山东科技大学学士学位论文摘要
摘要
本文概述了三相多功能数字式电能表的发展历程，具体介绍了三相多
∑△A/D转换原理和电功能数字式电能表的工作原理，其中着重突出了-
能计量原理，阐述了对硬件电路的设计方案，包括电能采集、电能计量、数据处理、显示、电源、存储、时钟、看门狗以及通信，在软件设计方面，主要介绍了电能计量、数据处理、显示、存储、时钟、看门狗及通信等子程序，并绘制了流程图。
本课题的研究对三相电能的计量提供了一种新的技术手段。随着电子技术的不断发展，此三相多功能数字式电能表将凭借它的独特优点得到广泛应用。
关键词：三相数字电表，电能计量芯片，单片机。
目录
1绪论 (1)
1.1电能表的发展 (1)
1.2课题研究的内容及意义 (2)
2电能表基本知识介绍 (4)
2.1电能表的基本概念 (4)
2.2电能计量知识 (8)
3 硬件电路设计 (13)
3.1总体框图设计 (13)
3.2电能计量部分（ATT7022A） (14)
3.3单片机（89C52）及其外围电路 (19)
4 软件设计 (42)
5 小结 (48)
参考文献 (49)
致谢 (51)
附录一 (52)
附录二 (76)
附录三（见附图）
1. 绪论
1.1 电能表的发展
电能表的发展已超过百年历程, 由于对电能计量的高准确性、高灵敏性以及管理多样性与灵活性的要求, 人们研制、开发了多功能电能表。多功能电能表主要应用于关口点或网口点。目前三相多功能电能表主要用于变电站、电厂及用作大用户的关口表, 作为电能贸易结算与推动电力系统自动化的关键设备之一。三相多功能电能表已在实际中通过测试, 其功能齐全、计量准确、灵敏度高、性能稳定, 相信在不久的将来可以投入到实际应用中,具有良好的推广前景。
交流电能的测量，普遍采用感应式电能表，随着电子技术的发展，从60年代后期开始，国外研制了电子式电度表，也称静态电度表。相比较而言，对同等级的表计，电子式电度表在电流线性、电压、频率影响上都要好得多，而且其体积也比较小。最初电子表市场需求量远不及机械表的主要原因是，在相同价格的条件下，电子表的产品寿命不如机械表。但是随着微电子技术发展，电子表从技术上讲已经成熟。业内人士分析，随着电力部门对用电政策的调整，国家逐步推行分时电价政策，传统的机械式电能表已不能满足需要，机械表被电子表代替是大势所趋。国内民用电表的市场需求正在悄悄的从以机械式电能表为主体向以电子表为主导转变，具体表现为从普通功能型电表向长寿命、分时段、多功能等高科技含量和高附加值的电子式电能表方向过渡。
随着电子技术的不断发展，电子式电能表独特的优点越来越被广泛地使用。电子式电能表容易达到较高的精度等级，较好解决了机械表长期以来难以解决的诸多问题，而成为快速发展的电能计量装置。电子式电能表、
电卡式预付费电子式电能表、三项电子式多功能电能表及多费率电子式电能表将成为主要产品。2000年后，电子式电能表的需求比例就已逐年呈现上升趋势。
今后几年，电子式电能表的质量、抗干扰及抗攻击能力将进一步加强，产量将进一步提高，电子式电能表系列产品正向多元化方向发展。电力负荷分析管理仪等各种电能计量管理表计，集电量监测、分析、控制、保护等功能于一体，自带通信接口，包括常规仪表的电力监控、变送器、测量、RTU、事故记录和报警、谐波分析、故障滤波和电能质量标准分析等功能。
目前电力部门所使用的单相电子式电能表，大多是功能简单的电子表。随着民用电能表产品技术的不断创新，国内各种新型电子式电能表将被广泛推广应用[10]。
1.2 课题研究的内容及意义
由于多功能电能表主要应用于变电站、电厂、大工业用户等场合,因此微小的计量误差会对电能计费、结算产生较大影响，又因各地区因使用场合、负荷特性、管理模式等不同而各异。但其核心是主控芯片及计量电路, 重点解决电能计量、费率与时段控制的高准确性、稳定性及可靠性, 并力求各功能的模块化设计及通信规约的兼容性设计。此方案基于数字信号处理技术(DSP) , 实现高速、高稳定性电能计量。计量芯片选用珠海矩力公司推出的大规模集成电路ATT7022A, 可以防止窃电。计量与时钟电路的稳定性决定多功能电能表有功、无功、费率与时段的正常切换与计费。普通方案的电能计量, 由于易受环境的影响, 尤其是干扰、谐波等,其计量误差的稳定性较难保证。选用DSP方案,由于其运算速度高, 抗干扰能力强, 可有效克服上述问题。
通常, 多功能电能表是一个微处理系统, 微处理器是多功能电能表的核心, 所有的计算、数据交换、控制、显示、通信等功能都是基于单片微
处理器来完成的。国内常见电能表选用的微处理器有ATMEL公司、PHILIPS 公司等相关产品。综合考虑性能、资源及应用情况, 设计选用了三菱公司up系列单片机。
计量与时钟电路的稳定性决定多功能电能表有功、无功、费率与时段的正常切换与计费。普通方案的电能计量, 由于易受环境的影响, 尤其是干扰、谐波等,其计量误差的稳定性较难保证。选用DSP方案, 由于其运算速度高, 抗干扰能力强, 可有效克服上述问题通过模数转换器(ADC) 进行交流采样, 然后通过由MCU 或者DSP 构成的数字信号处理单元进行处理,得到无功功率, 对无功功率进行对时间的积分, 最后得到了无功电能。
电能表工作时, 电压、电流经互感器采样电路分别采样后,电压、电流模拟信号送至专用DSP 计量芯片(ATT7022) 处理,DSP与89C52单片机之间进行电能量与电参数的交换，同时, 89C52单片机完成数据处理、存储、控制及通讯等功能。用户可随时通过各种操作从电能表的外部接口得到各种数据。
本课题设计的电能表具有如下功能：计量电能、计量最大需量、记录负荷曲线、断电检测、每相失压检测、记录事件、结算。
2.电能表基本知识介绍
2.1 电能表的基本概念
2.1.1 电能表的概念
