单相电能表的设计与实现
ddzy288型单相费控智能电能表原理
题目：探究zy288型单相费控智能电能表原理一、前言在现代社会，电能表作为用电行为的计量工具，扮演着重要的角色。
而随着科技的发展，智能电能表在电力行业中得到了广泛的应用。
本文将着重探讨zy288型单相费控智能电能表的原理，以期能更深入地理解这一领域。
二、zy288型单相费控智能电能表概述zy288型单相费控智能电能表是一种应用广泛的电能表类型，具有费控功能，并且拥有智能化的特点。
它采用了先进的电子技术和微处理器技术，能够实现用电数据的精准测量和远程控制。
在使用过程中，用户可以通过预付费方式进行电能的和使用，从而充分发挥了电费的预付、自动计量等功能。
三、zy288型单相费控智能电能表原理1. 电能表的计量原理在zy288型单相费控智能电能表中，电能的计量原理是至关重要的。
该电能表通过采用电子脉冲计量技术，采集电能脉冲信号，并通过微处理器进行处理和计算，最终得到用电量的准确数值。
在这一过程中，电能表需要实时监测电压、电流等参数，并对电能进行分步计量，以确保计量精度和稳定性。
2. 费控原理zy288型单相费控智能电能表具有费控功能，其原理是通过预付费模式来控制用户的用电量。
在用户电能时，电能表会将的电能额度存储在用户的电能表中，随着用户的用电行为，电能表会实时扣除相应的电能量。
当用户的电能余额不足时，电能表会自动切断用电，直至用户进行下一次充值为止。
3. 智能化原理zy288型单相费控智能电能表的智能化原理主要体现在其远程通信和控制功能上。
通过通信模块的支持，电能表可以实现与上位机的远程通信，包括数据传输、远程控制等功能。
这种智能化的设计使得电力管理更加便利和高效。
四、总结与展望通过本文的探讨，我们对zy288型单相费控智能电能表的原理有了更深入的理解。
该电能表通过电能的计量、费控和智能化功能，实现了对电能的精准管理和控制。
在未来，随着智能电能表技术的不断发展，相信它将在电力行业中发挥越来越重要的作用。
基于V9811的单相电子式多费率电能表设计方案
可 通过 红外和 ＲＳ ． ４ ８ ５通 讯方式 来读取 和设置 电能表 的 电
４路独 立 的过采样 ， △Ａ Ｄ Ｃ： 一 路 电压 、两路 电流和一路多功能测量通道
量和参 数 。 与传统 电能表相 比 ，智能 电能表具有 以下几个 主要特
・
点 ：
・
计 量精 度 ：
・
满足 ＧＢ ／ Ｔ １ ７ ２ １ ５ ． ３ ２ １ — ２ ０ ０ ８ 、 ＧＢ ／ Ｔ １ ７ ２ １ ５ ． ３ ２ ２ －
・
通 讯 电路
本方 案的通 讯电路主要 包括 Ｒ Ｓ 一 ４ ８ ５通 讯电路和 红外
通 讯 电路 。
集成起 振 电路和 Ｐ Ｌ Ｌ ，片外仅 需一个 ３ ２ ７ ６ ８ Ｈ ｚ
晶体 ，支持 晶体停振时的起振复位功能 ・ ６ ４ ｋ Ｂ Ｆ Ｌ Ａ Ｓ Ｈ存储 器 ， 具有 写保护和加密功能 ，
・
３ ． ３ Ｖ或 ５ Ｖ 电源供 电，宽 电压输入范围 ： ２ ． ５ Ｖ － ５ ． ５ Ｖ
基准 电压 ： １ ． １ ８ ５ Ｖ（ ２ ０ ｐ ｐ ｍ／ ℃）
脉 冲常 数 为 １ ２ ０ ０ ｉ ｍｐ ／ Ｋ ｗｈ ，说 明 电能 表 每 输 出 １ ２ ０ ０个
・
ＣＦ脉冲 即 代表 用 户使 用 了 １ ｋ ｗｈ的 电量 。 电能表 校 正好
４ ８ ５电源是单独供应的。变压器的 另外一个输出端经过 整流 后 ，通过 ７ ８ Ｌ ０ ５稳压成 ５ Ｖ，为 ＲＳ － ４ ８ ５ 通讯回路供 电。
・
其它特 点 ：
・
高性 能 ８位 ８ ０ ５ ２兼容 ＭＣＵ内核 ，工作频 率可
编程 ，运算能 力最高可达 ２ ６ Ｍ Ｈ ｚ ／ ６ ． ５ ｍ ｉ ｐ ｓ
ddzy288型单相费控智能电能表原理
ddzy288型单相费控智能电能表原理【原创实用版】目录1.单相费控智能电能表的概述2.单相费控智能电能表的工作原理3.单相费控智能电能表的性能指标4.单相费控智能电能表的设计思路及预期效果5.结语正文一、单相费控智能电能表的概述单相费控智能电能表是一种用于计量额定频率为 50Hz 的交流单相有功电能的设备，它实现了先付费后用电的管理功能。
