，还并了一个330uF 的电解电容。
3.3 Cr, Rr 选择
当Cr*Rr=L/DCR 时，注入的纹波等于电感DCR 产生的纹波。当
Cr*Rr>L/DCR 时，注入的纹波小于电感DCR 产生的纹波。反之，当
Cr*Rr 电感DCR 产生的纹波，可以由式 6 得到： 需要注入最小纹波为25mV，则 需要满足COT 模式，环路稳定的判据： 则Cr 选3300pF，Rr≤137kohm。此处，Rr 实际选择为100kohm。 3.4 Cac 选择 Cac 是为了除去Cr 上的直流电平。从实验上看，Cac 不能太大，Cac 过大，输出电压的线性调整率会变差。同时，当输入电压有低频波动时，输出电压上也会产生类似的低频波动，导致输出电压纹波过大。根据COT 模式，环路稳定的判据，可得： 因此，Cac 选择为470pF。 4 实验验证 实验线路是按图 4 的参数，在LM5017 的EVM 板进行修改。在实际电表应用中，整流桥之后的输出电压存在低频交流纹波。恶劣情况下，DC-DC 变换器的输入电压低频交流纹波峰-峰值可能达到0.8V 左右。在实验中我们采用直流电源的VRAMP 功能，在直流电平上产生一个交流三角波，来模拟实际电表中出现的情况。 图 4. LM5017 原理图 从实验上看，Cac(C3)与Rr(R1)值的大小，对输出低频交流纹波有较大的影响。Cac 越大时，输出低频纹波越大。Rr 值越小，输出低频纹波越大。 图5~图8 的测试条件为：输入电压21V(交流分量的峰峰值为0.8V)，输出为12V@400mA。如图5、图 6 所示，当Cac 为0.1uF、10nF 时，输出纹波的峰峰值(含低低频分量)为21.2mV、20.4 mV。在相同的外围参数的情况下，将Cac 改为470pF，如图7 所示，输出纹波的峰峰值降为10.8mV。 如图8 所示，与图7 相比，Rr 降为49.9kohm，其输出纹波的峰峰值增大到14.4mV。 图 5. Cac 为0.1uF 时，输入、输出电压纹波(400mA 输出，Rr 为100kohm，Cr 为3300pF) 图 6. Cac 为10nF 时，输入、输出电压纹波(400mA 输出，Rr 为100kohm，Cr 为3300pF) 图7. Cac 为470pF 时，输入、输出电压纹波(400mA 输出，Rr 为 100kohm，Cr 为3300pF) 图8. Rr 为49.9kohm 时，输入、输出电压纹波(400mA 输出，Cac 为 470pF，Cr 为3300pF) 图9. 不同Cac 的输入线性调整率(400mA 输出，Rr 为100kohm，Cr 为3300pF) 图9 是在不同Cac 时的输入线性调整率比较，其测试条件为：输入电压是直流电压，输出电流为400mA，Rr 为100koh，Cr 为3300pF。从图中可看出Cac 越小，输出电压的线性调整率越好。 5 总结 LM5017 可以通过适当的纹波注入参数的选择，可以实现载波模块供电时的1‰纹波输出。按本文给出的纹波注入参数的计算方式，与实际测试非常吻合。 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。 智能电表远程抄表通讯系统解决方案 在线讲座：线路驱动器NCS5650在智能电表PLC中的应用 电力线载波通讯(PLC)已经被很多国家采用作为智能电表的通讯方式，信号发送部分的线路驱动器是其重要的部分，要求实现多阶低通滤波，信号放大和必要的保护功能。安森美半导体NCS5650可以实现上述功能，独特的 2 A 驱动能力保证在很低电力线阻抗时也可以有效的通讯，集成双运放可以实现4阶低通滤波，减少器件数量，节省成本. 随时随地点播观看>>> 相关技术资料下载： 如何进行NCS5650散热设计？ 相关主题在线讲座 PLC Modem在智能电表自动远程抄表中的应用 会议详情：电表的自动远程抄录（AMR）是实现智能电网的重要组成部分。PLC技术因为不需要额外布线以及相对较低的成本，广泛应用于AMR系统。其中，采用S- FSK调制方式遵循IEC61334标准建立的AMR系统更是兼顾了高效、可靠的数据通讯与较低的设备及安装费用。 