基于FM3308和RN8209的单相智能电表
电能计量装置现场反窃电自动化检验技术
电能计量装置现场反窃电自动化检验技术发布时间：2022-07-22T03:25:08.464Z 来源：《当代电力文化》2022年5期作者：廖彬杨仕军杨旭云[导读] ：反窃电工作既是用电检查部门的工作重点，也是工作难点。
随着经济的发展，用电量的增加、用电形式的多样化，廖彬杨仕军杨旭云云南电网有限责任公司昆明供电局云南省昆明市 650000摘要：反窃电工作既是用电检查部门的工作重点，也是工作难点。
随着经济的发展，用电量的增加、用电形式的多样化，违约用电的形式也呈现多样化，利用高科技窃电成为不少窃电者经常使用的方式。
但不管采用什么方式窃电，最终都一定会在电压、电流、功率因数、电量等参数上反映出来。
电能计量自动化系统实时记录跟现场电能量相关的一切参数，我们可以充分利用电能计量自动化系统对各用电客户的用电情况进行分析，找出窃电的技术证据，以便更有针对性地进行反窃电工作。
关键词：电能计量装置；现场反窃电；自动化；检验技术一、窃电主要形式（一）改动电能计量装置改动电能计量装置是比较常见的窃电手段之一,其主要是通过对计量装置的内部电路进行短路连接,达到对电能表的破坏作用,导线另一端连入自己家或者单位中,获得公共电流的使用,达到窃电的最终目的。
还有一种做法是在电能表的线圈内部并联一个足够大的电阻,借助电流与电阻的正比原则,将通过电能表的电流减少到最小,再将电流分流出去,这种做法同样是窃电形式之一。
（二）欠压窃电所谓欠压窃电，是指窃电者通过改变电压采样电路中的串联电阻阻值或另外串接分压电阻，使加在电能表的电压采样电路上的电压降低，达到电能表少记录电能的目的。
这种窃电方式与上一种类似，都是通过破坏电压电路实现的，但是其幅度较小，窃电量也较少，查处难度也更大。
（三）断开联片打开计量装置中的电能表,在其内部线圈中串联一个阻值很大的电阻,致使电路造成断路,从而引发电能表的失灵。
这种方法是将所有电压分配到电阻两端,导致电能表中的电压降到最低,不能支持电能表的运作。
单相计量芯片RN8209C用户手册_v1_8
Renergy单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D深圳市锐能微科技有限公司 page 1 of 47 Rev 1.8RN8209C/RN8209D 用户手册Data:2018-9-14Rev:1.8版本更新说明版本号修改时间修改内容V1.0 2014-3-20 创建V1.1 2014-3-29 修改文字错误V1.2 2014-8-26 增加内部未开放功能：电能寄存器2A/2C功能定义更改；扩展频率测量范围，增加35H寄存器；RN8209D的RX引脚也支持复位功能；对RX引脚复位功能做补充说明；修改错误：2.7章节关于Hfconst寄存器地址的描述错误；修改一些文字错误；V1.3 2014-12-22 3.2.2 hfconst 计算公式修改HFConst= INT [14.8528*Vu*Vi*10^11/(EC*Un*Ib)]改为：HFConst=INT[16.1079*Vu*Vi*10^11/(EC*Un*Ib)]V1.4 2015-1-7 第18页寄存器列表中2A和2C寄存器说明更改；冻结电能寄存器冻结时间从572.1793ms更改为572.1397ms。
V1.5 2015-1-29 修改电能冻结时间为：2048*1024个晶振周期，V1.4版中为2048个晶振周期。
修改功率寄存器Read 行APA23、22、21、20 角标，使其与BIT31、30、29、28角标对应。
修改手册页脚版本为Rev 1.5。