这种电能表采用了国外先进的专用大规模集成电路和 SMT 工艺制造，关键元器件均采用国外知名品牌的低功耗、长寿命器件。
整机设计采用了多种抗干扰技术，提高了产品的可靠性和使用寿命。
数据显示采用大屏幕中文液晶，便于抄表。
本费率计量，可存储上 12 个结算日总电能和各费率的电能数据，具有事件记录功能。
支持 6 个年时区、2 个日时段表、12 个日时段、4 种费率。
同时还具有红外和 RS485 通讯功能，可实现远程抄表，通讯规约遵循 DLT645-2007。
二、单相费控智能电能表的工作原理单相费控智能电能表的工作原理主要是由两个功能模块组成：一是测量系统，二是专用电路处理系统。
测量系统将测量的功率经 VF 变换后，将脉冲信号送至专用电路。
用户购电时，软件系统根据用户的购电信息生成一组含加密数据的信息写入卡中，用户插卡后，电表将卡上的信息解密后读入电表中，完成了电量的传递，用户电量用完后电表自动停止供电。
三、单相费控智能电能表的性能指标单相费控电能表的性能指标符合 GBT17215.321-2008 和GBT18460.3-2001 标准。
产品可以直接准确计量正反向有功电量，并依据相应的费率设置进行多时段计量。
四、单相费控智能电能表的设计思路及预期效果单相费控智能电能表的设计思路预期效果包括以下几点：1.可实现远程预付费和抄表，以及本地费控模式和远程费控模式的灵活切换，使较好地满足电能计量与结算需求。
2.采用了安全认证和指纹识别，数据的安全性高。
3.LCD 液晶显示屏可显示电量、电压、电流、功率因数等数据，同时可通过 485 通信单元或载波通信单元实现抄表，即实现三种不同的抄表方式。
单相表接线原理图
单相表接线原理图
对于单相表接线原理图，下面是一个简化的示意图：
该示意图包括以下组件：电表（Meter）、主线（Main Line）、接地线（Grounding Wire）、相线（Phase Wire）和负载（Load）。
主线作为电源的输入端，将电能传输到电表。
接地线将电表接地，以保证安全和稳定的电流传输。
相线将电能从电表传输到负载。
电表的主要功能是测量电能的消耗。
当电流经过电表时，电表会记录下电能的使用量，以及其他参数如电流大小、电压等。
负载是电能的消耗者，可以是各种家用电器、灯具、电机等。
负载通过与相线连接来获取所需的电能。
通过这样的接线方式，电能可以从电源经由电表传输到负载，同时电表能够测量电能的具体使用情况。
这样就能够掌握电能的消耗情况，对于用电管理和电费结算非常重要。
这只是一个简化的示意图，实际的单相表接线原理图可能更加复杂。
智能电能表技术规范
单相智能电能表的技术要求
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。 在保证安全的情况下，可通过虚拟介质对电能表内的用电参数进行设置；不提倡通过 载波通信信道实现费率时段表、电价方案等用电参数的远程预置。
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（8 ）负荷开关
单相智能电能表的技术要求
用户购电成功后的合闸方式有两种。当采用外置负荷开关时，用户进行手动合闸，跳闸指示灯熄灭。 当 使用内置负荷开关时，若为本地费控电能表（ CPU 卡或射频卡），用 户进行插卡合闸，跳闸指示灯熄灭；或为远程费控电能表，用户按下轮显键 3 秒后，电能表自动合闸，跳闸指示灯熄灭。
单相智能电能表的技术要求
（2） 表壳 电能表应有能实施封印的表壳，只有破坏封印后才能触及表内部件。
1） 表盖 密封防尘并有一定的强度，由能抗变形、抗腐蚀、抗老化及透明度高的阻燃、环保材 料制成。
2）端子盖、端子座、表座 应使用绝缘、阻燃、防紫外线的材料制成，具有不燃性。