电能计量是准确可靠、公正计量电能的专门学科，是电工基础知识中的重要组成部分。
电能表（电度表）是记录电能累积值的专用仪表，是所有电气测量仪表中使用量最多的仪表。在发电、供电、用电过程中，其发电量、供电量、用电量的多少离不开电能表的计量。
2.1.2 数字式电能表的结构
数字式电能表从结构上可分为以下四个部分:
第一部分:电压、电流输入回路，是将被测功率的电压和电流分别通
过分压器和互感器变换为适合于电子式电能表乘法器所需要的小电压送
至乘法器:
第二部分:乘法器是一个功率转换单元，当被测电路的电压电流分别
加到其相应的输入端时，就可转换成与被测电路相应的直流电压输出，
送至变换器进行（V-f）的转换。乘法器是电子式电能表的核心，表计的
测量精度就取决于它。其测量原理就是使用乘法器实现测量电功率和电能，根据其测量原理主要可分为热电转换、数模转换乘法器、霍尔乘法
器和时分割乘法器等几种类型，其中以时分割乘法器型的电子式电能表
的制造技术最为成熟，应用也最广泛。
第三部分:变换器也称电压一频率(V--f )转换电路。因乘法器输出的
是一个模拟量(直流电压)，用电压表(数字式表)测量这个电压，用功率
单位((W或KW)表示的测量结果就是功率数。测量电能则需将这个电压转
换成相应的脉冲数，在一段时间内所累计的脉冲数，才是要测的电能量。
第四部分:计数器就是将与功率成正比的脉冲数显示出来的器件绝
大部分采取液晶或LED显示。电能表电子化的实现和应用，使得电能表
的功能从单一的电能量的计量向多功能化的方向发展。
2.1.3 电能表的分类
电能表分为电气机械式和电子式两大类。电气机械式按工作原理分为感应系和电动系，前者用于计量交流电能，后者用于计量直流电能。感应系按用途分为有功电能表、无功电能表和特种用途电能表，如最大需量表、峰谷分时计费表、标准电能表、铜铁损耗电能表等。按被测线路的不同又分为单相电能表、三相三线电能表、三相四线电能表[5]。
电子式电能表是近年来发展起来的新产品，其分类形式与感应系相同。电子式电能表具有精度高、功能多、不检修、寿命长的特点，目前应用较广泛的有脉冲电能表、预付费电能表、分时计费电能表和多功能电能表。
按我国电能表的标准体系可以有以下几种分类。
(1)按使用电源的性质分：交流电能表与直流电能表。
(2)根据用途分：工业及民用电能表、标准电能表和特殊用途电能表。
(3)按精度等级分：普通精度(1.0，2.0，3.0)电能表、精密级(0.2，0.5)电能表、最精密级(0.1，0.05等)电能表。
(4)按结构原理分：感应式电能表和电子式电能表。
2.1.4 几个常用术语和名词
(1)基本电流：标明在电能表上作为计算负载的基数电流，用Ib表示。
(2)最大额定电流：把电能表能长期工作，而误差与温升完全满足要求的最大电流值；用In·max表示。在电能表上基本电流和最大额定电流
表示为6(12)A。其中"6"是基本电流6A，"12"表示最大额定电流为12A。
(3)额定电压：额定电压有不同的表示方法，例如：3×380V表示三相，额定线电压380V；3×380/220V，表示三相，额定线电压380V，额定相电压220V，即此表电压绕组长期承受的额定电压是220V。
经电压互感器接入的电能表，以互感器额定变比的形式，3×35000/100V表示，表的额定电压是100V。
(4)电能表常数；电能表记录电能量和相应的转数之间关系的常数，常见的表达方式如有功电能表以Wh/r(瓦·时/转)或r/(KWh)[转/(千瓦·时)]的形式表示，无功电能表以varh/r(乏·时/转)或r/(kvarh)[转/(干乏·时＞)的形式表示。
(5)潜动：经轻载调整后的电能表，有时会出现电流线路无负荷时圆盘依然会转动-整圈的现象。
(6)起动电流：在额定电压、额定频率和cosΦ＝1的条件下，能使圆盘不停转动的最小负荷电流。
2.1.5 常用的电能表及特殊用途电能表
1．有功电能表
有功电能表用于计量电能有功部分的电能表，其计量的结果为Wp=U ＩcosΦｔ，计量单位用kWh表示(千瓦·时)，主要包括单相、三相、三相四线电能表。
由于用于测量电路的情况不同，通常又分为：
①单相电能表：这是应用最多的一种表，广泛使用在居民、机关、商店等照明用电消费中，也可利用三只单相表合为三相电能表。
②三相电能表：可分为三相三线和三相四线电能表两种，测量电动机等三相三线用电设备的耗电量时，一般采用三相三相电能表。如果照明等单相设备与三相设备混合使用或大容量照明等可采用三相四线电能表。
2．无功电能表
无功电能表用于计量电能的无功部分，其计量的结果为
W＝UI
Q
cosΦｔ，计量单位用kvarh(千乏·时)。由于用电负荷性质的不同，电路中电压和负荷电流间的相位角Φ是不相同的，这将会造成线路的损耗不同，即总耗电量时不同。
3．复费率分时电能表[3]
复费率分时电能表是有多个计度器分别能在规定的不同费率时段内记录交流有功和无功电能的电能表。电力部门依此对用户在高峰和低谷的用电量进行计量，以多种电价进行收费。一方面从降低电能售价上鼓励在负荷低谷时多用电，鼓励非连续生产部门避开高峰用电；另-方面有利于提高电网的负荷率，达到经济合理地使用电能。目前使用的有机械式的和机电-体式。
4．预付费电能表
预付费电能表是在能正确计量电能的基础上，具有了控制用户先付费后用电，并且-旦用电过量即能跳闸的功能的电能表。
在我国，预付费电能表经过了"投币式电能表"、"磁卡式电能表"、"IC 卡式电能表"的阶段。目前采用的电卡式预付费电能表，俗称IC卡。它是把-种具有存储、加密及数据处理能力的集成电路片镶嵌于塑料基片中具有智能性又便于携带的卡片，根据读写卡的接触方式，可将其分为接触形(如存储卡、加密存储卡、CPU卡)及非接触形(如射频卡)。在北京地区使用较多的表型有富根DDY90、博纳DDYl08、新巨升DDY200、双翼DBYl86等表型。电卡式预付费电能表在抗破坏性、耐用性、存储容量、加密性；相关设备的成本等方面的优势都是以往磁卡表不可比拟的，因此，IC卡有逐步取代磁卡表的趋势。
