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。

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式的不同会产生一定的误差值，关系到信号的精准度，所以，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一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。

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

测量。设计过程中，采用的MCU数据存储模块处理器，应

该保证耗能低，功能性强等特点，从而实现多功能处理的目标。而新型多功能单相智能电表比较人性化的设计就是具有报警功能，在实现了液晶显示器，以及声光报警模块的有效连接以外，还是实现了多功能电力参数记录的功能。

3 新型多功能单相智能电表软件设计

新型多功能单相智能电表软件设计，主要包括两个个方面，第一是数据处理模块设计，第二则是通信模块的设计。第一部分是支撑整个新型多功能单相智能电表运转的核心

模块，主要采用的芯片型号是RN8209，设计过程是设定定

时读数，读取电能不同时刻的参数，从而依据设定的标准数据进行判断，是否出现了异常，以及电表是否在正常工作，而且该软件设计不仅包括了对电流的读取，还包括了对电压，频率以及有功功率等相关的参数的读取，提供了准确的电量消耗的数据。判断的依据主要是点亮脉冲是否在标准范围之内，当在标准范围之内，就可以进行数据存储，如果不在标准范围，则需要重新计算。而通信处理模块采用的是中断接收方式，其过程是完整接收数据包以后，对数据进行校验以及判断，并且程序需要进行倒减处理，而且在清零以后，一定要选择冗余操作模式。

4 新型多功能单相智能电表抗干扰设计

新型多功能单相智能电表因为是利用计算机技术和信

息技术进行数据信号的传输，因此会受到外界的某些因素的影响，因此新型多功能单相智能电表系统在设计的时候，应该重视其抗干扰的设计。而抗干扰设计主要表现在两方面，分别是硬件抗干扰设计和软件抗干扰设计。在硬件设计过程中，就要考虑设计抗干扰特性，设计包括两部分内容，分别是智能电能表电源抗干扰的设计，以及印刷电路板抗干扰的设计。这两部分设计可以有效的一直干扰源，并且及时的切断干扰源的干扰。第二方面，则是软件抗干扰设计，主要设计的内容是对频谱进行干扰和截断，因为软件干扰比较灵活，可以有效的抑制频谱对电表的干扰。

5 结束语

新型多功能单相智能电表，具有集中抄表，远程操控，数据精准以及抗干扰等特点。而且能够实现海量数据传输过程中，保证其稳定性。而且利用信息技术和计算机技术，可以实现精准的远程操控，能够处理大量的数据交换和存储，从而确保电表计费的准确性。因此，作为电力系统网络的终端，新型多功能单相智能电表未来的发展空间和应用空间是很大的，同时，新型多功能单相智能电表也是电表发展的趋势。

参考文献

[1]刘西秀.多功能单相电能表的研究与设计[J].青岛：青

岛理工大学，2016（06）：133-136.

[2]张龙泉.基于R7F0C004的单相本地费控智能电能表的设计与实现[J].长沙：湖南大学，2016（03）：145-148.

[3]王豪岗.单相智能电能表设计[J].洛阳：河南科技大学，2015（03）：144-148.

[4]何小辉.一种单相远程智能电表的设计与实?F[J].洛阳：河南科技大学，2015（09）：122-124.

作者简介

陈启健（1983-），男，广东省广州市人。大学本科学历。助理工程师。研究方向为电机与电器。

作者单位

广州航海学院广东省广州市510700

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。

单相桥式整流电路课程设计报告..

电力电子课程设计报告

目录一、设计任务说明 (3) 二、设计方案的比较 (4) 三、单元电路的设计和主要元器件说明 (6) 四、主电路的原理分析 (9) 五、各主要元器件的选择： (12) 六、驱动电路设计 (14) 七、保护电路 (16) 八、元器件清单 (21) 九、设计总结 (22) 十、参考文献 (23)

一、设计任务说明 1.设计任务： 1)进行设计方案的比较，并选定设计方案； 2)完成单元电路的设计和主要元器件说明； 3)完成主电路的原理分析，各主要元件的选择； 4)驱动电路的设计，保护电路的设计； 5)利用仿真软件分析电路的工作过程； 2.设计要求： 1)单相桥式相控整流的设计要求为：负载为感性负载，L=700mH，R=500Ω 2)技术要求： A.电网供电电压为单相220V； B.电网电压波动为5%——10%； C.输出电压为0——100V;