（3）通信接口 a ） 具有接触或调制型红外接口、 RS485 通信接口；各通信接口的物理层必须独立， 一个通信接口的损坏不应影响其它接口。 b ） 通信波特率可设置，标准速率为 1200bps 、 2400bps 、 4800bps 、 9600bps ； RS4 85接口设计的缺省波特率为 2400bps ；调制式红外通信接口的缺省波特率为 1200 bps 。 c ） 电能表通信协议应符合 DL/T 645 — 2007 及其备案文件。 d ） 红外通信接口通信距离： ≥ 5m ，通信角度：在中轴线的正上方、左面、右面 | θ | ≥ 30 ° ，在中轴线的正下方， | θ | ≥ 45 ° 。 e ） RS485 通信接口抗干扰性能应符合 DL/T 614 — 2007 的要求。 f ） RS485 通信接口或载波模块应与电能表内部电路实行有效的电气隔离，应有失效 保护措施。 g ） 采用载波方式通信的单相电能表，载波模块接口与 RS485 接口物理层相互独立，一个通信接口的损坏不得影响其它通信接口正常工作。
基于cs5463单相智能电表的设计
1 N
i
n 1
N
2
(n)
，
有功功率 P
1 N u(n) i(n) ，视在功率 N n 1
……
S U I
功率因数 cos P / S
频率测量采用测周法，调理信号经过零比较给FPGA或单片机中断， 计算单位时间内脉冲次数，从而得到频率。 这种方案是通常的信号分析与处理的方法，可以方便地得出题目所 要求的电流、电压、有功、无功等参数。但是采用这种方案要求 MCU 进 行大量的数学运算，且单片机的截断误差影响较大，使得最终的结果不 会很精确。此外，数学运算会占用大量的 MCU 时间，使得我们很难去完 成其他的附加功能。而且该方案使用了较多的硬件模块，不仅不便于调 试，而且成本较高。
S5463 为计量核心、以 51 单片机 为控制核心，并辅以必要的外围电路，可以精确地测量电压、电流、频 率、有功功率、无功功率、功率因数、电量等各种单相电参数。系统主 要包括采集模块、信号调理模块、计量模块、控制模块、语音模块、通
信模块等。同时还可以实现预购置电量设置、分时段计量、超限保护、 语音报警、打印以及与上位机通信功能。
山 东 科 技 大 学
毕业设计
题 目 基于 CS5463 的单相电表的设计
学 院 名
称
电气信息系 电气自动化技术 07-1
专 业 班 级 学 生 姓 名 学 号
0703021615
指 导 教 师
摘要
随着国民经济的发展,智能电表应用愈来愈广泛,智能电表在日本和 欧美等发达国家已有了广泛的应用。本系统以高精度电表集成电路 CS5463 为计量核心、以 51 单片机为控制核心，并辅以必要的外围电路， 可以精确地测量电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数、 电量等各种单相电参数。系统主要包括采集模块、信号调理模块、计量 模块、控制模块、时钟模块、显示模块等。同时还可以进一步实现预购 置电量设置、分时段计量、超限保护、语音报警、打印以及与上位机通 信功能。
具有不停电换表功能的单相电能表接插件的研制
2019年第4期总第383期具有不停电换表功能的单相电能表接插件的研制刘洪儒，郑庆阳，阮召安（国网平阳县供电有限责任公司，浙江平阳325401）随着生活质量不断提高，居民用户的各类家用电气逐渐增多，对供电可靠性的要求逐步提高。
国网平阳县供电所公司共有运行单相电能表385954只，每年轮换的数量约总量的15%～20%，同时近年来单相电能表故障率较高，每年电能表更换数量约8万只左右，更换数量巨大。
目前现场换表采用“先断开计量箱进线开关，再更换电能表”作业模式，停电时间较长，且会造成同计量箱内未换表用户的停电。
多数公用配变的停电问题已通过配电线路之间的联络互倒及双电源供电得以解决，由电能表更换造成的用户末端停电问题尚无有效解决方案。
在广大电力用户对供电可靠性要求越来越高的大背景下，换表停电已经严重影响了供电服务质量，甚至导致用户电气设备损害，造成投诉，不停电换表迫在眉睫。
1实现原理1.1不停电换表的实现原理经互感器接入式的电能计量装置通过试验接线盒将电流回路短接、电压回路断开，实现不停电换表。