5．最大需量表
是一种在计量有功电能的同时还可以指示在规定时间内的平均电功率最大值的仪表，实行两部电价制的用户使用此表。最大需量表是一种既计算用户耗电量的数量，还指示用户在一个电费结算周期中（例如1个月），指定时间间隔内（如15min ）平均最大功率的电能表；是实行两部制电价的一个测量手段。实行两部制电价，按最大需量收费的原因是：用电户的负荷，在一个月中各个时间都在变化，常用负荷率来表示这种关系即
负荷率（%）=
%100 最大负荷
平均负荷 (2.1)
如负荷率很低，假如最大负荷为1000kW ，平均负荷仅为200kW ，而供电部门仍必须为它准备1000kW 容量的所有发、供电设备，这必然造成投资过大，浪费严重的情况，为此采用经济手段，实行两部制电价来促使用户合理用电，限制最大负荷。发供电部门可利用多余的设备供给其他用户用电，以发挥最大的效益。
2.2 电能计量知识
2.2.1 相关概念 2.2.1.1 功率
在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，一种是无功功率。
有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。有功功率的符号用P 表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。
无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。
无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。
无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。
在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。
无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在：
(1)降低发电机有功功率的输出。
(2)降低输、变电设备的供电能力。
(3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。
(4)造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。
从发电机和高压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。
2.2.1.2 功率因数
电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载。电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差，通常用相位角Φ的余弦cosΦ来表示。cosΦ称为功率因数。功率因数是反映电力
用户用电设备合理使用状况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。
功率因数[12]分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数。 (1)自然功率因数：是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数，或者说用电设备本身所具有的功率因数。自然功率因数的高低主要取决于用电设备的负荷性质，电阻性负荷(白炽灯、电阻炉)的功率因数较高，等于1，而电感性负荷(电动机、电焊机)的功率因数比较低，都小于1。 (2)瞬时功率因数：是指在某一瞬间由功率因数表读出的功率因数。瞬时功率因数是随着用电设备的类型、负荷的大小和电压的高低而时刻在变化。
(3)加权平均功率因数：是指在一定时间段内功率因数的平均值。
提高功率因数的方法有两种，一种是改善自然功率因数，另一种是安装人工补偿装置。 2.2.2 电能计量基本公式
用户端额定电压为220/380V ，额定频率为50Hz 。
设在t 时刻负载两端的交流电压和流过负载的交流电流的表达式为：
()sin()sin()t m U U t t ωω==
（2.2）
()sin()t m I I t ωφ=-
（2.3）
式中：m U 为电压峰值，m I 为电流峰值，U 为电压有效值，I 为电流有效值，φ为电压、电流相位差，ω为角频率。
如果已知电压、电流的有效值及相位差，那么负载上消耗的瞬时功率为
()2sin()sin()cos()cos(2)t P U I t t U I U I t ωωφφωφ=?+=-+
（2.4）
有功功率P 定义为瞬时功率()t P 在一个周期内的平均值
()()()0
11
cos cos 2cos T
T
t
t
P U I dt U I t dt U I T
T φωφφ=
=-+=?
????? （2.5） 式中：T 为正弦周期，T =2π/ω。
一个周期T 内的电能W 可由下式求得：
()0
cos T
t W p dt TU I φ=
=?
（2.6） 2.2.3 有功电能谐波处理
对于电能计量，当电压输入和负载电流均出现谐波时，就会产生谐波功率。所以有功功率P 通常可以用基波有功功率1P 和谐波有功功率P H 之和表示:
1H P P P =+
(2.7)
其中:()1111cos P U I ?= (2.8)
()sin h h h h P U I ?= (2.9)
2345PH P P P P =++++??????