精彩问答 Q:电源线的质量对plc信号的传输有多大影响？ A: 电力线的衰减特性、阻抗变化以及噪声干扰对PLC信号有很大影响...... Q:智能电网目前在国内的应用情况如何？安森美的技术方案的优势在哪里？ A: 许多地区已陆续部署或试点安装远程费控的智能电表。安森美半导体的方案简单易用、采用自适应路由算法，在市场上已有超过8年可靠应用...... Q:通过PLC技术传输数据会不会增加电力线的辐射? A: 完全有可能，欧洲电工委员会为此有严格的规范限制高频注入。比如讲稿中提到的标准EN50065...... Q:PLC方案的误码率如何？ A: 详细的误码率规定，您可以查阅IEC61334-5-1文本的开始章节...... Q:是否在同一时间，电力线上应该只有一个主设备在发送？ A: IEC61334-5-1 S-FSK系统是这样的；不同系统可以采用不同的载波来避开干扰；AMIS-49587系统可以自动识别相差，也就是三相节点可以接入同一系统，不存在相间干扰了...... 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） 智能电能表电力抄表远程抄表集中抄表电量管理系统 【前言】： 为满足居民对生活用电的需求，不断提高供电服务质量，电力企业正在对城镇居民住宅实施一户一表工程，以提高用户用电收费的准确、合理性。一户一表的实施给电力企业增加了大量的工作量，一个中等城市户表数可达数十万台之多，除配电线路改造外，更有大量的抄表收费工作。如靠抄表员登门抄表和收费既要化费大量的人力和时间，给用户带来诸多不便；而且抄录的数据在时间上离散性大、准确度低，给用电管理带来很大困难。 为此，电量计量与远程集中抄表是现代电力营销系统的一个重要环节。采用远方集中抄表技术、银行划拨收费的方式完成抄表、收费工作，给供电企业和广大用户提供了简捷、准确的收缴电费手段。抄录数据的准确性和同时性，又给用电管理、分析、监察、线损计算提供了有效依据，提高了用电管理水平。随着技术的进步和经济的发展，远方集中抄表系统将进一步为需求侧管理提供良好的技术手段。 【系统介绍】： 厦门建纬信息科技有限公司用电信息远程集中抄表管理系统，是针对智能化住宅小区集中抄表应用而推出的解决方案，本系统由主站、远程数据采集终端、计量仪表组成，实现数据采集、存储和传输，并对计量仪表和远程数据采集终端运行工况准确实时监控、用量统计和分析，结算收费、催费。具有管理和结算功能，可实现多级、多层次分权管理功能。 一、整体系统由三级设备、二级通道以及一套系统构成。其中； 1、三级设备指的是电量计量设备，数据采集设备和主站设备。 2、二级通道指的是数据采集设备（采集终端）与电量计量设备的数据通道（下行通道）和数据采集设备（采集终端）与主站系统的数据通道（上行通道）。 3、一套系统指的是电力用户用电信息远程集中抄表管理系统。 二、建设内容 1、在智能小区各用户安装电子式电表。 2、安装厦门建纬JW5202数据采集终端，并在终端与多个电表直接进行485总线连接。 3、将数据采集终端过无线GPRS/CDMA通讯方式接入系统。 4、在主站系统设置档案及通讯信息，对上述设备进行联调，对电能量数据进行采集、管理、监测和信息发布。 5、各工作站可经过系统进行电能量管理和应用工作。 【系统框图】： 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 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。 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/171024899.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 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 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 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 电能表远程抄表系统 电能表远程抄表系统 【摘要】: 随着科学技术的不断提高，计算机科学日渐成熟，其强大的功能已为人们深刻认识，它已进入人类社会的各个领域并发挥着越来越重要的作用。