V1.6 2016-2-15 1)P13,修正2.7 能量计算HFConst地址笔误0X03为0X022)P17,系统控制寄存器SYSCON的bit5：4的“PGAIB”的PGAIB1的第4行第1列，（，1），改为（1,1）3)P23页2.12.3 计量参数寄存器有功电能寄存器溢出标志位POIF修正为PEOIF及无功电能寄存器溢出标志位QOIF修正QEOIF4)P34, 3.3 举例HFConst计算式修正为HFConst=[16.1079*Vu*Vi*10^11/(EC*Un*Ib)]=2818，以及无功校正Qphs计算式的修正V1.7 2017-9-15 1)为2.12.1寄存器列表中采样寄存器，增加更新速率及采样位数说明V1.8 2018-09-14 1) 2.7能量计算中自定义电能，可选择的第二路有功电能符号从DATAPA修改为DATAPB2)SPI通讯字节间隔时间修改为2.5us3)SPI通讯速率放大到1.7M目录1 芯片介绍 (5)1.1 芯片特性 (5)1.2 功能简介 (5)1.3 功能框图 (6)1.4 管脚定义 (6)1.5 典型应用 (9)2 系统功能 (10)2.1 电源监测 (10)2.2 系统复位 (10)2.3 模数转换 (11)2.4 有功功率 (11)2.5 无功功率 (12)2.6 有效值 (13)2.7 能量计算 (13)2.8 通道切换 (14)2.9 频率测量 (14)2.10过零检测 (15)2.11中断 (15)2.12寄存器 (16)3 校表方法 (32)3.1 概述 (32)3.2 校表流程和参数计算 (32)3.3 举例 (35)4 通信接口 (37)4.1 SPI接口 (37)4.2 UART接口 (39)5 电气特性 (44)6 芯片封装 (46)1 芯片介绍1.1 芯片特性✓计量⏹提供三路∑-△ADC⏹有功电能误差在8000:1动态范围内<0.1%，支持IEC62053-22：2003标准要求⏹无功电能误差在8000:1动态范围内<0.1%，支持IEC62053-23：2003 标准要求⏹提供两路电流和一路电压有效值测量，在1000:1动态范围内，有效值误差<0.1%⏹提供一路脉冲频率发生器，可用于对用户自定义功率进行电能量累加积分⏹提供三路ADC的瞬时采样值⏹潜动阈值可调⏹提供反相功率指示⏹提供电压通道频率测量⏹提供电压通道过零检测⏹提供参考基准监测功能✓软件校表⏹电表常数(HFConst)可调⏹提供增益和相位校正⏹提供有功、无功、有效值offset校正⏹提供小信号校表加速功能⏹提供配置参数自动校验功能✓提供SPI/UART接口✓具有电源监控功能✓具备电能寄存器定时冻结功能✓UART的RX输入引脚同时具备管脚复位功能✓RN8209 +5V/3.3V电源供电，功耗典型值为15mW@5V、8mW@3.3V✓内置1.25V±1% 参考电压，温度系数典型值5ppm/℃，最大15ppm/℃✓采用SSOP24（RN8209D）/SOP16L（RN8209C）绿色封装1.2 功能简介RN8209能够测量有功功率、无功功率、有功能量、无功能量，并能同时提供两路独立的有功功率和有效值、电压有效值、线频率、过零中断等，可以实现灵活的防窃电方案。
RN8209-SSOP24-天高微 单相计量芯片
版本：Ver 1.0
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RN8209
MCU 在选通 CS 后，先通过 SPI 写入令字节（8bit，包含寄存器地址），再写入数 据字节。
1. 以字节为单位传输，高比特在前，低比特在后； 2. 多字节寄存器，先传输高字节内容，再传输低字节内容； 3. MCU 在 SCLK 上升沿写数据，RN8209在 SCLK 下降沿读数据； 4. 数据字节之间的时间 间隔 t1 要大于等于半个 SCLK 周期； 5. 最后一个字节的 LSB 传送完毕，CS 由低变高，结束数据传输。SCLK 下降沿和