二、设计方案的比较单相桥式整流电路有两种方式，一种是单相桥式全控整流电路，一种是单相桥式半控整流电路。主要方案有三种：方案一：采用单相桥式全控整流电路，电路图如下：对于这个电路，每一个导电回路中有两个晶闸管，即用两个晶闸管同时导通以控制导电的回路，不需要续流二极管，不会出现失控现象，整流效果好，波形稳定。变压器二次绕组不含直流分量，不会出现变压器直流磁化的问题，变压器利用率高。方案二：采用单相桥式半控整流电路，电路图如下：相较于单相桥式全控整流电路，对每个导电回路进行控制，只需一个晶闸管，而另一个用二极管代替，这样使电路连接简便，且

降低了成本，降低了损耗。但是若无续流二极管，当α突然增大到180°或触发脉冲丢失时，会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况，这使d U成为正弦半波，级半周期d U为正弦波，另外半周期d U为零，其平均值保持恒定，相当于单相半波不可控整流电路时的波形，即失控现象。因此该电路在实际应用中需要加设续流二极管。综上所述：单相桥式半控整流电路具有线路简单、调整方便的优点。但输出电压脉动冲大，负载电流脉冲大（电阻性负载时），且整流变压器二次绕组中存在直流分量,使铁心磁化，变压器不能充分利用。而单相桥式全控整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。因此选择方案一的单相桥式全控整流电路。

单相电能表的设计与实现

毕业设计设计题目单相电能表的设计与实现学生姓名学号专业班级指导教师院系名称计算机与信息学院

2015 年月日目录No table of contents entries found. 单相电能表的设计与实现摘要：随着我国近年来经济技术的快速发展，企业和居民对电能的需求越来越大。但是传统的机械式电表计费单一、计量误差较大、寿命较短，已经不足以满足人们的需求，所以开发一款寿命长、计量精准的多功能电子式电能表就成为一种必然趋势。本文主要是基于芯片ADE7755设计的一种针对于普通家庭用户使用的电子式单相电能表。该设计采用高精度电能计量芯片ADE7755来计量用电量，并使用51单片机来控制整个电路。通过电流、电压的信号采集，数模转换，功率计算，带掉电存储和显示等硬件设计，并结合软件编程实现了电能表的正常工作。本文主要介绍了电能表的工作原理，电能计量模块，显示模块，数据存储模块，以及软件设计模块。所设计的数字化单相电能表具有成本低廉、结构简单、性能可靠、计量精准等优点，具有一定的实用价值和推广价值。关键词：ADE7755；电能表；单片机

Design and implementation of single-phase energy meter Abstract: With the rapid development of China's economy in recent years, technology, business and household demand for electricity is growing. But the traditional mechanical meter single billing, measurement error is large, short-lived, it has been insufficient to meet people's needs, so the development of a long-life, multi-function electronic metering precise electrical energy meter has become an inevitable trend . This article is based on a chip designed for electronic ADE7755 single-phase energy meter for ordinary home users. The design uses a high-precision chip ADE7755 energy metering to measure electricity consumption and use 51 microcontroller to control the entire circuit. By signal acquisition current, voltage, digital to analog conversion, power calculation, with power storage and display hardware design, combined with software programming work to achieve a normal meter. This paper describes the working principle of electric energy meter, energy metering module, display module, data storage module, and software design module. Designed

单相费控智能电能表的面板和液晶显示说明

一、单相费控智能电能表的面板和液晶显示说明面板说明：液晶显示屏下方从左至右依次有脉冲指示灯、跳闸指示灯、报警指示灯。 1.脉冲指示灯：用来指示用户用电功率状况，用电负荷功率越大，该指示灯闪亮的频率越快，反之越慢。当用户不用电时，不亮。用电恢复后该灯继续随负荷功率的大小闪亮。 2.跳闸指示灯：跳闸指示灯常亮表示电能表处于拉闸状态；合闸时灭。 3.报警指示灯：常亮表示电能表处于报警状态；正常时灭。 4.报警功能：当出现下列故障或报警项时，LCD立即停留在该代码上或报警提示，且背光灯持续点亮。 5.电能表故障类异常提示信息码如下： 1.Err-01控制回路错误； 2.Err-02 ESAM错误； 3.Err-04 时钟电池电压低； 4.Err-08 时钟故障； 5.Err-10 认证错误； 6.Err-16 修改密钥错误; 7.Err-56 有功电能方向改变。 6.椭圆形的红外是代表红外通讯接口。

