单相智能电能表设计
宽频单相智能电能表的设计

V_ 01 . 2 2
电子设 计工程
El e c t r o n i c De s i g n E n g i n e e r i n g
2 0 1 4年 1月
J a n . 2 0 1 4
NO . 1
宽频单相智能 电能 表的设计
王 丽娟
( 郑州华信 学院 河南 郑 州 4 5 1 1 0 0)
WA N G L i - j u a n
( Z h e n g z h o u Hu a x i n C o l l e g e , Z h e n g z h o u 4 5 1 1 0 0 , C h i n a )
Ab s t r a c t :Th e i n t e l l i g e n t e l e c t r i c i n s t r u me n t ha s f u n c t i o n s o f d a t a p r o t e c t i o n,a l a r m s e t t i n g s ,p o we r f a i l u r e d e mo n s t r a t i o n , l o a d c o n t r o l ,a n t i — e l e c t r i c i t y — s t e a l i n g ,r e mo t e me t e r — r e a d i n g s y s t e ms ,a u t o ma t i c c a l i b r a t i o n , a u t o d i a g n o s i s ,c o mp l e x c o n t r o l , a n d s o o n t a b l e s y s t e m. I n o r d e r t o ma k e t h e o r d i n a r y e l e c t r i c e n e r g y me t e r t o r e a l i z e i n t e l l i g e n t , t h i s p a p e r p r e s e n t s a d e s i g n s c h e me o f t e s t s y s t e m b a s e d o n AT MEGA1 6 S C M,a n d c o mp l e t e d t h e s y s t e m h a r d wa r e d e s i g n . T h e d e s i g n r e q u i r e me n t t h a t d a t a t r a n s mi s s i o n ,r a t e c a l c u l a t i o n ,d a t a d i s p l a y , a l a r m,r e mo t e me t e r
单相智能电表设计方案

单相智能电表设计方案首先,为了实现准确的电能计量,我们需要选用高精度的电能表芯。
这个芯片应该能够测量电流、电压和功率因数,并结合运算,实时计算出功率和电能的值。
我们可以选择一款集成度高、精度高、功耗低的芯片,比如TI的MSP430系列芯片。
此外,还应加入防止非法盗电的措施,例如使用高精度的电流互感器检测负载变化,当检测到异常的用电情况时,及时报警或停电。
其次,为了实现通信功能,我们可以选择无线通信和有线通信两种方式。
无线通信可以采用常见的蓝牙、Wi-Fi或NFC等协议,使得电表能够与用户的手机或电脑进行数据交互。
有线通信可以采用RS-485、以太网等方式,使得电表能够与电力公司的数据采集终端或用户的集中管理系统进行通信。
这样一来,电表就可以及时上传用电数据,电力公司或用户就可以远程实时监测用户的用电情况,并进行用电计费和管理。
另外,为了实现数据处理和显示功能,我们可以在电表内部集成一块处理器和显示屏。
处理器可以处理来自电表芯片的原始数据,并计算出有用的用电参数,比如电流、电压、功率、功率因数等。
它还可以将计算出的数据进行存储和处理,比如存储用电数据的历史记录、进行用电特征分析等。
显示屏可以显示当前的用电参数和历史数据,以及一些警告或提示信息,比如电量超标、功率过载等。
此外,还可以设计一个简单的操作界面,供用户设置一些用电限制或查询用电信息。
最后,为了提高电表的可靠性和安全性,我们可以在电表内加入一些保护设备和防护措施。
比如,可以加入过流保护、过压保护、欠压保护等电气保护设备,以防止因负载过大或电源波动而导致电表的损坏或误差。
此外,还可以加入密码锁、防篡改电路等防护措施,以阻止非法操作和数据篡改。
