智能电网智能电表计量芯片(2010126)

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。

电能计量SA9904B,1引言新型集成芯片不仅精确度高，而且硬件软件设计简单性价比高1引言新型集成芯片不仅精确度高，而且硬件软件设计简单、性价比高。

着重介绍SA9904B，ATT7026A及CS54633种三相电能计量芯片的工作原理，比较其性能指标，为合理选择电能芯片提供了有力的帮助。

2电能计量芯片SA9904B是南非微电子系统有限公司设计开发的一种电能计量芯片，ATY7026A是珠海炬力集成电路设计有限公司开发的电能计量芯片，CS5463是美国CRYSTAL公司推出的带有串行接口的单相双向功率／电能计量集成电路芯片。

这三者都用于三相多功能电能计量，均适用于三相三线制的具有50Hz 或60Hz标准频率的电网，支持电阻网络校表和软件校表两种方式。

由于电能计量、参数测量和数据读取是电能芯片的核心部分。

下面主要从有功计量、无功计量、视在功率／电能计量、有效值测量、中断和SPI接口6个方面介绍芯片原理。

2．1SA9904B简介SA9904B有20个引脚，PDIP封装，12个元暂存器。

SA9904B包含9个代表各相的有功电能、无功电能与电源电压的24位元暂存器。

第10个24位元暂存器代表任何有效相位的市频，包含3个位址以保存与SA9604A的兼容性。

3个位址的任何其一可用于存取频率暂存器。

每相位的有功与无功功率被积存于24位元暂存器。

被测电路的电能或功率不直接提供给用户，但是可以通过公式计算。

计算每相的有功或无功电能：电能每计数=(VRATED×IRATED)／320 000；计算每相的有功或无功功率：功率=VRATED×IRATED×N／INTTIME／320 000。

其中：VRATED为电表的额定电源电压，IRATED为电表的额定电源电流，N=相继读数间的暂存器数值差数(△值)，INTTIME为相继读数间的时间差值(单位为秒)。

若要求合相有功电能，只能通过程序对三相有功电能求和，或通过有功功率脉冲输出F50计数。

南方电网首批符合国密要求的电能计量安
全芯片诞生
南方电网科研院在今年5月获得国家密码管理局颁布的《商用密码产品生产定点单位》资质证书后，近日，由该院研发的智能电表安全芯片（CSG0110A）、智能终端安全芯片（CSG0210A）和用户购电卡（CSG0310A）等一系列拥有完全自主知识产权的产品，成为南方电网首批符合国家商用密码产品要求的安全芯片，并将加装于终端表计，从而为南方五省区的电能计量自动化信息安全保驾护航。

电力信息作为涉及国家安全的重要内容之一，关系到电力各个环节运行的安全、稳定。

随着国家对信息安全重视程度的日益提高，确保电力信息安全已成为国家关注的重点。

国家密码管理局作为国家密码算法标准制定和审批的唯一权威部门，已编制和审批通过的算法包括SM1、SM2、SM3、SM4、SM7、SM9等，并已在各领域广泛应用。

根据国家《商用密码管理条例》和《商用密码产品生产管理规定》，采用密码技术对不涉及国家秘密内容的信息进行加密保护或安全认证的产品必须通过国家密码管理局的生产认证。

南网科研院目前是南方电网首个也是唯一一个商用密码产品生产资质单位，标志着该院在信息安全领域的研究方向和研究成果已获国家权威部门的认可。

上述安全芯片的研发，为南方电网电能计量自动化信息安全防护研究奠定了坚实的基础。

近年来，南方电网公司积极开展费控体系研究与试点建设，使用计量终端、费控智能电表完成客户用电信息采集，实现电费智能化管理。

在这个基础上，该公司通过研发采用国家认证密码算法的安
全芯片，将原有的费控体系升级为安全费控体系，电费管理安全化、智能化水平进一步提升。

原标题:首批符合国密要求的电能计量安全芯片诞生。

电能计量芯片原理芯片实现及校表-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述电能计量芯片在现代电力系统中扮演着至关重要的角色，它是实现电能计量功能的核心部件。