二、智能电能表推广应用热点问题解答 1、什么是智能电能表？它与普通机械式电能表有什么区别？智能电能表是指除具有准确计量用户使用的电能外，还具备远程停送电、异常报警、信息传输与交互等功能的电子式电能表。与传统的机械式电能表相比，它功能多、功耗低、体积小，可实现本地和远程通信，其应用能及时、完整、准确获取电力用户用电信息，实现与客户、智能用电设备的信息交互与控制，极大的方便居民生活，减少电网能源损耗，提高供电服务质量。机械式电能表只具备单一电能计量功能，表计功耗高、体积大，不能实现信息传输与交互，不便于供电企业提高优质服务水平和方便居民生活。 2、智能电能表的工作原理是什么？智能电能表是电子式电能表的一种，其工作原理是表内的测量单元将输入的电压、电流信号转变为数字信号，再将数字信号交由表内数据处理单元进行计数，从而计算实际使用的电能量。 3、什么是低压集抄技术？低压集抄技术即低压电力客户集中自动抄表技术，它通过低压电力线载波进行通讯和数据的实时传输，实现电能表电量等数据的自动抄读。该技术是近年来高新技术普及应用的结果，也是智能电网建设的重要组成部分，其目的是为了方便居民的生活和提高电力部门的服务质量。目前，在西欧国家得到了广泛应用。

单相桥式全控整流电路设计_(纯电阻负载)

单相桥式全控整流电路的设计一、 1. 设计方案及原理 1.1 原理方框图触发电路驱动电路整流主电路负载 1.2 主电路的设计电阻负载主电路主电路原理图如下： 1.3主电路原理说明 1.3.1电阻负载主电路原理（1）在u2正半波的（０～α）区间，晶闸管VT1、VT4承受正向电压，但无触发脉冲，晶闸管VT2、VT3承受反向电压。因此在0～α区间，4个晶闸管都不导通。假如4个晶闸管的漏电阻相等，则Ut1.4= Ut2.3=1/2u2。（2）在u2正半波的（α～π）区间，在ωｔ＝α时刻，触发晶闸管VT1、VT4使其导通。（3）在u2负半波的（π～π＋α）区间，在π～π＋α区间，晶闸管VT2、VT3承受正向电压，因无触发脉冲而处于关断状态，晶闸管 VT1、VT4承受反向电压也不导通。（4）在u2负半波的（π＋α～２π）区间，在ωｔ＝π＋α时刻，触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通，负载电流沿 b→VT3→R→VT2→α→T的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压（ud=-u2）和电流，且波形相位相同。

1.4整流电路参数的计算电阻负载的参数计算如下：（1）整流输出电压的平均值可按下式计算 U d=0.45U2（1+cos ）（1-1）当α=0时，取得最大值，即= 0.9 ，取=100V则U d =90V，α=180o 时，=0。α角的移相范围为180o。（2）负载电流平均值为 I d=U d/R=0.45U2（1+cos ）/R (1-2) (3)负载电流有效值，即变压器二次侧绕组电流的有效值为 I2=U2/R (1-3) (4)流过晶闸管电流有效值为 IVT= I2/ （1-4）二、元器件的选择晶闸管的选取晶闸管的主要参数如下： ①额定电压U TN 通常取和中较小的，再取靠近标准的电压等级作为晶闸管型的额定电压。在选用管子时，额定电压应为正常工作峰值电压的2～3倍，以保证电路的工作安全。晶闸管的额定电压 U TN=（2～3）U TM（2-1） U TM:工作电路中加在管子上的最大瞬时电压