综上所述,单相智能电表的设计方案主要包括电能计量、通信、数据处理和显示等功能。
通过选择合适的芯片、通信方式、处理器和显示屏,加入保护装置和防护措施,可以设计出一款性能稳定、功能全面、安全可靠的单相智能电表。
基于90E46 SoC的单相智能电能表设计方案

功能的高精度实时时钟 ( R T C ) 。在计
量动态范 围 5 0 0 0 : 1内 ,有 功 电能 准 确度优于 0 . 1 % ,无功 电能准确度优于 O . 2 %,且 只需要单点校 准 ,实时 时钟
误差小于 4 - 0 . 5秒 , 天。
・
红 外调 制 ,U A R T 3支 持 硬 件
/
・
电参数测 量 : 电压 , 电流有效
值 、平 均 功 率 、频 率 、功 率 因数 和 相 角 的 引用 误 差 低于
0. 5 %
作温度范围 内稳定不变 。
实 时 时钟 的整个 补偿 过程 包括 : 晶体 周围环 境温度 的采集 ,历史温 度 的比较 ,晶体 误差 的计算 ,补偿 等几
・
5 A ( 或1 0 A ) 电流 下进 行校表 ,同样可
系统外接 单一 3 2 7 6 8 H z晶体 作
符合 I E C和 AN SI C标准要求 , 以保证整个 电流范 围内的计 量准 确度 。 为系统 时钟 源 ,这 也作 为 R T C的时钟 可用于单相 1级 、2级有 功 电
基于9 0 E 4 6 S o C的单相智 能 电能表 设计方案
■ l D T 公 司
9 0 E 4 6是顺应 智能 电能表发 展趋
9 0 E 4 6具有下列特性 :
・ 3 2位 AR M Co t r e x M0内核 , 6 K B R A M, 1 2 8 K B闪存 ・ 4路独立 U A R T,U AR T 0支持
・
片内温度传感器在 _ 4 0 o c- + 8 5 o c
2 0 s ) 和上 下限 阀值 ,进入 低功 耗状态 后, 芯 片会 自动进行周期性温度采样 , 当A DC采样 值 超 出 上下 阀值 的 范 围 时 ,会 唤 醒 MC U, 由 MCU对 R T C 进 行温 度补偿修正 。
智能单相电度表设计

智能单相电度表设计【摘要】本文首先介绍了电量计量芯片ADE7753芯片的功能特点,并使用STC90C58单片机为控制核心,加载ADE7753、IC智能卡等,分析了设计预付费智能单相电度表的设计思路。
【关键词】单相电度表;智能;单片机;STC90C58;ADE77531.引言随着电子技术的发展,电度表已经由传统的感应式机械表,逐步被电子式电度表替代。
电子式电度表作为一种电能计量工具,在日常电度计量中等到了广泛的应用。
随着微电子技术的飞速发展,使得采用单片型微控制器和大规模集成型电量计量芯片设计的电度表日益普及,也使电能的计量的技术水平和性能得到长足的发展[1]。
用户对电能计量的要求也越来越高,不仅要求电能计量表性能稳定、计量准确,还要求能显示剩余电能值和已用电能值,使用户直观地了解电度表的工作状态以及用电负荷等信息;电力部门也要求做到低功耗、高质量和高可靠性,同时还要求其具有计费、掉电保护等功能[2];还要求有多功能计量,如:有功功率、无功功率、功率因数、电流、电压等数据的测量。
2.系统总体设计本系统采用STC90C58型单片机作为核心控制器,克服电磁感应式电能表的计量不准确的精度问题,同时实现不同时段电量计量和不同电费计费方式;采用ADE7753电量计量芯片,实现具有有功功率、无功功率、功率因数、电流、电压等数据的测量;采用智能卡实现预付费计费方式,减少人工抄表的麻烦;系统自动判断所带负载的大小,当负载超过一定的量时,自动切断电源供电,实现过载保护功能,防止公寓供电过载引起火灾。
2.1 系统硬件设计2.1.1 ADE7753电量计量芯片简介[3]ADE7753是由美国ADI公司生产,是具有SPI接口的单相多功能电能计量芯片之一,为电能表生产厂家设计低成本多功能电能表提供了可能。
其主要特性如下:(1)提供有功、无功、视在电能的测量;电流和电压有效值测量。
(2)实时提供电流、电压、有功波形数据。
(3)提供电压信号过零点指示方波信号。
分体式单相智能电能表的原理及设计

分体式单相智能电能表的原理及设计今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种分体式单相智能电能表。
该专利由宜兴市森维电子有限公司申请,并于2017年8月15日获得授权公告。
内容说明本实用新型涉及一种分体式单相智能电能表。
发明背景科技的发展日新月异,供电领域的电能计量已由电子式的电能表取代了机械式的电能表。