2、功能框图与引脚说明
2. 1、功能框图
版本：Ver 1.0
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2. 2、引脚排列图
RN8209
AVDD 1 REST 2
NC 3 V1P 4 V1N 5 V2P 6 V2N 7 V3P 8 V3N 9 REF 10 AGND 11 NC 12
24 QF 23 PF 22 IRQ 21 NC 20 OSCO 19 OSCI 18 DVDD 17 DGND 16 CS 15 SCLK 14 SDI 13 SDO
3. 在最后一个比特移出 SDO 后，CS 由低至高时将 RIF 寄存器的内容和 IF 同步。
除了读 RIF 寄存器操作，其他情况下 IF 和 RIF 都保持一致。为了在 SPI 读中断标志 过程中不丢失中断，在中断处理程序中推荐用户使用 RIF 寄存器。
版本：Ver 1.0
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RN8209
单相防窃电多功能计量电路
1、概述
RN8209是一个包含三个通道 sigma-delta 模-数转换器（ADC）的电能计量电路，它 可以精确测量和计算电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、有功能量、无功能 量等电能参数，主要应用于各种智能电表及其它电能计量领域中。其特点如下：
IDT与复旦微电子合作，为智能电网应用提供一站式智能电表参考设计
IDT与复旦微电子合作，为智能电网应用提供一站式智能电
表参考设计
佚名
【期刊名称】《《电子与电脑》》
【年(卷),期】2011(000)008
【摘要】拥有模拟和数字领域的优势技术、提供领先的混合信号半导体解决方案的供应商IDT公司宣布与复旦微电子合作提供一站式智能电表参考设计，帮助智能电表制造商缩短开发周期，加快产品上市速度并降低成本。
该新款参考设计结合了IDT产品90E2x宽量程电能计量芯片和复旦微电子FM3308微控制器（MCU），是下一代智能电表应用的理想方案。
【总页数】1页(P97-97)
【正文语种】中文
【中图分类】TN915.05
【相关文献】
1.奥地利微电子为电动踏板车电池电量测量提供硬件蓝本参考设计 [J],
2.为智能电表和智能电网大规模部署提供精确、安全、灵活的半导体解决方案 [J], 意法半导体
3.深化智能电网领域合作,助力智能电表创新研发飞思卡尔与中国电科院通信与用电技术分公司携手成立智能电网联合实验室 [J],
4.复旦微电子：中国IC设计业的传奇故事——施雷和他的复旦微电子正在演绎着中国IC设计业 [J],
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基于FM3308单片机的单相智能表方案设计
基于FM3308单片机的单相智能表方案设计作者：刘国栋来源：《中国科技博览》2013年第11期[摘要]本文介绍了基于FM3308单片机的单相智能表的原理设计。
该单片机是集成MCU、时钟及液晶驱动为一体的单芯片设计方案，该单片机内置温度补偿电路，满足全温度范围内时钟精度的要求。
是国网新型智能单相电表。
[关键词]FM3308；单片机；智能表中图分类号：TM933.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0317-012009年，国家电网公司提出建设统一坚强智能电网，旨在规划、制定、发布智能电网的相关标准及长远目标。
智能表是智能电网的基础。
它不仅向电力公司和消费者提供用电量和用电时间的相关信息，而且还会获取市场用电状况，帮助协调用电设备的运行并调整能耗。