当前，许多组织都在利用计算机技术建立自己的管理信息系统。电能表远程抄表系统设计为使用高性能CAN总线技术，把系统内的所有电能表用一根屏蔽类的线连起来，在控制主机的控制下对居民小区、公寓的用电用户进行统一、集中管理，而CAN总线技术也能保证不同类型的数据信号在总线上安全的进行传输。 【关键词】: 电能表远程抄表系统 CAN总线技术 目录 第1章前言 1.1系统的提出 (2) 1.2系统简单介绍 (2) 1.3系统开发目标 (2) 1.4开发工具的选择 (2) 1.4.1系统分析 (3) 1.4.2系统设计 (3) 第2章系统分析 2.1开发背景分析 (3) 2.2系统相关用户的调查分析 (4) 2.3可行性分析论证 (4) 2.3.1技术可行性分析 (4) 2.3.2经济可行性 (4) 第3章系统设计 3.1系统的运行环境 (5) 3.2数据库设计 (5) 3.3系统功能模块图 (8) 第4章系统实现 4.1系统功能设计与实现 (8) 4.2系统关键部分原代码的实现 (14) 4.3系统通讯方式实现 (15) 第5章总结 5.1开发本系统的意义 (16) 5.2在开发本系统中获得的收益 (16) 参考文献 (16) 英文摘要 (17) 第1章前言 1.1系统的提出 目前，我国城乡居民用户抄电表、水表和煤气表的方式基本上都是人工抄表，即由抄表人员每月逐户查抄水表、电表、煤气表。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、采集数据的准确度低。因此，国家有关部门规定以后将逐步以计算机为基础的自动抄表系统取代传统的人工抄表。 远程抄表系统是小区、公寓智能化管理的重要手段。在过去，抄表采用传统的手工方式，费工费时，效率低。随着信息技术的迅猛发展，软件开发平台的功能日益强大，许多领域开始广泛使用开发逐步完善的智能化信息系统。由于其系统利用了计算机信息管理的优势——方便、快捷、准确，日益受到人们的青睐。 电能表远程抄表系统就是利用这种新型的智能化信息管理方式，设计为小区、公寓的智能化管理系统的子系统。但是由于各个厂家生产的电能表的差异性，所以该系统不可能支持目前市场上的所有电能表，目前只支持太原市特普高电子科技有限公司生产的“多用户多功能电能表”。 1.2系统的简单介绍 “电能表远程抄表系统”是利用主控机（即普通商用微机，在本系统中也成为上位机），K8110 光隔单口CAN总线适配卡(PCI总线)，以及由太原市特普高电子科技有限公司生产的多用户多功能电能表（在本系统中也称为下位机），对居民小区、公寓的用电进行统一、集中管理。 在信息时代迅猛发展的今天，为了实现居民小区、公寓的用电智能化管理，快速准确、功能齐全的“电能表远程抄表系统”无疑是我们设计的目标所在。本系统设计用计算机集中、统一管理的方法，实现用户信息录入、用户购电、用户退电、用户用电数据采集、用户供电控制、用电查询，以及用户购电、退电、用电的报表打印等基本功能，另外该系统还具有用防窃电、电器识别、分时限点、复费率、透支额等特有的功能。 1.3系统开发目标 该系统是将现代的计算机电子技术和通讯技术结合，按照用户用电记费、管理部门检查、管理、收费的工作流程设计完成的。为了使本系统在小区、公寓的智能化管理中发挥更大的作用，实现工作过程的计算机化，提高工作效率和工作质量，现提出如下的系统开发目标： 1.系统应具有安全性、稳定性、和快捷性，同时注意到先进性。 2.对用户的用电信息实行智能管理，减轻管理部门的工作量，并提高工作效率。 3.能够对用户的用户购电、退电、用电信息实现报表打印。 4.系统人性化设计，界面友好，方便用户的操作。 1.4开发工具的选择 该系统使用Visual C++6.0为开发工具。Visual C++是Microsoft公司开发的面向对象的可视化软件开发系统，它基于Windows95/98/NT/2000/XP，采用高度结构化的C++语言，具有结构清晰、高效优化等特点。 