本文将重点介绍电能计量芯片的原理、实现过程以及校表方法。

通过对这些内容的深入探讨，我们可以更好地理解电能计量芯片的工作原理和应用技术，为电力系统的安全稳定运行提供有力支撑。

同时，本文也将展望电能计量芯片在未来的发展方向，为读者提供更多的思路和启发。

希望通过本文的阐述，读者可以深入了解电能计量芯片的重要性，从而为相关领域的研究和应用提供参考和指导。

1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

在引言部分，将介绍本文的概述、文章结构和目的。

在正文部分，将详细介绍电能计量芯片的原理、芯片实现过程以及校表方法。

最后在结论部分，将对本文的内容进行总结，展望电能计量芯片的应用前景，并得出结论。

整体结构清晰，逻辑性强，有助于读者全面理解电能计量芯片的相关知识。

1.3 目的目的部分的内容应该是明确指出本文的写作目的，即为读者介绍电能计量芯片的原理、实现过程和校表方法，帮助读者更全面了解该领域的知识。

通过本文的详细阐述，读者可以对电能计量芯片的技术背景、实现原理和校表方法有一个清晰的认识，进而促进相关领域的研究发展和应用推广。

2.正文2.1 电能计量芯片原理电能计量芯片是一种集成电路芯片，用于实现电能计量的功能。

其工作原理主要分为三个部分：输入信号采集、信号处理和数据输出。

首先，电能计量芯片通过采集电流和电压信号，并经过放大电路放大信号，然后通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号。