如果不能广泛、深入地向每个家庭提供这种成功的高级计量技术和相关服务，就会拉大能量供给与需求之间的差距，从而削弱智能电网基础设施运转效率，使公众利益受到损害。
智能电能表系列标准对智能电能表进行了定义，提出以满足统一坚强智能电网建设的信息化、自动化、互动化要求为前提，以满足电力用户用电信息采集系统全覆盖、全采集、全预付费要求为基础，以“四化”要求为目标。
该标准在继承国际、国内现行标准通用要求的同时，在功能、型式、可靠性、工艺控制、误差一致性、电价切换、短时过电压、电流过载等方面提出了更严格的要求，充分体现了科学性与先进性的统一，基本满足国家电网公司统一坚强智能电网“信息化、自动化、互换化”要求。
单相智能表方案层出不穷，大部分设计思路是：计量芯片+单片机+时钟芯片+液晶驱动+485通讯。
此方案涉及元器件较多，原材料成本和加工成本相对较高。
FM3308单片机将智能电表所需的各种功能如MCU内核、液体驱动、实时时钟以及I2C、7816等各种接口都集成在芯片中，因此以FM3308为主控芯片的智能电表设计方案能充分利用芯片的硬件固有功能，最大限度地简化外围设计，在保证整体设计功能满足性能最优的同时，降低系统成本。
【VIP专享】RN8209-SSOP24-天高微 单相计量芯片
最小值 -0.3 -65 -40
Байду номын сангаас
最大值 7.0 +150 +85
RN8209
单位 V ℃ ℃
3. 3、电特性 除非另有规定，Tamb= 25℃，AVDD=AVDD=5.0V
参 数 名 称 符号
测试条件
有功电能测量误差 有功能量测量带宽 无功电能测量误差 有效值测量误差 最大信号电平 直流输入阻抗 ADC 失调误差 -3dB 带宽 SPI 接口速率 输入时钟范围 基准电压 基准电压温度系数 输入阻抗 数字电源 模拟电源 工作电流 1 工作电流 2
用于电压采样。ADC 采用全差分方式输入，电流、电压通道最大信号输入幅度峰值为 660mV。芯片测量三个通道的真有效值参数输出，提供两路有功功率、无功功率的计算 和校正。同时提供频率测量、过零检测和能量脉冲输出。 4. 2、能量脉冲输出
RN8209带有专用的有功、无功能量的脉冲输出端口 PF、QF，可以通过这两个端口直 接进行误差比对。PF/QF 输出满足下面的时序关系：
RN8209
单相防窃电多功能计量电路
1、概述
RN8209是一个包含三个通道 sigma-delta 模-数转换器（ADC）的电能计量电路，它 可以精确测量和计算电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、有功能量、无功能 量等电能参数，主要应用于各种智能电表及其它电能计量领域中。其特点如下：
z 有功和无功能量误差在 1500:1 的动态范围内优于 0.1% z 支持 IEC687/1036、IEC62053-22:2003、IEC62053-23:2003 的标准要求 z 电压和电流有效值误差在 400:1 的范围内优于 0.5% z 潜动阀值可调 z 提供方便的 SPI 接口，兼容 3.3V/5V 端口电压 z 小信号校表加速功能 z 提供增益和相位校正补偿功能 z 片内电源监控模块 z 电压通道过零检测 z 高性能 2.45V±3%片内基准电压源，温度系数典型值±20ppm/℃ z 封装形式：SSOP24
基于RN8209防窃电电能表设计
机
电
工
程
Ｖｏ ． ７ １ ２ Ｎｏ． １１ ＮＯ Ｖ．２ ０ ０１
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｃ ａ ｉａ ＆ Ｅ ｅ ｔｉａ Ｅ ｇｎ ｅｉ ｇ ｏ ｒ ａ ｆＭｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｌｃ ｒ ｌ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｃ
基 于 ＲＮ ２ ９防 窃 电 电 能 表 设 计 ８０
３１ ０ ０ ５３，Ｃｈ ｎ ｉ ａ；２． Ｗ ｅｌｕ ｅ ｔｉ ｅｅ ｌｓ ｎ Ｅｌｃ ｒｃ Ｍ ｔ ｒＣｏ．， ｔ Ｌ ｄ．， Ｈａ ｇ ｈ ｕ ３１ ０ ７， Ｃｈ ｎ ｎ ｚ ｏ ０ ０ ｉ ａ；
３ ｅ ａｔ ｅ ｔ ｆ ｌｃ ｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｚ ｅ ａｇＩｄ ｓ Ｐ ｌ ｅｈ ｉ Ｃ ｌ ｇ ， ｈ ｏｉｇ３ ２ ０ ，Ｃ ｉａ ．Ｄ ｐ ｒ ｎ ｅｔｃ ｇｎ ｅ ｎ ， ｈｊ ｎ ｎ ｕｔ ｏ ｔｃｎｃ ｏ ｅｅ Ｓ ａｘｎ １０ ０ ｈｎ ） ｍ ｏＥ ｒａＥ ｉ ｉ ￣ ｙ ｌ
Ｂ ｉ ｇ ａ ｒ ａ—ｉ ｎ ｔｒｏ ｓ ｒ’ ｏ ｅ ｏ ｓ ｍｐ ｉｎ， ｈ ｎ ｌ ｈ ｃ ｉ ｔｇａ ｅ ｉ ｕｔｏ ｉ ｔ ｂｅ ｗ ｓａ ｌ ｏ ａ ｃ ｒ ｔｌ ｉｃ ｉ ｎ ｔ ｖ ｒ ｅ ｎ ｅ ｌ ｍｅ ｍｏ ｉ ｆ ｅ ｓ ｐ ｗ ｒｃ ｎ ｕ ｔ ｔ ｏ ｕ ｏ ｔ ｅ ｍｏ ｏ ｉ ｉ ｎ ｅ ｒｔ ｄ ｃｒ ｉ ｆ ｈ ｓ ａ ｌ ａ ｂ ｅ ｔ ｃ ｕ ａｅｙ ｄ ｓｒｍｉ ａｅ ｅ ｅ ｙ ｔ ｃ ｔ
ｗａ ｆｓｅ ｌｎ ｌ ｃｒｃ ｔ ｃ ｏｄｉ Ｏｔ ｅｐｏ ｒｖ ｌ ｅ ｏ ｈ ｈａ ｅｌｎ ｎ１ｔ ｅ ｚ ｒ ＨＩＥ ．Ｔｈ ｔｄｙｒ ｓ ｌ ｓ ｏ ｈ ｔｔ ｉ ａｔｈ ｕ ｔｒ ｙ ｏ ｔ ａｉｇ ｅ ｅ ｔｉｉｙ ａ ｃ ｒ ｎｇｔ ｈ ｗｅ ａ ｕ ｆｔ ｅ ｐ ｓ ｉｅ ａ （ ｈ ｅ ｏＣ Ｖ Ｓ ｅ ｓｕ ｅ ｕｔ ｈ ｗｓｔ ａ ｈｓＷ ｔ— ｏ ｒｍｅｅ
基于单片机与RN8209的单相智能电表的设计
基于单片机与RN8209的单相智能电表的设计摘要：单相智能电表是一种电能计量工具，随着物联网的快速发展，智能单相计量电表逐渐走进人们的生活。
系统以STM32为主控，RN8209为单相计量芯片，实现电压、电流、功率实时显示及电量计量等功能。
关键词：单相智能电表；电能计量；STM32；RN82091引言智能电网是以特高压电网为骨干网，以各级电网协调发展为基础，以信息平台为支撑，具有信息化、自动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”一体化融合的现代电网。
在智能电网的发展趋势中，电表的智能化是重要的一个环节。
随着NB-loT技术的飞速发展，智能家电及设备逐渐走进千家万户，远程无线控制给人们带来便捷的同时，安全监控成了重中之重，多功能智能电表可以实时监测家庭用电情况，能起到节能减排的作用。
2系统总体设计系统由STM32主控模块、RN8209计量模块、液晶显示模块、485接口、红外接口、载波接口等组成，如图1所示。
智能电能表主要由测量单元、数据处理单元、通信单元等组成，具有电能量计量、数据处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能，并能显示、存储和输出数据。
电能表工作时，电压、电流经取样电路分别取样后，送入专用电能芯片进行处理，并转化为数字信号送到CPU进行计算。
由于采用了专用的电能处理芯片，使得电压电流采样分辨率大为提高，且有足够的时间来更加精确的测量电能数据，从而使电能表的计量准确度有了显著改善。
图中CPU用于处理各种输入输出数据，通过串行接口将专用电能芯片的数据读出，并根据预先设定的时段完成分时电能计量功能，根据需要显示各项数据、通过红外、载波或485接口进行通讯传输，并完成运行参数的监测，记录存储各种数据。
图1 单相智能电能表框图3硬件设计计量电路是系统的核心部分，决定信号的准确性，合理的布局及电路设计能提高采集精度及系统的稳定性，篇幅所限，仅就具有计量电路部分进行分析。