Visual C++6.0软件包包含了许多单独的组件，如编辑器、编译器、链接器、生成实用程序、调试器以及各种各样为开发Microsoft Windows下的C/C++程序而设计的工具。更令我们兴奋的是，它还包含有一个名为Developer Studio的开发环境， Developer Studio的特点是：把所有的Visual C++工具结合在一起，集成为一个整体，通过一个由窗口、对话框、菜单、工具栏、快捷键及宏组成的和谐系统，你可以观察和控制整个开发进程。集成开发环境就像一间带有监视器、刻度盘和操纵杆（它使个人能操作工厂中的许多机器）的控制室。该环境几乎就是Visual C++中所能“看见”的所有东西。所有其他事情都在其管理下在幕后运行。 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 远程抄表系统 设 计 方 案 目录 一、系统概况 (5) 二、远程抄表系统方案 (6) 三、总的系统构成 (9) 四、产品实物图 (10) 五、 DCGLW2-TQ201R型无线采集器 (10) 六、远程抄表管理中心软件说明 (10) 一、系统概况 随着供电自动化以及城乡电网改造的不断深入, 涉及到千家万户和用电大户的电能量管理和抄表计费已成为电力部门关心和重视的热点问题, 尽管当前已有经过各种有线, 红外, 无线等通讯方式, 对电能量进行管理和各种表计数据进行抄录, 但在具体应用和项目实施过程中, 都遇到数据抄录不稳定, 施工困难, 费用高昂等问题。 我公司长期从事电力自动化, GPRS远程数据通讯等产品的研制和开发, 针对当前电力部门电能量管理和表计数据抄录, 远程编程、校时存在的问题, 提出了GPRS远程电能量管理和表计数据抄录系列方案, 采用先进的计算机网络技术和无线数据通讯技术, 完成各种数据和控制信号的双向传输。本系列方案在同龙电、三星、恒通、威胜、浩宁达、华立、 ABB、斯伦贝谢的产品配套使用, 以及电力自动化项目改造过程中, 获得用户广泛好评。 我公司采用了业内最先进的GPRS技术、及主研制的三级自动中继路由电台、与国内多家电表厂家合作推出了基于GPRS远程抄表系统, 有着性能可靠、运行费用低廉、功能齐全的优点。已经在国内多家电业局开通运行, 反映良好。 二、 GPRS远程抄表系统方案 GPRS远程抄表系统是针对电表的抄表工作而设计的一个大规模的远程抄表通讯网络系统。它溶合了业内最先进的GPRS技术, 结合了本公司多年来GPRS远程抄表的经验, 以及多年来的GPRS数据传输经验, 是一套造价及运行费用低廉、组网方便、可扩展性强的大型GPRS远程抄表系统。该系统由中心数据后台计算机、中心后台软件、中心数据库服器、 GPRS服务器、 DCGL321-ZPG8201型电能采集终端、带RS485接口的电能表、以及手抄器。 该GPRS远程抄表系统适用于对一个城市区域或城市小区的电表进行全自动远程抄表管理。该系统具有组合灵活, 扩充方便的特点, 从而满足了用户的需求, 真正地实现了智能网络抄表的科学管理。 该GPRS远程抄表系统是我公司根据当前电量使用和管理现状而开发的自动化管理系统, 该系统突破了传统管理模式: 人工抄表, 手工输入计算机, 再进行核算和收费的模式。而是利用无线网络进行底层数据传输( 读表和控制) ,这一技术的应用使工程的实施和维护变得非常简便、容易, 同时构建系统的成本又可相对降低。管理中心的计算机可根据抄收到的原始数据, 按需求产生相应的图表和统计报表, 作为管理和计划调度的研究依据, 另外也可与银行实行联网收费, 从而从根本上解决了电费收缴工作自动化程度低, 中间环节多, 缴费不及时等问题。 1、采用新兴的GPRS作为各个区域之间的数据传输通道, 使数据传输更 快。 