国网单相智能电能表设计概要

国网单相智能电能表设计概要随着电子技术的迅速发展和不断成熟，电子式电能表在我国得到了广泛的使用，成为主要的电能量贸易结算器具，在电网技术由自动化向智能化方向发展的趋势下，电子式电能表将向智能电能表过渡。智能电能表在电能量计量的基础上具有信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能，数据安全传输和存储是实现以上功能的基础，因此如何保证信息传递、信息保存的安全性已经成为智能电能表的关键性因素。 1智能电能表基本架构 1.1基本架构（1）硬件架构智能电能表在硬件上主要包括电压/电流采样电路、计量单元、中央控制单元（MCU）、电源模块、存储单元、控制回路、红外通信、IC卡接口、安全论证单元等部分组成，其中数据安全防护重点为数据存储区和通信接口。在数据存贮方面，采用FLASH芯片和EEPROM两种芯片，FLASH芯片容量大，成本较低，但擦写次数一般为10万次，所以主要存储负荷曲线、事件记录等历史数据；EEPROM芯片单片存贮容量较小，价格相对较高，但一般存储电量、金额以及表计的设置参数等重要数据。在对外通信接口方面，红外通信接口、485通信接口、CPU 卡接口以及以窄带载波，其它近距离无线和无线公网为主的其他通信接口,暂不考虑。电压采样电流采样计量芯片 MCU单元存储单元控制回路 485接口电源模块实时时钟通讯单元功率脉冲输出红外通信 Lc卡接口 LC D显示操作接口图1 智能电能表硬件框图（2）功能架构智能电能表以电能量计量、信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互功能为特征，根据国网公司的要求，有以下功能：计量功能：正确计量正反向总有功电量，并单独存储；费率时段：正确计量各费率时段有功电量和总有功电量；数据存储和冻结功能：存储结算日或按照约定的时间或时间间隔的总电能、各费率电能、需量等信息；事件记录：存储失压、失流、断相、开盖、远程控制等事件发生时间、结束时间和相应的电能量数据；

隆基宁光单相费控智能电能表

【特点及用途】 1. 采用先进的集成电路设计和SMT工艺制造，其特点是高精度、宽负载、低功耗、抗干扰能力强。配有红外、RS485和载波通信接口。是一款具有电能量计量、信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能的电能表。 2.适用范围：计量额定频率为50Hz的交流单相正、反向有功电能。 3.产品符合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/T15284-2002《多费率电能表特殊要求》、DL/T 645-2007《多功能电能表通信规约》、 Q/GDW 364-2009 《单相智能电能表技术规范》的全部技术要求。 4.功能配置表注：“▲”代表该型号电能表有此功能

【规格及主要技术参数】 1. 规格：本公司可根据用户要求定制各种规格的电能表。 2、主要技术参数： 2.1 基本误差： 2.2 电气参数（参比条件下测得）: 起动电流：0.4 % Ib 功耗：电压线路< 1.5W, 6.0V A 电流线路< 1.0V A 潜动：具有逻辑防潜动电路

时钟误差< 0.5秒/日(23℃) 液晶使用寿命：>10年掉电存贮时间：>20年【功能介绍】 1.计量功能 1.1正向有功电量计量：电能表自动计量正向累计有功电量，并分别计量正向尖、峰、平、谷各费率电量。 1.2反向有功电量计量：电能表自动计量反向累计有功电量，并分别计量反向尖、峰、平、谷各费率电量。当反向用电时，电能表给出反向指示。 1.3组合电量计量：电能表可根据“组合电量模式字（可设置）”，进行组合总电量和各费率电量的计量。1.4本地费控智能电能表具有电费计算功能。计费方式有分时电价和阶梯电价，对应分时电价电能表和阶梯电价电能表两种。分时电价电能表根据尖、峰、平、谷各费率的正、反向用电量累加和，分别按相应费率的电价计算电费。阶梯电价电能表根据当月的实际用电量，按照预设的阶梯电价分段计算电费。 1.5瞬时参量测量：电能表可测量电压、火线电流、零线电流、功率、功率因数等参量。 2.分时费率功能