借鉴此原理，直接接入式的单相电能表可将待换电能表的进出线短接，再进行换表作业，进而实现不停电换表，原理图如图1所示。
1.2短路电量计量的实现原理经互感器接入式的电能计量装置更换电能表时，通过记录换表时间、用电负荷计算换表期间的用电量，此方法计算的用电量不准确，很难得到用户认可。
本项目在短路回路中串入与待换电能表同型号的电能表，准确计量短路期间的电量，用户认可度高，原理图如图2所示。
图1单相电能表不停电换表原理图图2单相电能表短路电量计量原理图2各部件技术要求2.1单相电能表接插件技术要求单相电能表接插件由金属插头、绝缘底座、绝缘挡板、保护套4部分组成。
金属插头规格参照Q/GDW 11008—2013设计DOI:10.13882/ki.ncdqh.2019.04.0222019年第4期总第383期《低压计量箱技术规范》，与电能表连接、进出线连接均采用间隙配合式，2颗M5螺丝固定；短路孔采用过盈配合式，香蕉插头母头设计，与短路构件的香蕉插头公头配合使用，实现电能表进出线方便可靠短路。
基于国网2013标准单相智能电表硬件设计
基于国网2013标准单相智能电表硬件设计作者根据2013年的新标准电表新规范进行设计，实现单相智能电表的硬件电路设计，通過产品型式试验，通过国家电网的各项测试。
【Abstract】According to the new standard of the new meter in 2013，the author designed the hardware circuit of the single-phase smart meter，passed the tests of the product type and passed the tests of State Grid.标签：智能电表；硬件；单片机1 单相智能电表原理组成1.1 单相智能电表组成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。
本表具有红外、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。
1.2 单相智能电表原理单相智能电表供计量额定频率为50/60Hz的单相电网中的交流有功电能，该表实现了正、反向有功、分时电能计量以及远传实时电压、火线电流、零线电流、有功功率、功率因数等。
电能表通讯规约符合DL/T645-2007及其备案文件要求。
远程管理控制功能利用低压电力线载波、RS485通讯可组成远程抄表、控制功能，可实现对表的远程抄读、设置、控制等管理。
其原理框图如下（见图1）。
2 单相智能电表结构设计要求2.1 智能电表结构设计要求单相智能电表严格按照国网的尺寸要求进行设计，包括材料、色差、尺寸均符合国家电网2013标准要求；特别注意的是通信模块的外形尺寸为70mm（L）×50mm（W）×22.7mm（H）。
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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 meterAbstract: With the rapid development of China's economy in recent years, technology, business and household demand for electricity isgrowing. But the traditional mechanical meter single billing,measurement error is large, short-lived, it has been insufficientto meet people's needs, so the development of a long-life,multi-function electronic metering precise electrical energy meterhas 