单相智能费控光纤网络电能表的设计与应用
单相智能费控光纤网络电能表的设计与应用黄成【期刊名称】《《电测与仪表》》【年(卷),期】2019(056)009【总页数】5页(P148-152)【关键词】智能电能表; 用电信息采集系统; 光纤通信; 模块【作者】黄成【作者单位】北京电联宇科技股份有限公司北京100081【正文语种】中文【中图分类】TM9330 引言电力的生产和使用，是社会生产活动得以有效运行和发展的重要基础。
而对用电信息进行可靠采集和准确计量，又是电力行业良性运行和发展必不可少的基础性工作。
国家电网公司新近出台的《泛在电力物联网建设大纲》提出：到2024年要建成泛在电力物联网，运用大数据、云计算、物联网、移动互联、人工智能、区块链、边缘计算等信息技术和智能技术，强有力地推进“三型两网”建设目标的实现[1-3]。
泛在电力物联网的应用场景，总体上可分为控制和采集两大类，其中，采集类应用包括在数据采集频次、内容、双向互动等各方面都将有较大变化。
目前针对家庭用户，智能电能表终端数据采集量小、通信接入网覆盖深度不够、带宽不足，与一次采集或录入、共享共用的目标差距较大[4-5]。
在感知层和网络层，从最早的电磁感应式电能表加人工抄录，到现在以智能电能表为基础，以2G窄带通信为手段的电能表采集计量系统，是目前国内电能计量领域主要应用的数据采集技术，还达不到全面实现业务协同、数据贯通和统一物联管理的要求，客户友好用电与供需互动过程中的满意度还有待提升[6-7]。
现行的用电信息采集系统，简单地说，就是两出两入。
即，电能量信息通过载波通讯接口与电力线进行耦合，通过电力线载波将电能量信息传送到集中器，然后，集中器通过2G无线通信信道发送到控制中心[8]。
现行用电信息采集系统的原理组成，如图1所示。
图1 基于载波通信的电能量信息采集系统Fig.1 Power information acquisition system based on carrier communication一般来讲，每个电能表以每15 min采集一次，每天96个点采集的用电信息数据量很小，采集的数据的质量不高，不能实现网上实时双向交互，还需要人工抄表和录入的补充。
RN8209C_D直流测试应用笔记V1.0直流电能表
RenergyRN8209C/D直流测试应用笔记Date: 2014-07-23Rev: 1.0深圳市锐能微科技有限公司深圳市锐能微科技有限公司版权所有Renergy©2008-2014, Allrights reserved.目录1.硬件要求 (3)2.校表流程 (3)2.1初始化 (3)2.2有效值零点校正 (3)2.2.1 ADC 直流偏置（DC_OFFSET）校正 (3)2.2.2有效值offset校正 (4)2.3H FCONST设置 (5)2.4直流符合判断 (5)3.实测结果 (5)3.1.有效值 (5)3.1.1.IA通道有效值 (5)3.1.2.IB通道有效值 (5)3.1.3.U通道有效值 (6)3.2.功率测试 (6)3.3.能量（脉冲频率）测试 (7)4.相关寄存器列表 (7)4.1.系统控制寄存器SYSCON(0X00) (8)4.2.计量控制寄存器EMUCON(0X01) (8)1.硬件要求IA/IB/U外围抗混叠电路参数使用100Ω/330nF电流通道分流器采样电路示意图332.2.11)2)三路。