单相费控智能电能表尺寸图

本结构及尺寸适用CPU 卡式和射频卡式的2级单相本地费控智能电能表（CPU 卡、射频卡通过电能表型号进行区分标识）；本结构的外观、开盖尺寸、侧视/后视图尺寸、接线芯尺寸、接线端子等简图参见A.1～A.5，接线端子定义参见表A-1、表A-2。图中未单独注出公差的尺寸的允许公差遵照GB/T 1804-2000的要求执行（以下同）。 A .1 电能表外观简图脉冲红外报警跳闸2 国家电网制造厂商名称 R 2009年 XXXXXX型单相本地费控智能电能表 A .2 电能表开盖尺寸简图

A.3电能表侧视/后视尺寸简图

A.4电能表接线芯尺寸简图电流60A及以下电流60A以上互感器接入式电流端子接线孔外口采用倒角 A.5电能表端子接线图

直接接入式表A-1直接接入式电能表接线端子定义 1 相线接线端子7 脉冲接线端子 2 相线接线端子8 脉冲接线端子 3 零线接线端子9 多功能输出口接线端子 4 零线接线端子10 多功能输出口接线端子 5 跳闸控制端子11 485-A接线端子 6 跳闸控制端子12 485-B接线端子 1 相线入零线入234 相线出零线出经互感器接入式表A-2经互感器接入式电能表接线端子定义 1 电流接线端子7 脉冲接线端子 2 电流接线端子8 脉冲接线端子 3 相线接线端子9 多功能输出口接线端子 4 零线接线端子10 多功能输出口接线端子 5 跳闸控制端子11 485-A接线端子 6 跳闸控制端子12 485-B接线端子

附录 B 单相本地费控智能电能表（载波）尺寸图本结构及尺寸适用于CPU 卡式和射频卡式2级本地费控智能电能表（载波），其中CPU 卡、射频卡通过电能表型号进行区分，电能表载波模块外置。本结构的外观、开盖尺寸、侧视/后视图尺寸、接线芯尺寸、接线端子等简图参见图B.1～B.5，接线端子的定义参见表B-1、表B-2；载波通信模块结构要求见附录E 。 B .1 电能表外观简图脉冲红外报警跳闸2 国家电网制造厂商名称 R 2009年 RXD TXD XXXXXX型单相本地费控智能电能表(载波)

(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。

单相桥式整流电路设计..

1 单相桥式整流电路设计单相桥式整流电路可分为单相桥式相控整流电路和单相桥式半控整流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。下面分析两种单相桥式整流电路在带电感性负载的工作情况。单相半控整流电路的优点是：线路简单、调整方便。弱点是：输出电压脉动冲大，负载电流脉冲大（电阻性负载时），且整流变压器二次绕组中存在直流分量,使铁心磁化，变压器不能充分利用。而单相全控式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。单相全控式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2 倍，在相同的负载下流过晶闸管的平均电流减小一半；且功率因数提高了一半。单相半波相控整流电路因其性能较差，实际中很少采用，在中小功率场合采用更多的是单相全控桥式整流电路。根据以上的比较分析因此选择的方案为单相全控桥式整流电路（负载为阻感性负载）。 1.1 元器件的选择 1.1.1 晶闸管的介绍晶管又称为晶体闸流管，可控硅整流（Silico n Con trolled Rectifier--SCR ）, 开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代; 20 世纪80 年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代。能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，以被广泛应用于相控整流、逆变、交流调压、直流变换等领域，成为功率低频（200Hz 以下）装置中的主要器件。晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型--普通晶闸管。广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件 1）晶闸管的结构晶闸管是大功率器件，工作时产生大量的热，因此必须安装散热器。晶闸管有螺栓型和平板型两种封装引出阳极A、阴极K和门极（或称栅极）G三个联接端。对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便