单相电子式电能表也有从单一电能计量功能到多种功能的智能电表。
从安装的方式上来说,一户(单位)一表,有分散安装,为了便于供电部门抄表、维修和管理工作,通常来说都把一些用户电表集中在一只(或几只)配电箱中安装,电表的读数和显示,只能在打开配电箱后,进行观察和操作。
尤其是对于小区的居民用电,电表的配电箱通常放置于在底层楼道或地下配电室中,如果高层用户要了解与读取即时电量和其它配电参数,一定要跑到底层配电箱观察。
出于对配电箱的安全使用,供电部门都要在配电箱门上锁,用户读数、操控按键时带来很不方便。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷,提供一种分体式单相智能电能表。
为了解决上述技术问题,本实用新型提供了如下的技术方案:本实用新型一种分体式单相智能电能表,其包括安装在配电箱中的计量检测模块和安装在用户房内的显示模块,所述计量检测模块和所述显示模块之间通过各自加密的载波通信连接。
进一步地,所述计量检测模块包括电压取样模块和电流取样模块,所述电压取样模块的输出端和电流取样模块的输出端均连接电能计量专用集成电路;所述电能计量专用集成电路连接微处理器,所述微处理器连接所述显示模块的数字显示电路和费控插卡口。
所述微处理器连接有数据存储单元、时钟单元、红外通信电路和RS-485通信接口。
所述微处理器通过载波通信电路与所述数字显示电路、操控按键和费控插卡口连接。
所述微处理器连接有监测和报警电路。
本实用新型提出一种分体式单相智能电能表,改变当前单相智能电能表给现有用户观察读。
基于R7F0C004的国网单相智能电能表的设计

2013年 ,国家 电 网公 司发 布 了新 的技 术 标 准 ,对 于 过 I2C总线 写入 到 EEPROM 中 。EEPROM 中除 了保 存
单 相智 能 电能表 提 出了一 些新 的功能需 求 。本文 就针 对 2009版本 的 电能 表标 准 以及 2013年 版本 的 电能表 标 准 提 出了新 型的单 相智 能 电能表 的设 计 和实现 。该 电能 表 设 计采 用 自带 LCD液 晶驱 的 R7FOC004作 为 主控 芯 片 , 搭配其 他 可靠 的外 围器件 。再结 合 可 靠 的 软件 设 计 ,能 完美 的实 现 2013年版 本 的 电能表 的技 术标 准 。 1 系统 组成
其基本 特性 如下 :1.6V~5.5V宽 电压 供 电 ;运行 环 境 温
度可 以从 (一40~ +80)℃ ;有 主 系 统 时 钟 ,副 系 统 时 钟
以及 用 于低功 耗模式 内部 低 速振 荡 时 钟 ;集 成 了 电压 检
测 电路 ,方 便做 掉 电数 据 存 储 ;内置 l0位 A/D转 换 器 ,
计 量模 块 采 用 高 精 度 的计 量 芯 片 AT90E25来 实 现 电压 、电流 的采 样 ,经 过一 系列 的计 算把 电量 以脉 冲方式 通过光耦隔离传给单片机 ,其余的数据通过 SPI总线传 给单片机 。电压采样是 经过高精度 的电阻网络分压得 到 ,电流采 样 是经 过一 个锰 铜 分流 器得 到 。 2.3 电源模 块
《计 t与测试 技术》2016年 第43卷 第2期
基 于 R7 FO C004的 国 网 单 相 智 能 电 能 表 的 设 计
周 顿 卢 文斌
(深圳市计量质量检测研究 院 ,广东 深圳 518000)
单相智能电能表型式规范

规定的工作范围 极限工作范围
-25℃~60℃ -40℃~70℃
储存和运输极限范围
-40℃~70℃
4.3 工作相对湿度 不大于95%。
4.4 大气压力 63kPa~106.0kPa(海拔4000m及以下),特殊订货要求除外。
【条文解释】
参比温度为23C是要求做各项试验时温度为23C。 在规定的工作范围内要求电能表能够正常计量、通信及记录事件、存储数据并能正常显示。
可按照相应的要求确定10ic卡卡口cpu卡射频卡均为插卡式11轮显按钮通过该按钮查询相应显示内容12编程按钮盖封印螺丝可铅封编程按钮13端子盖封印螺丝可铅封端子座防止用户触碰由安装人员加报警跳闸xxxxxx型单相本地费控智能电能表2009年单相本地费控智能电能表单相远程费控智能电能表第30报警跳闸xxxxxx型单相本地费控智能电能表载波2009年rxdtxd脉冲报警跳闸2009年xxxxxx型单相远程费控智能电能表序号名称解释说明条形码条形码结构尺寸及相关要求应符合qgdw2052008电流电压等参数电流电压常数等参数可根据相应的电能表要求变更表示为准确度等级
见附录A。
单相智能电能表型式规范
【条文】