这些数字信号表示了电流和电压的实际值，并且经过一系列处理后得到了有关电能的计算数据。

其次，经过信号处理后的数据将进一步由电能计量芯片的内部逻辑电路进行处理。

内部逻辑电路主要包括数据存储器、运算单元、时钟信号生成器等部分。

这些部件相互配合，根据电能计量的算法进行数据处理和运算，最终得到电能的计量结果。

电表计量芯片电表计量芯片在电力系统中发挥着重要的作用，它能够实时采集电能数据，并进行电能计量和数据传输。

以下是关于电表计量芯片的内容介绍，大约1000字。

电表计量芯片是一种集成电路，用于电能计量和数据传输，它依靠高精度的模拟电路和数字电路来实现电流、电压和功率等参数的测量和计算。

电表计量芯片通常由模拟前端、数字处理器和通信接口等功能单元组成。

模拟前端负责将电力系统中的电流和电压信号转化为适合于数字处理器处理的电信号，并进行滤波、放大和采样等处理。

数字处理器则对模拟信号进行数字化处理，通过一系列运算和算法，得出电能和功率等参数，并进行计量和显示。

通信接口则负责与外部传输设备进行数据交流和传输，一般有串口、以太网、无线通信等多种接口方式。

电表计量芯片的一个关键技术是高精度的测量和计算。

为了实现准确的电能计量，电表计量芯片需要对电流和电压进行高精度的测量，并进行实时的功率计算。

通常采用的是模拟-数字混合采样的方法，即通过模拟电路将电流和电压信号转化为数字信号，并使用高精度的模数转换器进行采样和转换。

同时，数字处理器需要具备强大的计算能力和算法支持，能够对采集到的电信号进行滤波、积分、运算和校正等处理，以确保测量的准确性和稳定性。

另一个关键技术是数据传输和通信。

电表计量芯片通常需要将采集到的电能数据传输给上位设备，以便于能源管理和数据分析。

传统的通信方式主要是通过串口进行数据传输，但随着无线通信技术的发展，越来越多的电表计量芯片开始支持以太网和无线通信方式。

以太网具有传输速度快、传输距离远以及支持数据量大等优点，适用于大规模能源管理系统；而无线通信则具有便捷、灵活的特点，适用于分布式能源管理系统。

此外，电表计量芯片还需要具备低功耗、高可靠性和安全性等特点。

低功耗是指芯片在工作过程中的能耗较低，能够提高电表的续航时间，并减少能源的浪费。

高可靠性是指芯片长时间稳定工作的能力，能够适应复杂的工作环境和电力负载变化。

电能计量芯片电能计量芯片是一种嵌入在电能计量装置中的芯片，用于测量和记录电能使用量。

它利用先进的电子技术和微处理器技术，可以准确地测量并记录电能的使用情况。

电能计量芯片的应用广泛，可以用于家庭、工业和商业领域的电能计量。

电能计量芯片具有多项优点。

首先，它具备高精度的测量能力。

电能计量芯片采用高性能的测量电路和精确的AD转换器，可以实现对电能的精确测量，测量误差非常小。

其次，电能计量芯片具有较大的测量范围。

它可以适应不同电能负荷的需求，能够测量多种不同规格和负载的电器设备。

此外，电能计量芯片还具有耐用性和稳定性，可以在长时间的使用中保持高精度的测量性能。

电能计量芯片的工作方式是通过采集电能信号，并将其转换为电信号进行处理。

电能信号是通过测量电流和电压来实现的。

电能计量芯片会将测量到的电流和电压值进行AD转换，然后通过微处理器进行计算和处理，最终得到电能使用量。

电能计量芯片主要由电流互感器、电压互感器、AD转换器和微处理器组成。

电流互感器用于测量电流值，而电压互感器则用于测量电压值。

AD转换器将模拟信号转换为数字信号，并将其送入微处理器进行处理。

微处理器则是电能计量芯片的核心部件，它负责计算、存储和显示电能使用量等信息。

电能计量芯片具有多重安全防护功能，可以防止计量数据被篡改或伪造。

它采用了多层密码保护和数据加密技术，确保计量数据的安全性和可靠性。

此外，电能计量芯片还具有防雷击和抗干扰能力，可以在复杂的电磁环境中正常工作。

电能计量芯片的应用范围广泛，可以用于各种电能计量装置中。

在家庭中，它可以用于智能电表和电能监控装置，帮助用户了解并控制家庭的用电情况。

在工业和商业领域，电能计量芯片可以用于电能计量仪表和能源管理系统，帮助企业实现能源的高效利用和节约。

总之，电能计量芯片是一种先进的电子器件，具备高精度、高稳定性和多重安全防护功能。

它的应用可以帮助用户实现对电能的准确测量和节约使用，促进能源的高效利用和可持续发展。

计量芯片在电力电流谐波监测仪器中的应用与发展1. 引言电力电流谐波是指电力系统中频率为基波整数倍的电流分量。

随着现代化电力系统的发展，电子设备的广泛应用，电力电流谐波对电网和电力设备产生越来越大的影响。

为了监测和分析电力电流谐波的特征，计量芯片被广泛应用于电力电流谐波监测仪器中。

本文将详细介绍计量芯片在电力电流谐波监测仪器中的应用与发展。

2. 计量芯片在电力电流谐波监测仪器中的应用2.1 电流采集在电力电流谐波监测仪器中，计量芯片用于电流的精确采集。

计量芯片具有高精度、低功耗和抗干扰能力强的特点，能够准确测量电力系统中的电流谐波成分，并将采集的数据传输给监测仪器进行后续的分析处理。

2.2 数据处理计量芯片还负责对采集到的电流谐波数据进行处理。

通过内置的数据处理算法，计量芯片能够对电流谐波成分进行滤波、去噪和校正，提高数据的准确性和可靠性。

同时，计量芯片还能够通过数据压缩和编码等技术，将大量的数据进行有效的存储和传输，为后续的分析提供便利。

2.3 谐波分析计量芯片在电力电流谐波监测仪器中还用于谐波分析。

通过高速采样和数据处理能力，计量芯片能够实时监测电力系统中的谐波成分，并分析其频谱特性和相位差异。

这些分析结果能够帮助电力系统运维人员快速定位和解决谐波问题，提高电力系统的稳定性和可靠性。