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

单相本地费控智能电表

DDZY150C-Z（C）单相本地费控智能电表一、产品概述： ddzy150c型单相本地费控智能电能表（cpu卡）是本公司研制生产的智能型电能计量产品，适用于额定电压220v、频率50hz的单相交流有功电能的计量。具有独立的调制式红外光口和 1 路rs485 通讯口；具有ic卡口，可支持本地费控功能；该表具有高可靠、高精度、长寿命等优点。它适应电压范围宽，且整机出厂后无须调整。可广泛应用于城市、农村或工厂企业单相交流电的计量场合。二、型号分类： 1、ddzy150c:带cpu卡控制；带rs485通讯功能； 2、ddzy150c-z:带cpu卡控制；带rs485+红外通讯功能；带载波通讯。三、引用标准： 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/t17215.301—2007《多功能电能表特殊要求》 dl/t 698—1999《低压电力用户集中抄表系统技术条件》 dl/t645—2007《多功能电能表通信协议》 q/gdw 354—2009智能电能表功能规范 q/gdw 355—2009单相智能电能表型式规范 q/gdw 364—2009单相智能电能表技术规范 q/gdw 365—2009智能电能表信息交换安全认证技术规范四、主要功能特点： 1、计量功能 a）具有正向有功电能、反向有功电能计量功能，能存储其数据，并可以据此设置组合有功。

b）具有分时计量功能，有功电能量按相应的时段分别累计、存储总、尖、峰、平、谷电能量。 c）可存储上12个月的总电能和各费率电能量；数据存储分界时刻为月末24时，或在每月1号至28号内的整点时刻。 2、费控功能费控功能的实现分为本地和远程两种方式：本地方式通过cpu卡、射频卡等固态介质实现。 2.1 本地费控电能表在电能表内进行电费实时计算，其主要功能包括： a）当剩余金额小于或等于设定的报警金额时，电能表能以声、光或其他方式提醒用户；透支金额应实时记录，当透支金额低于设定的透支门限金额时，电能表发出断电信号，控制负荷开关中断供电；当电能表接收到有效的续交电费信息后，首先扣除透支金额，当剩余金额大于设定值（默认为零）时，方可通过远程或本地方式使电能表处于允许合闸状态，由人工本地恢复供电。 b）剩余金额不能超过设计允许的电能表最大储值金额；最大储值金额由电能表显示位数决定。 c）电能表的预存电费金额应能与表内的剩余金额进行准确迭加，并能将剩余金额、电能表用电参数等信息返写至固态介质。 d）电能表不接受非指定介质输入的任何信息。当使用非指定介质或进行非法操作时，电能表能进行有效防护；在非指定介质或非法操作撤销后，电能表能正常工作且数据不丢失。 g）通过固态介质对电能表进行参数设置、预存电费、信息返写、esam数据抄读和下发远程控制命令操作时，需通过严格的密码验证及安全认证，除用户购电信息外的其他用电参数设置还应通过编程键和编程密码验证使电能表处于编程允许状态下方可进行。 2.2 远程费控电能表电费计算在远程售电系统中完成，表内不存储、显示与电费、电价相关信息。电能表接收远程售电系统下发的拉闸、允许合闸、esam数据抄读指令时，需通过严格的密码验证及安全认证。可通过虚拟介质对电能表内的用电参数进行设置；

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

单相费控智能电能表使用说明书

目录 1．概述 (2) 1.1性能 (2) 1.2 工作原理： (3) 2．技术参数： (3) 2.1 规格及技术参数： (3) 3．使用说明 (5) 3.1液晶显示示意图如下表： (5) 3.2 状态指示灯 (5) 3.3 数据显示： (5) 4.电表功能 (6) 4.1 计量功能： (6) 4.2 费控功能： (6) 4.3 负荷开关： (6) 4.5 安全认证加密： (7) 4.6 测量及监测： (7) 4.7事件记录： (7) 4.8 费率、时段功能： (7) 4.9 冻结功能 (8) 4.10 报警功能 (8) 4.11 显示功能 (8) 4.12 通讯接口 (10) 5. 表外形尺寸图及接线图 (10) 5.1外形尺寸图： (10) 5.2 接线图 (10) 5.3 脉冲输出接线图： (11) 6.运输贮存与保证期限 (12)