(2.10)
通常有功功率是采用对电压、电流的乘积进行积分,然后进行平均得到的,所以也称为平均功率,计算公式为()()0
1T
t
t
P u i dt T
=
?。显然有功功率的谐波
处理能力直接取决于电压、电流的采样速率。 2.2.4 无功电能的谐波处理
按照无功电能测量原理来区分,无功电能表基本上可分为两类:一类是传统的人为无功电能表,另一类是新型的自然无功电能表。
新型自然无功电能表直接从无功的定义出发进行测量,又成正弦式无
功电能表(或真无功电能表),主要通过模数转换器(ADC)进行交流采样,然后通过由MCU 或者DSP 构成的数字信号处理单元进行处理,得到无功功率,对无功功率进行对时间的积分,最后得到了无功电能。
如果电压输入和负载电流均出现谐波,就会产生谐波无功,但是对于含有谐波的非正弦电路的无功功率还没有广泛认同的、科学且有权威性的定义。但是目前采用得最多的 是下面的公式[11]:
()1
s i n n
n n Q U
I ?∞
==
∑
(2.11)
其中:
基波无功功率()1111sin Q U I ?= (2.12)
n 次谐波无功功率()sin n n n n Q U I ?= (2.13)
要实现真无功测量,90°移相是必须的。根据采用的移相方式的不同, 测量出来的无功功率与真无功功率存在必然的误差, 特别是在谐波情况下。
基于Hilbert 数字滤波器的无功功率测量方法, 不仅能测量正弦电路中的无功功率, 而且能够在给定的定义下,也适合于测量含有谐波的非正弦电路中的无功功率。在含有谐波的情况下, 采用Hilbert 滤波器法测量的无功功率完全满足正弦式无功功率定义。
3．硬件电路设计
3.1 总体框图设计
根据毕业设计大纲要求，此设计要完成的数字式三相电度表要实现如下功能：
（1）计量电能：
ａ.按峰、谷、平三种时段计量正向、方向的有功电能及无功电能，累计总有功、无功电能。
ｂ.实时测量并显示电压、电流、功率、总功率及总功率因数。
（2）计量最大需量：每隔一定时间，按累计的电量，计算一次平均功率，并与上次计算值比较，记下最大值，同时记录最大量发生的日期与时间。
（3）记录负荷曲线：电能表能记录一定时间周期内每隔30min的正向有功需量值（kW），可在计算机系统终端绘制负荷曲线，并浏览数据。
（4）断电检测：可监测断电事件。记录断电的累计次数，断电次数自动由0开始累计一直到9999后重新开始。
（5）每相失压检测：可监测任一相的失压，只要电表有一相电压存在，当某低于所设门槛值时，即认为此相失压。电表一或两相失压时，仍可工作，因为失压相不计电量。
（6）记录事件：记录欠压事件，当某相电压低于门限值时，即记录为一次欠压事件，同时记录发生的时间与恢复时间。
（7）结算：电表具有自动结算功能，结算日期可编程设置。电表可保存最近12月的结算数据。结算数据包括：正、反向的有功及无功电能，当月费率下的正向有功用电量，当月电表运行时间，当月事件发生次数，
最大需量及发生时间。
结合要实现的功能，最终确定此三相多功能数字式电能表的整体设计框
3.2 电能计量部分（ATT7022A）
3.2.1计量芯片概述
为了实现设计要求，计量芯片选择了ATT7022A。ATT702A2是珠海炬力集成电路设计有限公司生产的一款高精度三相电能计量芯片，该芯片对有功、无功功率的测量精度分别达到0.2s和0.5s，所能测量的电参数包括有功、无功、视在功率、双向有功和四角限无功电能；电压和电流有效值；相位、频率等。ATT7022具有计量参数齐全、校表功率完善等优点。简化了软件设计，缩短了软件开发周期。特别是AT7022A可支持全数字校
表，即软件校表。软件校表可提高校表精度、简化硬件设计、降低设计成本，为三相多功能计量装置提供了功能更加齐全、设计更加简单的应用方案。
表3.1和表3.2分别给出了三大计量芯片生产商的三相电能计量芯片计量参数校表参数的比较。
注：“√”表示支持，“×”表示不支持，“—”表示无此参数
注：“√”表示支持，“×”表示不支持，“1”表示合相时的参数，“2”表示该芯片不支持软件校表。
3.2.2 芯片引脚功能
ATT7022A 的引脚排列如图3.2所示，它采用44引脚QFP 封装，面积仅有10mm ×10mm ，功耗仅为100～200mW ，各引脚功能如下：
·V1P/V1N ，V3P/V3N ，V5P/V5N ：模拟电流信号输入； ·V2P/V2N ，V4P/V4N ，V6P/V6N ：模拟电压信号输入； ·REEOUT 、REFCAP ：基准电压输出； ·RESET ：复位输入端；
·SIG ：写操作成功握手信号输出； ·SEL ：接线方式选择输入端； ·CF1/CF2：有功/无功电能脉冲输出； ·CS ：SPI 读/写片选信号； ·SCLK ：SPI 串行时钟输入；
·DIN/DOUT ：SPI 串行数据输入/输出；
·Revp ：当系统检测到任意相的有功功率为负时，该端输出高电平；各相有功功率均为正时，该端输出低电平；
·OSCI/OSCO ：系统晶振输入端/输出端； ·Vcc/Avcc:数字电源/模拟电源； ·GND/AGND ：数字地/模拟地。
R E F O U T
V 5N
V 5P A G N D
V 3P
V 3N R E F C A P V 1N S I G
V 1P R E S E T AVCC V2P V2N
AGND V4P
V4N GND OSCO OSCI VCC REVP VDD ATT7022A
3.2.3 AT7022A电能计量芯片的内部结构
AT7022A内部包括时钟控制电路、模拟信号采样、参考电压、DSP、脉冲生成器、SPI通讯接口和电源管理七大部分，其内部原理框图如图3.3所示。
VDD
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。
机械式电能表和电子式电能表比较 一。工作原理： 目前使用的电能表有两种：一种是机械式电能表（又称感应式电能表），一种是电子式电能表。它们由于出现的年代不一样，因而其工作原理截然不同。 机械式电能表的工作原理是：当电能表接入电路时，电压线圈和电流线圈产生的磁通穿过圆盘，这些磁通在时间和空间上不同相，分别在圆盘上感应出涡流，由于磁通与涡流的相互作用而产生转动力矩使圆盘转动，因磁钢的制动作用，使圆盘的转速达到匀速运动，由于磁通与电路中的电压和电流成正比例，使圆盘在其作用下以正比于负载电流的转速运动，圆盘的转动经蜗杆传动到计度器，计度器的示数就是电路中实际所使用的电能。 电子式电能表是近几年随着电子工业的发展而出现的，它是利用电子电路/芯片来测量电能；用分压电阻或电压互感器将电压信号变成可用于电子测量的小信号，用分流器或电流互感器将电流信号变成可用于电子测量的小信号，利用专用的电能测量芯片将变换好的电压、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；脉冲信号驱动步进马达带动机械计度器显示，或送微计算机处理后进行数码显示。 二。电能表简单分类： 电能表是专门用来测量电能累积值的仪表，电力企业用以计量发电量，用电量、供电量、损耗电量、销售电量等数值均依赖于电能表。所以有人也把电能表比作电力工业销售产品的一杆秤。 上面所说的机械式电能表与电子式电能表是按照电能表的结构原理进行分类的，也是最常用的分类方法。除了这种分类之外，电能表还可以按以下标准进行分类： 1、按照所测不同电流种类可分为：直流式和交流式二种。 2、按照电能表的用途可分为：单相电能表、三相有功电能表、三相无功电能表、
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）