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 usesa high-precision chip ADE7755 energy metering to measureelectricity consumption and use 51 microcontroller to control theentire circuit. By signal acquisition current, voltage, digital toanalog conversion, power calculation, with power storage anddisplay hardware design, combined with software programming workto achieve a normal meter. This paper describes the workingprinciple of electric energy meter, energy metering module, displaymodule, data storage module, and software design module. Designedfor single-phase digital power meter has a low cost, simplestructure, reliable performance, accurate measurement, etc., withsome practical value and promotional value.Keywords: ADE7755; Meter; SCM1 绪论1.1 课题背景及意义近年来，随着我国经济技术的高速健康发展，能源短缺问题日趋凸显，特别是用户对用电量的需求越来越多，同时，对电能表的性能需求也越来越高。
虽然数字化智能电表已经覆盖中国各大城市，但仍有些乡镇、山区及农村地区在使用非智能化电表或机械式电表。
这些电表存在寿命短、计量误差大等诸多问题，也会造成电能的浪费，因此普及数字化智能电表势在必行。
本课题采用ADE7755电能计量芯片基于单片机控制的多功能数字化单相电能表。
ADE7755内部集成了电能采集和计量单元，而且外部的功能模块非常丰富，在电路设计中只需要少量的元器件就能完成电能表的设计。
该芯片具有性能稳定，精度高等特点，极大简化了设计难度，降低了设计成本，能够满足家庭用户的需求，是一款具有相对实用价值的数字化电能表。
1.2 电能表的发展历史和现状1.2.1 电能表的发展历史从十九世纪法拉第发现电磁感应定律开始，电能已经成为人们日常生活当中不可或缺的一部分。
人们生活、工作、娱乐、学习都离不开电能，其已变成当今社会的通用能源。
随着电能的普遍使用，如何度量电能也变成了必须解决的问题，这样，电能表就应运而生了。
最早是1880年爱迪生利用电解原理发明了第一台直流电能表。
而后，1889年，匈牙利岗兹公司一位德国人布勒泰成功制作了世界上第一块总重量为36.5kg 的感应式电能表。
二十世纪六十年代末期，电子式电能表被发明了出来，受到广泛关注。
二十世纪九十年代，出现了机电一体式电表。
现今，由于用电需求越来越大和科学技术的高速发展，电能表正在向着智能化发展。
1.2.2 电能表的研究现状初期的感应式电表和机电式电表大多操作安全、结构简单、造价低廉、维修方便等，但是适用频率窄、准确度低、功能扩展困难、功能单一、且对冲击负荷、非线性负荷的计量误差较大。
而电子式电能表则准确度高，且功能强大，误差曲线平直且稳定，频率响应范围宽、启动电流小、便于安装使用、功耗小、防窃电能力强、过载能力强，随着科学技术的发展，尤其是网络技术、通信技术、电子技术和计算机技术的日臻完善，自动化技术的不断进步，使得研制数字电能表成为可能，并且具有巨大的实用价值和商业价值。
随着通讯、信息、电子、软件、机电控制等技术的发展,目前我国电子式电能表的产量已占绝对优势,正逐渐取代原有的感应式电能表，并逐步向智能化迈进。