1．概述 DDZY22-Z型单相费控智能电能表，采用当今最先进的电能表专用集成电路、微处理器、永久保存信息的不挥发性存贮器、宽温液晶显示等技术和SMT 工艺设计、制造，是高精度、宽负载、高灵敏、低功耗，供计量额定频率为50/60Hz 的单相电网中的交流有功电能，该表集众多功能于一体，实现了正、反向有功、分时电能计量以及远传实时电压、电流、零线电流、功率、功率因数等，并可通过远程售电系统实现用户“先买后用”的预付费功能，又可灵活预置多种功能：冻结电量、故障报警、自动断电、开盖记录、自动抄表等功能。以PC机和掌上电脑为媒介实现用户与供电部门计算机的信息传输。本表还具有红外、RS485接口，方便电力部门实现计算机网络管理。并采用多种软件、硬件抗干扰措施，保证电表可靠运行，从而适应了电力部门对用户有效及时地现代化科学管理需求。供电部门可通过计算机和远程售电管理系统对用户预置购电量，并可设置剩余报警电量、跳闸报警电量、协议透支电量等。此电能表一表一加密模块，智能表上的所有数据信息均经加密处理，保障了用户的用电利益，同时售电管理系统中存储用户地址、姓名、以及此用户表的出厂表号、表常数等信息，便于用电管理与用电监察。 1.1性能 1.1.1、电能表的线路设计和元器件的选择以较大的环境允差为依据，因此可保证整机长期稳定工作。精度基本不受频率，温度、电压变化影响。整机体积小，重量轻，密封性能好，可靠性较其它同类产品有明显提高，为方便供电部门对表的标准化管理，表内设有误差微调装置。 1.1.2、当电源失电后，不可充环保锂电池作为后备电源，保证内部数据不丢失，日历，时钟、时段程序控制功能正常运行，来电后自动投入运行。在电能表端钮盒上设置有光电耦合隔离脉冲输出接口，以便于进行误差测试或脉冲采集，脉冲输出常数与标牌标志的表常数一致。 1.1.3、电表运行信息可由低压电力线载波、掌上电脑，RS485接口三种媒介传

智能电能表与用电信息采集装置安装典型设计

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）

单相桥式全控整流电路纯电阻课程设计

1 引言电力电子技术是利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术，有时也称为功率电子技术。一般情况下，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。要得到直流电，除了直流发电机外，最普遍应用的是利用各种半导体元件产生直流电。这个方法中，整流是最基础的一步。整流，即利用具有单向导电特性的器件，把方向和大小交变的电流变换为直流电。整流的基础是整流电路。整流电路（Rectifier）是电力电子电路中出现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。典型的单相可控整流电路包括单相半波可控整流电路、单相整流电路、单相全波可控整流电路及单相桥式半控整流电路等。单相可控整流电路的交流侧接单相电源。这次课程设计我设计的是单相桥式全控整流电路电阻性负载，与单相半波可控整流电路相比，桥式全控的电源利用率更高一些，应用范围更广泛一些。 2 单相桥式全控整流电路 2.1 单相桥式全控整流电路带电阻负载的工作情况分析单相桥式全控整流电路带电阻负载电路如图2-1：图2.1 单相桥式全控整流电路原理图

在单相桥式全控整流电路，闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。在u2正半周（即a 点电位高于b 点电位），若4个晶闸管均不导通，id=0,ud=0,VT1、VT4串联承受电压u2。在触发角a 处给VT1和VT4加触发脉冲，VT1和VT4即导通，电流从电源a 端经VT1、R 、VT4流回电源b 端。当u2过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT4关断。在u2负半周，仍在触发角a 处触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，电流从电源b 端流出，经VT3、R 、VT2流回电源a 端。到u2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。在u2负半周，仍在触发延迟角a 处触发VT2和VT3（VT2和VT3的a=0处为ωt=Π），VT2和VT3导通，电流从电源b 端流出，经VT3,R,VT2流回电源a 端。到u2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为22U2和2U2。由于在交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负载，故该电路为全波整流。整流电压平均值为： ?+=+==παααπωωπ2 cos 19.02cos 122)(d sin 21 222U U t t U U d 向负载输出的直流平均电流为： 2 cos 19.02cos 12222ααπ+=+==R U R U R U I d d 晶闸管VT 1、VT 4 和 VT 2、VT 3 轮流导电，流过晶闸管的电流平均值只有输出直流电流平均值的一半，即 2 cos 145.0212α+==R U I I d dT b c) d u V 图2.2单相桥式全控整流电路波形