Mk6E电能表设置简单步骤 1、按照Mk6E电能表操作手册说明书用通信线使Mk6E表与计算机连接，把Mk6E 表安置于校表台上，并通电，连接好Mk6E表的电池。 2、运行EziView软件，输入用户名（User Name）：EDMI，密码（Password）：IMDE IMDE。 3、按照Mk6E电能表操作手册（第四章）将电能表与计算机通讯，连接时请注意COM 口的选择，不同的计算机的COM口是不同的，一般情况下多数为COM1或COM2。 4、按照Mk6E电能表操作手册（第五章I部分）读取电能表的设置内容。用户应养成一个良好的习惯，每次更改设置或连接时都应操作读取步骤，以便正确的查看电能表的实际设置内容。此步骤还须注意电能表时间的同步设置。 5、按照Mk6E电能表操作手册（第五章II部分）进行更改设置，包括校表。校表时建议用户采用多个校验脉冲或校验的光电采样（建议10个以上），以便更好地确定电能表误差。 6、按照Mk6E电能表操作手册（第五章III部分）进行电能表设置写入。进行写入设置时请选择“同步设置到电能表”方式，以便增加电能表数据的安全性。 7、如果校表已完成，请按照Mk6E电能表操作手册（第六章III部分）进行电能表电量底度清零。在清零时请注意先关掉校表台的电流，只保留电压，以防电量重新累计。并清除Mk6E表的报警（Alarm）（见第六章Ⅱ部分状态）。 8、如果用户已设置好一块电能表，可以此电能表作为设置的“标准表”，以后用户只需进行拷贝设置（第五章IV部分）、设置写入（第五章III部分）等操作。用户进行拷贝设置后，请别忘记变比（第五章II部分第一节变比设置）、额定电压（第五章II部分第十一节报警设置）等设置的正确性。如果标准表进行了误差调整，用户还须查看外部CT（第五章II部分第一节变比设置）的值。查看设置以后，请注意电能表电量底度的清零，电池的连接（如果用户不急于电能表安装，则电池不必连接，以防止电池电量的减少）。
目录 1、概述 (1) 性能 (1) 制造标准 (1) 工作原理 (2) 主要功能 (2) 技术参数 (3) 2、基本功能 (4) 计量功能 (4) 电参量测量功能 (6) 电压监测功能 (7) 电网负荷曲线数据记录功能 (7) 事件记录功能 (8) 远方编程抄表功能 (8) 停电抄表功能 (8) 冻结数据功能 (8) 费率功能 (9) 背光显示功能 (9) 安全认证功能 (9) 3、显示 (10) 全屏显示画面 (10) 液晶显示说明 (10) 按键 (11) 显示内容说明 (11) 4、电表使用方法 (14) 安装 (14) 电表显示 (16) 参数设置 (18) 最大需量清零 (18) 故障报警显示 (19) 5、电能测量四象限的定义 (19) 6、显示 (20) 按键 (20) 显示内容说明 (20)
1概述 1.1特点 DSZ22/DTZ22系列三相智能电能表采用当今流行的高精度电能表设计方案，将高精度的A/D转换、高速DSP数字信号处理功能和高性能MCU完善的管理功能结合，采用永久保存信息的不挥发性内存、全隔离标准RS485串行数据通讯接口、红外通讯接口、汉字大画面超扭曲宽温液晶显示等先进技术，采用了SMT电子装联等当代先进的新工艺，是在充分考虑中国国情，严格按照国家标准、IEC、国网标准精心制造的高精度电能表。 该表集众智能多功能于一体，显示和远传实时电压、电流、功率等，且可按部颁标准和用户要求实现全部失压、失流记录、报警、显示功能，可有效地杜绝窃电行为，可广泛用于变电站、台区配变和企事业单位。 可根据用户要求和现场需要，通过负控终端或市话网或移动通讯网以及其它传输形式，组成远方抄表管理系统，实现电力部门营业抄表、负荷监控等远动控制，从而顺应了电力部门有效及时地对用户现代化科学管理的要求。接口通讯协议和数据结构符合DL/T645-2007标准，也可按用户要求制作其它形式的通讯规约。 1.2制造标准 GB/T 《多功能电能表特殊要求》 GB/T 交流电测量设备-通用要求试验和试验条件- 第11部分：测量设备 GB/T 《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/T 《交流电测量设备特殊要求第22部分：静止式有功电能表（级和 级）》 GB/T 《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）》 DL/T 614-2007《多功能电能表》 DL/T 645-2007《多功能电能表通讯规约》 DL/T 556-1997《电压失压定时器技术条件》 Q/GDW 205－2008 《电能计量器具条码》 Q/GDW 356－2009 《三相智能电能表型式规范》 Q/GDW 354－2009 《智能电能表功能规范》
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
. ... . DDSY型电子式IC卡预付费单相电能表 使 用 说 明 书
2 1.概述 DDSY 型电子式IC 卡预付费单相电能表，简称IC 卡电能表，用于计量额定频率为 50Hz 的交流单相有功电能，实现先付费后用电的管理功能。该产品采用先进的微电子技术进行数据采集、处理及保存。其性能指标符合 GB/T17215-2002 和GB/T18460.3-2001标准。具有体积小、重量轻、可靠性高、防窃电等特点。 2.工作原理 电能表由两个主要部分进行功能组成：一是电能计量部分，二是微处理器控制部分；电能计量部分使用分流器倍增电流，产生表示用电多少的脉冲序列，送至微处理器进行电能计量；微处理器实现各种控制功能并通过电卡接口与电能卡（IC 卡）传递数据。 3.规格（见表1） 规格 型号 准确度等级 额定电压（V ） 标准电流（A ） DDSY 1.0级 220/110 5(20) 10（40） 2.0级 4.技术指标
4．1仪表常数1600imp/kW.h 4．2基本误差(见表) 4．3起动 电能表在额定电压,额定频率及功率因数为1.0 的条件下,当负载电流为0.4%(1.0级),0.5%(2.0级)时。电能表应能连续计量电能。 4．4潜动 当施加115%额定电压，电流回路断开时，不产生多于一个电能脉冲。4．5电气参数 正常工作电压：0.9～1.1额定电压 极限工作电压:0.8～1.15额定电压 绝缘电压:≥2000VAC 功率消耗：≤2W和10VA 4．6适用条件 正常工作温度：-10℃～+45℃ 极限工作温度：-25℃～+55℃ 存储和运输温度：-25℃～+70℃ 年平均温度：≤75% 一年中的30天（以自然方式扩散）温度可达95% 其余时间有时可达85% 2
电能表的使用说明 专门用来计量某一时间段电能累计值的仪表叫做电能表，俗称电度表、火表。 一、分类 按结构及工作原理分为感应式电能表、电子式电能表。 按安装接线方式：直接接入式、间接接入式 按用途分为：有功电能表、无功电能表、复费率分时电能表、预付费电能表等。 二、铭牌和额定值（如图1所示） 图1 1.型号 D——用在前面表示电能表, 如DD862； 用在后面表示多功能，如DTSD855 DD－单相, 如DD862 DT－三相四线, 如DT862 DS－三相三线,如DS862 F－复费率, 如DDSF855 Y－预付费, 如DDSY855 S－电子式, 如DDS855 2.额定电压：大多数为220v,也有380v、110v和36v。 3.额定基本电流和最大电流 括号前的电流值叫额定基本电流，是作为计算负载基数电流值的，括号内的电流叫额定最大电流，是能使电表长期正常工作，而误差与温升完全满足规定要求的最大电流值。 电度表的基本电流和最大电流是我们选择电度表的重要依据。根据公式I=P/U可知： 电度表的电流I>电器总功率P/单相电压220V 温馨提示：超负荷用电是不安全的,它是引发电气火灾的主要原因。 4.电能表常数2000r/kwh 接在该电能表上的用电器，每消耗1kW·h 的电能，电能表上的转盘转2000转 三、接线原则 使用单相电度表，电流线圈与负载串联，电压线圈与负载并联，两线圈的同名端应接在电源的同一极性端。单相电度表接线盒中标明的四个接线端钮，连接时只要按照1、3端接电源，2、4端接负载即可，如图2所示。 图2 单相电能表接线盒内的四个接线端子，从左向右编号分别为1、2、3、4。可记作火线1进2出，中线3进4出，如图3所示。