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 杭州**智能系统有限公司 水、电、气表远程抄表 技 术 方 案 生产商：杭州**智能系统有限公司 2010年3月13日 第一章、项目内容------------------------------------ 3 第二章、设计内容及要求-------------------------------- 3 第三章、系统概述及需求分析 ------------------------------- 3 第四章、设计原则及依据-------------------------------- 4 第五章、三表集抄系统的选型 ------------------------------- 5 第六章、系统功能及技术指标 ------------------------------- 6 第七章、设计方案----------------------------------- 7 第八章、三表集抄系统简介 ------------------------------- 8 第九章、系统组网示意图--------------------------------- 16 第十章、三表集抄系统软件简介 ----------------------------- 16 第-一章、远程抄收工程施工方案 ----------------------------------------- 18第十二章、售后服务承诺--------------------------------- 20 系统功能应体现在以下几方面： 1安全性：采用**智能水表集抄系统后可避免入户抄表，从而解决了假借抄表入户抢劫的危害， 新型多功能单相智能电表研究与设计 摘要电表发展的过程与信息技术发展有着密切的 联系，目前我国每天用电量和耗电量都是极大的，因此需要使用与电网系统融为一体的电表，这样可以满足精准抄表和远程控制的要求。因此，在原有电表的基础上进行设计，实现新型多功能单相智能电表的全面使用。本文主要针对新型多功能单相智能电表的设计原理，软件设计，硬件设计抗干扰设计等内容进行详细的分析，从而为我国新型多功能智能电表的发展提供一点助力和帮助。 关键词】新型多功能单相智能电表设计原理软件设 计硬件设计抗干扰设计 目前我国单向智能电表的应用逐渐在普及，作为电力系 统的终端，不再独立于电网系统之外，而是利用电网数据传输系统，实现了远程操控，精准读数和抄数的功能，及时的 交换数据信息，并且进行存储，保证数据记录的准确性。因行分析，主要针对设计新型多功能单相智能电表的设计原理、软件设计、硬件设计以及系统的抗干扰的设计进行详细的分析，从而促进我国的新型多功能单相智能电表的发展。 此，本文主要针对新型多功能单相智能电表的设计和研究进1新型多功能单相智能电表设计原理 新型多功能单相智能电表的设计原理是依据测量原理 进行设计的。首先，测量原理主要是依据电表信号输入的方需要选择精准的电力数据采样的方式。信号输入方式有两种，分别是电阻采用和互感器。而一般选择的采用方法为同步采样，或者是准同步采样，还可以选择非同步采样。由于采样方法的定义可以了解到，同步采样是非同步采样的一种特殊采样方法，就是当非同步采样变化周期为零的时候，就会变为同步采样。因此，新型多功能单相智能电表的数据采样般采用的就是非同步采样定理，并且需要对电参数进行计算， 从而平衡和控制影响新型多功能单相智能电表采样的因素，确保数据采集的真实有效性。 式的不同会产生一定的误差值，关系到信号的精准度，所以，2新型多功能单相智能电表硬件设计新型多功能单相智能电表硬件设计主要包括了四个部 分，第一部分是信号采集计量模块，第二部分是MCU 数据存储模块，第三部分是显示按键及报警模块，第四部分则是通信接口。硬件的设计，可以实现数据的双向实时通信，以及实现数据的互动功能，这样可以为有关部门提供实时的电量数据和实时电价，从而计算出具体的电费。目前硬件设计 过程中，信号采集计量模块采用的是RN8209 计量芯片，因为利用该芯片，可以实现四个方面的测量，即有功功率的测量、无功功率的测量，以及有功点电能的测量和无功电能的智能电表的设计
智能电表远程抄表通讯系统解决方案
智能电能表与用电信息采集装置安装典型设计分解
智能电能表电力抄表远程抄表集中抄表电量管理系统样本
基于单片机的智能电能表的设计
(我的)智能电表分析设计报告
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