智能电表作为用电信息采集系统建设的重要内容,是实现智能用电的基础条件。
而数字化智能电表正在向着数字化、智能化、网络化、多功能化等方向发展。
其控制核心为51单片机，再加上相应的检测电路、数模转换电路、存储电路、显示电路、通讯接口和相应的监控软件，通过总线把多个智能化功能单元连成局域网，再由上位机测控软件实现。
集信息、自动化、计算、管理为一体的电能计量装置是发展的方向之一。
根据《国家电网公司“十二五”电网发展规划》,用电信息采集系统建设在2014年底将达到100%的覆盖率,在“十二五”期间实现对直供直管区域内所有用户的“全覆盖、全采集、全费控”。
电能表实现智能化，可以进一步适应我国电力系统的发展，满足运营管理的需要，解决特殊负载用户的计量问题。
1.3 本文研究内容现如今，部分数字化智能电表采用互感原理进行对电流信号和电压信号的采集。
由于互感器无法工作在理想状态，与理论情况相比存在较大误差，这就需要使用硬件或者软件的方法来进行补偿，从而导致了整个电路系统的复杂程度加剧。
而本文的设计就避免了这种情况的发生。
本文采用电能计量芯片ADE7755设计了一款数字化智能电表，该电能表由51单片机进行控制。
通过电流、电压的信号采集，数模转换，功率、电能计算，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。
本文研究的主要内容有：一、介绍了在基于电能计量芯片ADE7755采集电能情况下的电能表的工作原理。
该芯片内部存在两个通道，分别进行对电流信号和电压信号的采集、模数转换、功率计算等工作，然后将数据传输到单片机进行处理，并通过一些外围电路显示出用电量。
通过这些模块的连接，基本上就构成了一个本文介绍的数字化电能表。
二、电能表的硬件设计。
该部分主要介绍了单片机的内部结构和外围电路。
其中包括了晶体震荡电路，复位电路，电能计量电路，LCD显示电路，数据存储电路等。
而其中最主要的部分就是电能计量模块，该模块是整个电能表的核心部分，决定了电能表能否正常工作。
三、电能表的软件设计。
该部分主要介绍了软件开发环境和各程序模块。
包括电能计量程序，数据存储程序，单价设置程序，按键扫描中断程序，LCD显示程序等。
2 电能表工作原理及ADE7755介绍2.1 电能表工作原理本文所设计的电能表主要由电能计量电路，控制电路，存储电路，显示电路，电源电路，控制按键等部分构成。
以STC 89C51单片机为控制核心设计的一种单相数字化智能电表。
其硬件原理框图如图2.1所示。
图2.1 电能表硬件系统原理框图电能计量电路主要负责电流电压的采样，功率计算，并将处理后的数据以脉冲形式发送到单片机进行处理。
存储电路采用一片E²PROM存储器AT 24C02对数据进行带掉电存储。
显示电路使用的是LCD 1602液晶显示器，由单片机内部自带的LCD驱动电路直接驱动。
电源电路负责给单片机系统及其外围电路供电，保证系统的正常运行。
对于大多数的电子式电能表而言，其电能计量原理基本相同，基本表达式都类似如下：其中：W(t)为电能累计消耗值；P(t)为瞬时功率；u(t)为瞬时电压；i(t)为瞬时电流；因此，电能表计量电能的基本方法就是将电流、电压相乘，然后将所有时刻的功率累加起来就是所测量的电能。
2.2 ADE7755介绍ADE7755是一种适用于单相配电系统的高精度电能计量芯片。
它可以提供基于输电线电压和电流计算的瞬时有功功率和平均有功功率。
该器件是一种高准确度电能测量集成电路，其技术指标超过IEC1036 规定的准确度要求。
ADE7755只有在 ADC 和基准源中使用模拟电路，除此之外所有其它信号处（如相乘和滤波）都使用数字电路, 这就使得ADE7755 能够在恶劣的环境条件下仍保持极高的准确度和长期稳定性。
另外，ADE7755 的引脚 F1 和 F2 以较低频率形式输出有功功率平均值，能够直接驱动机电式计度器或与微控制器（MCU）接口；引脚CF 以较高频率形式输出瞬时有功功率，用于仪表校验或与微控制器（MCU）接口。