电子式电能表的结构和工作原理 第一节 机电式电能表的结构和工作原理 机电式电能表主要由感应式测量机构、光电转换器和分频器、计数器三大部分组成，工作原理框图如图3-1所示。 图3-1 机电式电能表的工作原理框图 感应式测量机构的主要作用是将电能信号转变为转盘的转数，具体的结构及工作原理已在第一章介绍。 光电转换器的作用是将正比于电能的转盘转数转换为电脉冲，此脉冲数也正比于被测电能，即应满足如下关系 111mn C N C W = = 式中 W ——为被测电能，kW ·h ； m ——为转换后输出的总脉冲数，imp ； n 1——代表每输出一个脉冲转盘应转动的圈数，r ／imp ； C ——电能表常数，r ／（kW ·h ）。 例如，某种机电式电能表的转盘每转一圈发出2个脉冲，即 n 1＝0.5r ／imp, 电能表常数C ＝1500r ／（kW ·h ），则每输出一个脉冲代表的电能数为 00033.03000 15.011500 1≈= ??= W （kW ·h ） 即这种机电式电能表每输出一个电脉冲代表负载耗电0.00033kW ·h 。 经过简单的光电转换得到的初始电能脉冲信号，由于波形不理想不能直接送至计数器计数或微处理器处理，还必须先经过整形放大、限幅限宽等一系列处理，如图3-2所示。 图3-2 光电转换器的工作原理图 分频器和计数器的主要作用是对经光电转换器转换成的脉冲信号进行分频、计数，从而得到所测量的电能。 由以上分析可以看出，光电转换器是机电式电能表的关键部分。因此，下面将着重
介绍光电转换器的结构和工作原理。 根据光电转换器的不同，机电式电能表可分为单向脉冲式和双向脉冲式两种类型。 一、单向脉冲式电能表 单向脉冲式电能表的光电转换器主要包括光电头和光电转换电路两部分。 1．光电头 光电头由发光器件和光敏器件组成。机电式电能表的光电头多采用红外发光二极管（简称“发光管”）和光敏三极管（简称“光敏管”），这样，外界的电磁波、可见光等干扰都不会影响信号的检测。具体的方法是通过在感应式测量机构的转盘上进行分度并做标记，如打孔、铣槽或印上黑色分度线条等，用穿透式或反射式光电头发射光束，采集转盘旋转时的标记得到初始脉冲。 两种典型光电头的安装结构如图3-3所示。图3-3（α）为穿透式光电头，在转盘上钻有若干个小孔，发光管和光敏管分别安装在转盘的上、下两侧，光敏管通过接收透射光产生脉冲输出。图3-3（b）是反射式光电头，在转盘边缘均匀地印有黑色分度线，发光管和光敏管安装在转盘的同一侧，光敏管通过接受反射光，产生脉冲输出。 (α) (b) 图3-3 光电头安装结构示意图 (α)穿透式；(b)反射式 发光管和光敏管都是光电转换器的主要器件，正确的选择和使用它们是决定光电转换器的质量及其实用性的关键。 2．光电转换电路 一种最基本的光电转换电路如图3-4所示。当光敏管接收到较强的光照时，处于导通状态，光电流增加，V1导通，作用到V2和V3组成的射极耦合放大器上，使输出电压呈高电平；反之，当光敏管接收到的光照较弱时，处于截止状态，相应的输出电压呈低电平。 图3-4 基本的光电转换电路 实用的光电转换电路还应具有误动作判断功能，以及将输出初始脉冲整形、放大、
电能计量作为计量工作的一个重要组成部分，是电力企业生产经营管理及电网安全运行的重要环节，其技术水平不仅事关电力工业的发展和电力企业的形象，而且影响电能贸易结算的公平、公正和准确、可靠，关系到电力企业、广大电力用户的利益。 近年来，电子式电能表在国际、国内得到了迅速推广。国外许多ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｃｉｒｃｕｉｔ）厂家不失时机的推出了各种电子式电能表专用芯片。目前国内较为常用的电子式电能表芯片有美国ＣｉｒｒｕｓＬｏｇｉｃ公司的ＣＳ５４６０Ａ、ＣＳ５４６３Ａ、美国ＡＤＩ公司的ＡＤＥ７７５８、珠海炬力公司的ＡＴＴ７０２２、日本ＴＤＫ公司的７１Ｍ６５１３Ｈ等。其中ＣＳ５４６３Ａ是美国ＣｉｒｒｕｓＬｏｇｉｃ公司生产的专用于电力参数测量的单相双向功率／电能ＩＣ，可以精确测量和计量有功电能、无功电能、瞬时功率、ＩＲＭＳ和ＶＲＭＳ，具有与微控制器通讯的ＳＰＩ口。 本文基于电能计量芯片ＣＳ５４６３Ａ设计了一种电子式多功能电能表。该表可计量正反向有功电能、正反向无功电能、四象限无功电能；能够测量Ａ、Ｂ、Ｃ各相电压、电流、视在功率、有功功率、无功功率、功率因数、相角、频率；计量正反向有功需量及８费率分时需量；能分时计量最多８费率的电能量及需量数据；计量变压器铜损、铁损；具有电能冻结功能、显示与抄表功能、监控与事件记录功能、自检功能、负荷曲线记录功能、权限与安全管理功能、ＩＣ卡参数设置功能；具有两路独立的ＲＳ４８５通信接口，一路红外光通信接口。 本文所设计的多功能电子式电能表原理框图如图１所示。该电能表由电流互感器、专业电能计量芯片ＣＳ５４６３Ａ、计量微处理器、管理微处理器、实时时钟、数据接口设备（如通信接口、ＩＣ卡接口）和人机接口 基于电能计量芯片ＣＳ５４６３Ａ 的电子式电能表的设计 ＤｅｓｉｇｎｏｆＷａｔｔ－ｈｏｕｒＭｅｔｅｒＢａｓｅｄｏｎＥｎｅｒｇｙＩＣＣＳ５４６３Ａ 甘建平朱青 湖南大学电气与信息工程学院（长沙４１００８２） 摘要：针对目前应用需求设计了一款新型多功能电子式电能表。本文主要介绍该电能表的主要功能以及所采用的电能计量芯片CS5463A的特性、工作原理以及在电子式电能表中的应用电路，最后介绍了CS5463A 芯片通讯接口的实现。 Abstract
目录 一、概述 ........................................................ - 3 - 1.1、性能..................................................... - 3 - 二、规格与主要技术参数：........................................ - 4 - 2.1、规格..................................................... - 4 - 2.2、主要技术参数：........................................... - 5 - 三、计量 ........................................................ - 6 - 3.1、计量功能................................................. - 7 - 3.2、电压监测功能............................................. - 9 - 3.3、电流监测功能............................................ - 10 - 四、功能 ....................................................... - 10 - 4.1、报警功能................................................ - 10 - 4.2、断电控制................................................ - 10 - 4.3、开盖报警................................................ - 11 - 4.4、停电.................................................... - 11 - 4.5、时段控制................................................ - 11 - 4.6、自动结算功能............................................ - 11 - 4.7、数据冻结功能........................................... - 12 - 4.8、事件记录功能........................................... - 12 - 4.9、通讯功能................................................ - 13 - 五、电表使用方法............................................... - 14 - 5.1、调整、校验.............................................. - 14 - 5.2、安装.................................................... - 15 - 5.3、抄表.................................................... - 17 - 5.4、更换电池................................................ - 17 - 5.5、最大需量清零............................................ - 18 - 六、显示 ....................................................... - 18 - 6.1、显示画面符号定义........................................ - 18 - 6.2、循显画面................................................ - 19 - 6.3、故障报警显示............................................ - 23 - 七、通讯 ....................................................... - 24 - 八、运输贮存与保证期限......................................... - 24 - 8.1、运输.................................................... - 24 -
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
电子表使用说明书 1.正常时间模式：正常时间画面显示时、分、秒、星期。 1.1 按START键显示日期。 1.2 按RESET键显示每日闹铃时间。 1.3 按MODE进入跑秒模式。 1.4 按LIGHT键灯亮3秒。 1.5 按RESET+START键打开/关闭每日闹铃，相应的图标显示/消失；按住两键则发出bibi的响声。 1.6 按RESET+MODE键可打开/关闭整点报时（星期全显示为打开，反之则为关闭）。 ★任何状态下按住RESET+START+MODE三键，画面全显示，松开则返回。 2 、跑秒模式：从正常时间模式按MODE键一次进入跑秒模式。 2.1 按START键开始/停止跑秒。 2.2 跑秒停止时，按RESET键跑秒数值归0。 2.3 跑秒运行时，按RESET键，提取一个分段时间，跑秒画面停止（但跑秒并没有中止依然在背后运行）之后：若按RESET键，画面显示总的跑秒值；若按START键，在背后运行的跑秒停止，但画面依然停止，再按RESET 键显示跑秒停止时的值。
3 、每日闹铃设定：从正常时间模式按MODE键两次进入每日闹铃设定状态，时位闪动。 3.1 按RESET键转换设定对象：时分 3.2 按START键调整相应的数值，按住键可进行快速调整。 3.3 每日闹铃设定完成，按MODE键保存并退出设定，转到正常时间模式。 ★每日闹铃打开，当到达闹铃时间，会发出1分钟的bibi声；闹铃期间，若按START键，5分钟后会再次闹铃。 4 、正常时间设定：从正常时间模式按MODE键三次进入正常时间设定状态，秒位闪动。 4.1 按RESET键转换设定对象：秒分时 日月星期 4.2 按START键调整相应的数值，按住键可进行快速调整（秒位除外）；秒位调整时按START键秒值归0，若秒值大于或等于30，则分值同时增加1。 4.3 时位设定时，按START键可选择12/24小时显示格式。 4.4 正常时间设定完成，按MODE键保存并退出设定状态，转到正常时间模式。 这款运动表中文说明操作如下:
DTSD1277型 DSSD1277-B型 三相电子式多功能电能表 使用说明书安装、使用产品前请阅读使用说明书石家庄科林自动化有限公司
目录 1概述..................................................................... 错误!未定义书签。2工作原理................................................................. 错误!未定义书签。3技术参数................................................................. 错误!未定义书签。 主要型号.................................................................... 错误!未定义书签。 主要技术参数 ................................................................ 错误!未定义书签。 抄表及全失压电池 ............................................................ 错误!未定义书签。 时钟参数.................................................................... 错误!未定义书签。 电能量脉冲输出 .............................................................. 错误!未定义书签。 多功能测试输出 .............................................................. 错误!未定义书签。 跳闸、报警控制输出 .......................................................... 错误!未定义书签。 尺寸及重量.................................................................. 错误!未定义书签。4电能表主要功能........................................................... 错误!未定义书签。 电能计量功能 ................................................................ 错误!未定义书签。 需量测量功能 ................................................................ 错误!未定义书签。 实时量测量功能 .............................................................. 错误!未定义书签。 时钟、时段、费率及校时功能 .................................................. 错误!未定义书签。 事件记录功能 ................................................................ 错误!未定义书签。 冻结功能.................................................................... 