3)2.2有效值零点校正2.2.1 ADC 直流偏置（DC_OFFSET）校正1)首先将IA/IB/U三路信号输入对地短接⏹信号输入对地短接图2)进行ADC 直流偏置（DC_OFFSET）校正，该步骤为消除ADC直流偏置⏹读IA、IB、U三路的有效值（即读取IARMS(地址：0x22)、IBRMS(地址：0x23)、URMS(地址：0x24)寄存器）10次，计算有效值的平均值IARMS1、IBRMS1、URMS1；⏹将IARMS1有效值的BIT[23:8]写入DCIAH寄存器（地址：0x13），BIT[7:4]写入DCL寄存器（地址：0x16）的BIT[3:0]⏹将IBRMS1有效值的BIT[23:8]写入DCIBH寄存器（地址：0x14），BIT[7:4]写入DCL寄存器（地址：0x16）的BIT[7:4]⏹将URMS1有效值的BIT[23:8]写入DCUH寄存器（地址：0x15），BIT[7:4]写入DCL寄存器（地址：0x16）的BIT[11:8]；⏹等待2S后读IA、IB、U三路的有效值10次，计算有效值的平均值IARMS2、IBRMS2、URMS2，若有效值相对于未校正前变小，则校正完成，若值变大为原来的约为2倍，则需继续进行下一步操作；⏹将IARMS1取反得到IARMS3，将IARMS3的BIT[23:8]写入DCIAH寄存器，BIT[7:4]写入DCL寄存器的BIT[3:0]，⏹将IBRMS1取反得到IBRMS3，将IARMS3的BIT[23:8]写入DCIBH寄存器，BIT[7:4]写入DCL寄存器的BIT[7:4]，⏹将URMS1取反得到URMS3，将IARMS3的BIT[23:8]写入DCUH寄存器，BIT[7:4]写入DCL寄存器的BIT[11:8]；该步校正完成；2.2.2有效值offset校正3)完成直流偏置校正后，进行有效值offset校正，该步骤为了减小PCB上噪声对小信号精度的影响。
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１ 设 计 要 求
（ Ｉ ） 采集 电能信号并处理 ； （ ２ ） 显示 电量 的使用和 电费情况 ； （ ３ ） 电 量使 用情况数据存储 ； （ ４ ） 电表数据 与电 网数据 中心 的传送 ； （ ５ ） 断电 的数据保持 ： （ ６ ） 电表欠费与缴费的通断 自动控制 。
智能电表是 以微 型计 算机为主体 ．融合 了计算机技术 和检测 技 术． 采用微处理器核心 ． 具 备计算机所具备 的数据存储与处理 等功能 的智能仪器 近年来 ． 随着智能电 网的快速发展 和建设 ， 智能 电表作为 高级测量体系重要的组成部分 ． 智能 电表的发展将对我国智能电网实 现信息化 、 自动化 、 规范化 、 多元化起 到重要 的支撑作用 ； 同时智能算 法 的引入为智能电表提供 了巨大 的发展契机 ． 与传统相 比不仅节省 了 大量 的人 力物力并大大提高了工作效率 ．使 电网 自动化成为可能 ， 实 现 电网的统一管理与 自动检测计量 号干扰 ． 均采用光 电耦合器隔离 。 电能信号采集模块采用 了 Ｒ Ｎ ８ ２ ０ ９ ， 该 芯片 ５ ｖ供 电， 工作 基本频 率为 ３ ． ５ ７ ９ ５ ４ ５ Ｍ ． 其脉 冲由数据处理模块提供 ．有功无功电能误差在 １ ５ ０ ０ ： １ 动态范 围内＜ ０ ． １ ％． 均满 足 Ｉ Ｅ Ｃ ６ ２ ０ ５ ３ — ２ ０ ０ ３ 标准要求 。电流采 样分两路 ． 分别采集火线 和零线 电流 。 火线 电流采样选用 ２ ０ ０ ￣ Ｉ Ｉ 的锰 铜片 ． 零线采样为通过电流互感器 。 数据处理模块采用的是 Ｆ Ｍ ３ ３ ０ ８ ，芯片内置硬件实时时钟和液 晶 驱动 电路 ． 具有 ８ 位Ｔ Ｕ Ｒ Ｂ Ｏ ５ １ Ｍ Ｃ Ｕ核 、 大容量程 序存储器 和 Ｒ Ａ Ｍ， 集成 Ｌ Ｃ Ｄ、 Ｕ Ａ Ｒ Ｔ Ｓ 、 ７ ８ １ ６ 协议栈 等多种 功能 ， 并在 内部集成各种接 口， 最大 限度地 简化外 围设计 ．在保证整 体设计功能满 足性能最优 的同 时． 