6.2 编程开关
编程开关采用按压形式,并应能施加封印;具体结构及 位置见附录。
【条文解释】
编程开关是配合编程操作的硬件防护设施,为更有 效地利用空间,缩小电能表尺寸,编程开关采用按压触 发形式,按压后按键能自动回位。编程开关设置在铭牌 盖板的下方,不能通过按压铭牌盖板表面触及编程开关 ,铭牌盖板可以直接铅封,以防止非授权人的非法操作 。编程开关通常采用圆形按键,按键中心相对凹陷以确 保操作方便舒适。
在规定的工作范围外但在极限工作范围内要求电能表能够正常计量、通信及记录事件、存储数据,可暂时不 显示,但回到规定的工作范围内1小时后应能正常显示。电能表在设计时应考虑满足气候环境影响试验的要求 以及环境温度变化对电能表准确度的影响。
单相智能电表硬件电路设计

单相智能电表硬件电路设计单相智能电表硬件设计物理与电⼦信息学院电⽓⼯程及其⾃动化学号:指导教师:摘要:本⽂设计单相智能电表的硬件电路。
主要由CPU模块、电能计量模块和电压电流采样模块、显⽰模块、电源模块、时钟模块、存储模块、通讯模块组成。
电压电流采样模块采⽤分流器和精密电阻实现对市电的转换;电能计量模块采⽤ADE7755计量芯⽚实现对电流、电压的测量与转换;时钟模块采⽤DS12C887时钟芯⽚为系统提供时钟基准,存储模块采⽤AT24C04,显⽰模块⽤1602液晶,通信模块采⽤MAX485芯⽚,并利⽤AT89C52组成的CPU模块控制所有芯⽚的⼯作、测量、计算电能,送往显⽰模块和存储模块进⾏实时显⽰。
该电度表成本低、使⽤⽅便、安全可靠、具有⼴泛的应⽤前景。
关键词:智能电表;计量芯⽚;时钟芯⽚Hardware Design of Single-phase Smart Meter College of Physics and Electronic Information Electrical Engineering and Automation No: Tutor:Abstract: This article designs hardware electric circuit of the single-phase intelligent electric instrument. The intelligent ammeter is mainly composed of CPU module, electric energy metering module, the voltage and current sampling module, display module, power module, clock module, storage module, communication module. Voltage and current sampling module use shunt and precision resistor to realize the conversion of electricity. Electric energy metering module uses ADE7755 chip to realize measurement and conversion of the voltage and current. Clock module uses DS12C887 chip to provide the clock benchmark for the system. Memory module uses AT24C04. Display module uses 1602 liquid crystal. Communication module uses MAX485 chip. The system use the AT89C52 composed of CPU module to1control all the chips work, measuring, computing power, sent to the display module and storage module for real-time display. The meter is of low cost, easy to use, safe and reliable, with wide application prospect. Key words:Intelligent ammeter; metering chip; clock chip⽬录摘要 (1)1 引⾔ (4)1.1 电能表的发展历程 (4)1.2 本课题研究的主要内容 (6)2 系统设计 (6)2.1 系统⽅案论证 (6)2.1.1 电能计量系统⽅案设计 (6)2.1.2 其他模块的⽅案论证 (7)2.2 系统原理框图的确定 (8)3 电压、电流采样模块 (10)3.1 电能计量芯⽚简介 (10)3.1.1 ADE7755芯⽚结构 (10)3.1.2 ADE7755引脚排列及功能 (11)3.1.3 ADE7755⼯作原理 (12)3.2 电流、电压采样电路设计 (13)3.3 脉冲输出 (14)3.4 电能计量电路设计 (15)4 控制芯⽚、外围电路设计 (16)4.1 控制芯⽚ (16)4.1.1 AT89C52单⽚机介绍 (16)4.1.2 最⼩系统 (17)4.2 LCD显⽰模块 (18)4.2.1 引脚功能简介 (18)24.2.2 显⽰电路设计 (18)4.3 实时时钟 (19)4.3.1 时钟芯⽚简介 (19)4.3.2 引脚功能 (19)4.3.3 时钟电路设计 (21)4.4 其他电路设计 (22)4.4.1 电源模块 (22)4.4.2 存储模块 (22)4.4.3 IC卡接⼝ (23)4.4.4 通讯模块 (24)4.4.5 掉电检测 (25)4.4.6 磁保持继电器驱动 (26)5 结论 (28)参考⽂献 (28)附录1 智能电表原理图 (29)附录2 智能电表PCB图 (30)31引⾔随着市场经济体制的建⽴,电⼒已经作为⼀种商品⾛向市场,电⼒企业管理正转向商业化运⾏。
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单相智能电能表设计
近年来,智能电能表作为现代电力系统中的重要组成部分,逐渐受到人们的关注和重视。
单相智能电能表起到了电能计量和数据采集的作用,具备了遥程抄表、遥程控制、需量管理等功能。
本文将探讨单相智能电能表的设计原理和关键技术。
一、设计原理
单相智能电能表的设计原理主要分为电能计量和通信采集两部分。
电能计量:智能电能表通过当前电流和电压的采样,经过一系列运算处理,得到有功功率、无功功率和视在功率等计量参数。
其中,有功功率通过乘积表算法得到,无功功率通过反相积分算法和功率因数得到,而视在功率则是有功功率和无功功率的矢量和。
通信采集:智能电能表通过内部集成的通信模块和遥程服务器进行数据传输。
通信模块可以选择有线通信或无线通信,有线通信主要包括RS485、Modbus等协议,无线通信则主要接受GPRS、NB-IoT等技术。
通过通信模块,智能电能表可以实
现数据的遥程抄表、遥程控制、需量管理等功能。
二、关键技术
1. 电流、电压采样技术:智能电能表需要对电流和电压
进行采样,以得到准确的计量参数。
为了提高采样的精度,设计中常接受电流互感器和电压互感器,以降低对系统的干扰和安全隐患。
2. 运算处理技术:基于采样得到的电流、电压数据,通
过一系列的运算处理,可以得到准确的有功功率、无功功率和
视在功率等计量参数。
为了提高运算处理的速度和精度,可以接受DSP(Digital Signal Processor)等专用芯片进行计算。
3. 通信技术:通信模块是实现智能电能表遥程抄表、遥
程控制、需量管理等功能的关键。
有线通信模块可选择RS485
总线和Modbus协议进行数据传输,无线通信模块则可以选择GPRS、NB-IoT等技术进行数据传输。
通过通信模块,智能电
能表可以与遥程服务器进行数据交互。
4. 数据安全技术:为了保证数据的安全性和防止黑客攻击,智能电能表需要在通信过程中加密数据、验证数据的完整性,并设置访问权限等措施,确保系统的稳定和可靠。
三、总结
随着电力系统的进步和智能化水平的提高,单相智能电能表将成为电力系统中不行或缺的组成部分。
本文简要介绍了单相智能电能表的设计原理和关键技术,其中包括电能计量和通信采集两方面。
电能计量通过电流、电压的采样和运算处理,得到有功功率、无功功率和视在功率等计量参数。
通信采集通过内部集成的通信模块实现遥程抄表、遥程控制、需量管理等功能。
将来,随着技术的进一步冲破,智能电能表将在电力系统中发挥更加重要的作用
综上所述,单相智能电能表是电力系统中不行或缺的组成部分。
通过电能计量和通信采集两方面的关键技术,智能电能表能够准确测量电能参数并实现遥程抄表、遥程控制、需量管理等功能。
为了提高计算速度和精度,可以接受专用芯片如DSP进行计算;而通信模块则可以选择有线通信模块通过
RS485总线和Modbus协议,或无线通信模块如GPRS、NB-IoT
进行数据传输。
为了保证数据安全,智能电能表需要加密数据、
验证数据完整性,并设置访问权限等措施。
随着技术的不息进步,智能电能表将在电力系统中发挥更加重要的作用。