错误!未定义书签。 负荷记录功能 ................................................................ 错误!未定义书签。 停电抄表功能 ................................................................ 错误!未定义书签。5GPRS无线通讯模块（可选）................................................. 错误!未定义书签。 远程及本地灯定义............................................................ 错误!未定义书签。 本地串口线的定义：.......................................................... 错误!未定义书签。 安装SIM卡 ................................................................. 错误!未定义书签。 天线安装 ................................................................... 错误!未定义书签。6面板及显示............................................................... 错误!未定义书签。 面板说明.................................................................... 错误!未定义书签。 液晶显示说明 ................................................................ 错误!未定义书签。7安装及使用............................................................... 错误!未定义书签。 安装图及接线说明 ............................................................ 错误!未定义书签。 使用说明.................................................................... 错误!未定义书签。8GPRS通信模块基本功能..................................................... 错误!未定义书签。 通讯连接 ................................................................... 错误!未定义书签。 无线信道规格和指标.......................................................... 错误!未定义书签。 主动上报功能 ............................................................... 错误!未定义书签。 表计数据查询 ............................................................... 错误!未定义书签。 数据转发 ................................................................... 错误!未定义书签。 远程升级 ................................................................... 错误!未定义书签。
三相四线费控智能电能表使用说明书 DTZY22-Z 型三相四线费控智能电能表采用当今最先进的电能表专用集成电路、永久保存信息的不挥发性存贮器、红外通讯、汉字大画面液晶显示等多项技术。该表集众多功能于一体，实现了有功、无功双向分时电能计量、分相双向计量、需量计量、功率因数计量、显示和远传实时电压、电流、功率等，并实现用户的预付费功能，又可灵活预置多种功能：超负荷报警和自动断电、缺相报警、缺相情况记录、自动抄表等。以手持电脑为媒介实现用户与供电部门计算机的信息传输。本表还具有双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。 1.1、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。 1.1.2、经过严格的安全认证，可通过远程对电能表进行远程拉、合闸控 制和时段等参数的设置，进而对用户的用电实施远程管理。 1.1.3、当电源失电后，锂电池作为后备电源，可以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脉冲输出接口，以便于进行误差测试和数据采集，脉冲输出常数与标牌标志的表常数一致。 1.1.4、电表运行信息可由手持电脑、 RS485 接口两种媒介传输，电力部门可根据本地区具体情况自行选择 一种或多种传输方式。电能表通讯规约符合DL/T645 。三相四线费控智能电能表使用说明 书- 4 -二、原理与主要技术参数： A 、B、C三相电压、电流信号经专用电能表 高速集成电路处理转换成相应的数字信息后，计算出各相电压、电流、功率、电能，CPU 中央处理器通过SPI 口读取有关数据量，并通过程序处理求出各总电量、费率电量、需 量、功率因素等。同时识别各相电压、电流有无异常并记录负荷曲线和相应的失压、失流状态，并可按用户要求定制丰富的事件记录。其原理框图如下：原理框图 2.1、执行标准GB/T 15284-2002 《多费率电能表特殊要求》GB/T 17215.323-2008《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/T 17215.321-2008《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/T 17215.211-2006 《交流电测量设备通用要求试验和试验条件 -第11部分：测量设备》GB/T 17215.321-2007《1 级和 2 级静止式交流有功电能表》Ua Ub Uc N Ia Ib Ic AUX AUX L N辅助电源电源电压取样电流取样专用计量芯片功能M C U EEPROM+FLASH LCD显示器通讯接口实时时钟功率指示脉冲输出信号输出、指示三相四线费控智能电能表使用说明 书- 5 -GB/T 17215.301-2007《多功能电能表特殊要求》GB 4208-2008《外壳防护等级（ IP代码）》GB/T 15464-1995 《仪器仪表包装通用技术条件》JJG 596-1999《电子式电能表》JB/T 6214-1992《仪器仪表可靠性验证试验及测定试验（指数分布）导则》DL/T614-2007《多功能电能表》DL/T 645-2007《多功能电能表通信协议》DL/T 566-1995 《电压失压计时器技术条件》DL/T 830-2002《静止式单相交流有功电能表 使用导则》DL/T 698.35《电能信息采集与管理系统第3-5 部分电能信息采集终端技术规范－低压集中抄表终端特殊要求》DL/T 698.42《电能信息采集与管理系统第4-2部分通信协议－集中器下行通信》Q/GDW206-2008《电能表抽样技术规范》Q/GDW 356 —2009《三相智能电能表型式规范》Q/GDW 354— 2009《智能电能表功能规范》Q/GDW 365 — 2009《智能电能表信息交换安全认证技术规范》 2.2、主要技术参数：项目技术参数基本技术参数电压规格三相四线： 3×220/380V可根据用户要求设计特殊规格的电表