降低系统成本 远程通信模块采 用的是 Ｒ Ｓ ４ ８ ５ 接Ｅ ｌ 和宏 电集团 Ｈ ７ ７ １ ０ Ｄ Ｔ Ｕ配合 使用 ４ ８ ５ 接Ｅ ｌ 相对 于 ２ ３ ２ 接口 具 有 良好的抗噪声干扰性 ． 长 的传 输 距离 和多站能力 ：无线传输工具 Ｄ Ｔ Ｕ可 以实现数据 的超远程无线 传 输． 克服 了以前数据的传输距离问题 宏 电集 团的 Ｄ Ｔ Ｕ与 ４ ８ ５ 的配合使用 ． 可 以将数据发送到 网络 ． 通 过已有的网络覆盖来进行数据远距离 的准确传输 ． Ｈ ７ ７ １ ０ Ｄ Ｔ Ｕ内部采 用Ｔ Ｃ Ｐ ／ Ｉ Ｐ 协议 ． 既可 以由数据 中心控制也可 以通过定 时的方 式发送 。 该Ｄ Ｔ Ｕ硬件组成部分 主要包括 Ｃ Ｐ Ｕ控制模块 、 无线通讯模块 以及 电 源模块 ． 在使用 的过 程中只需在 Ｄ Ｔ Ｕ内部插入一 张普通 的电话 卡然
【 摘 要】 本文给 出： ｒ ￣５ － Ｆ Ｍ ３ ３ ０ ８ 单 片机 、 Ｒ Ｎ ８ ２ ０ ９ 采样芯片和无线传输工具 Ｄ Ｔ Ｕ为核心的一款新型单项远程 费控 智能电表 的设计。该 表集计量存储 显示与通讯为一体 ． 可实现电能量计量 、 信 息存储及处理、 实时监测、 自 动控制和信息 交互等功能。 【 关键 词】 智能电表 ； 无线传输 ； 实时监测 ； 电能计 量
２ 总体 方 案
该单相表信号采集主要是利用电子电路来测量 电能 ． 用分压 电阻 测量电压 ． 利用锰铜片或 电流互感 器采集 电流 ． 利用专用的计量芯 片 对电 、 电流信号进行模拟或数字乘法 ， 并对电能进行 累计 ， 然后输 出 频率与电能成 正比的脉 冲信号 ．该脉冲信 号一路用于 电表误差 检验 ． 路送于单片机用 于电能 累计 信号处理采用单 片机把 累计 的电能通过液 晶显示 出来 ， 并将 其存 储在 内部的数据存储 中． 还可 以通过相应的串 口与数 据中心进行 远程 数据传输 当停电时． ． 确保来 电后能在停 电前 的基础上继续 累计 电能 ． 达到停 电不 丢电 能的 目的。 供电部分的 电源采用变压器 ． 把２ ２ ０ Ｖ电压转换 为一路 ５ ｖ电压 ． 供 单片机 、 计量 芯片 以及 ４ ８ ５ 通讯， 一路 ２ ４ Ｖ电压 ， 供无线传输模 块 Ｄ Ｔ Ｕ， 两组 电源完全隔离 ． 之 间可抗 ４ ｋ Ｖ电压 。 远程数据交互部分是通过远程数据 中心的数据传送 ． 将 电费 的剩 余值传送 至 单片机 ． 当单片机检测到 电费值未达到规定值 时 ． 产生 闪 灯提示 ． 电费欠费时 ． 单片机控制 自 动停止供 电． 当检测到继 电器不正 常工作时 ． 将数据发送给数据 中心提示工作状态 。 系统总体结构图如图 １ ：
一
输出动作模块是通过 Ｆ Ｍ３ ３ ０ ８ 芯片 的控制信 号 ． 控制继电器驱动 电路通断来决定是否给用 户供 电 ． 当信号 消除时恢复供 电． 继 电器 的 选型要求满足用户 电压 电流 的要求 ．而且要考虑到驱 动电压的限制 。 本文采用 内置磁保持继 电器 ． 选用 ５ ｖ驱 动最 大切断电流 ８ ０ Ａ的贝斯 特继 电器 ． 满足标准设计要求 。 此外 ． 该部分还承担着 系统 的非正常打 开报警和费用不足时的闪灯提示
２ ０ １ ３年
第 １ 期
Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ ＮＣ Ｅ＆Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ ＧＹ Ｉ Ｎ Ｆ ＯＲ ＭＡ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ
ｏ机械 与电子 ０
科技信息
基于 Ｆ Ｍ３ ３ ０ ８ 和Ｒ Ｎ ８ ２ ０ ９的单相智能电表
李宏明 张春燕 （ 唐山供电公 司 营销部 ， 河北 唐 山 ０ ６ ３ ０ ０ ０ ）