2.4 数据显示与报警计量芯片还可以将分析处理后的数据通过显示屏或者报警装置展示给用户。

用户可以实时了解电流谐波的特征和趋势，并根据需要采取相应的措施。

例如，当电流谐波超过预设的限制范围时，监测仪器可以通过报警装置提醒用户，以防止电力设备受到损害。

3. 计量芯片在电力电流谐波监测仪器中的发展趋势3.1 高精度随着电力系统对电流谐波监测的要求越来越高，计量芯片在电流采集和数据处理方面需要具备更高的精度。

未来的计量芯片将采用更精密的传感器、更优化的数据处理算法，以提高测量精度和减小误差。

3.2 多功能集成为了提高整个电力电流谐波监测系统的性能和使用便利性，计量芯片将趋向于多功能集成。

BL0972交/直流电能计量芯片数据手册V1.0目录1、产品简述 (5)2、基本特征 (6)2.1主要特点 (6)2.2系统框图 (7)2.3管脚排列（TSSOP20） (7)2.4性能指标 (8)2.4.1电参数性能指标 (8)2.4.2极限范围 (9)3、工作原理 (10)3.1电流电压波形产生原理 (10)3.1.1PGA增益调整 (10)3.1.2相位补偿 (11)3.1.3通道偏置校正 (11)3.1.4通道增益校正 (12)3.1.5电流电压波形输出 (12)3.2有功功率计算原理 (13)3.2.1有功波形的选择 (14)3.2.2有功功率输出 (14)3.2.3有功功率校准 (14)3.2.4有功功率的防潜动 (15)3.2.5有功功率小信号补偿 (15)3.3有功能量计量原理 (16)3.3.1有功能量输出 (16)3.3.2有功能量输出选择 (16)3.3.3有功能量输出比例 (17)3.4电流电压有效值计算原理 (17)3.4.1有效值输出 (18)3.4.2有效值输入信号的设置 (18)3.4.3有效值刷新率的设置 (18)3.4.4电流电压有效值校准 (19)3.4.5有效值的防潜动 (19)3.5快速有效值检测原理 (20)3.5.1快速有效值输出 (20)3.5.2快速有效值输入选择 (21)3.5.3快速有效值累计时间和阈值 (21)3.5.4电网频率选择 (21)3.5.5快速有效值超限数据保存 (22)3.5.6过流指示 (22)3.5.7继电器控制 (22)3.6温度计量 (23)3.7.1线周期计量 (23)3.7.2线频率计量 (23)3.7.3相角计算 (24)3.7.4功率符号位 (24)3.8故障检测 (25)3.8.1过零检测 (25)3.8.2峰值超限 (25)3.8.3线电压跌落 (26)3.8.4过零超时 (27)3.8.5电源供电指示 (28)4、内部寄存器 (30)4.1电参量寄存器（只读） (30)4.2校表寄存器（外部写） (30)4.3OTP寄存器 (32)4.4模式寄存器 (33)4.4.1 MODE1寄存器 (33)4.4.2 MODE2寄存器 (33)4.4.3 MODE3寄存器 (34)4.5中断状态寄存器 (34)4.5.1 STATUS1寄存器 (34)4.5.2 STATUS3寄存器 (34)4.6校表寄存器详细说明 (34)4.6.1 通道PGA增益调整寄存器 (34)4.6.2 相位校正寄存器 (35)4.6.3 有效值增益调整寄存器 (35)4.6.4 有效值偏置校正寄存器 (36)4.6.5 有功小信号补偿寄存器 (36)4.6.7 防潜动阈值寄存器 (36)4.6.8 快速有效值相关设置寄存器 (37)4.6.9 过流报警及控制 (38)4.6.11 能量读后清零设置寄存器 (39)4.6.12 用户写保护设置寄存器 (39)4.6.13 软复位寄存器 (39)4.6.14 通道增益调整寄存器 (40)4.6.15 通道偏置调整寄存器 (40)4.6.16 有功功率增益调整寄存器 (40)4.6.17 有功功率偏置调整寄存器 (41)4.6.20 CF缩放比例寄存器 (41)4.7电参数寄存器详细说明 (42)4.7.1 波形寄存器 (42)4.7.2 有效值寄存器 (42)4.7.3 快速有效值寄存器 (42)4.7.7 电能脉冲计数寄存器 (43)4.7.8 波形夹角寄存器 (44)4.7.9 快速有效值保持寄存器 (44)4.7.11 线电压频率寄存器 (44)5、SPI通讯接口 (45)5.1概述 (45)5.2工作模式 (45)5.3帧结构 (45)5.4读出操作时序 (46)5.5写入操作时序 (47)5.6SPI接口的容错机制 (48)6、典型应用图 (49)7、封装信息 (50)1、产品简述BL0972是一颗内置时钟的单相交/直流电能计量芯片。

BL0942 datasheetBL0942免校准计量芯片数据手册目录1产品简述 (4)1.1功能简介 (4)1.2主要特点 (4)1.3系统框图 (5)1.4封装与管脚描述 (6)1.5寄存器列表 (8)1.6特殊寄存器说明 (9)1.7性能指标 (11)1.7.1电参数性能 (11)1.7.2极限范围 (12)2功能描述 (13)2.1电流电压瞬态波形计量 (13)2.2有功功率 (14)2.3有功功率防潜动 (14)2.4电能计量 (15)2.5电流电压有效值 (16)2.6过流检测 (17)2.7过零检测 (18)2.8线电压频率检测 (21)3通讯接口 (22)3.1SPI (22)3.1.1工作模式 (22)3.1.2帧结构 (23)3.1.3写入操作时序 (23)3.1.4读出操作时序 (24)3.1.5SPI接口的容错机制 (24)3.2UART (25)3.2.1波特率配置 (25)3.2.2每个字节格式 (25)3.2.3写入时序 (26)3.2.4读取时序 (26)3.2.5时序说明 (27)3.2.6数据包发送模式 (28)3.2.7UART接口的保护机制 (29)4订单信息 (29)5丝印信息 (29)6封装 (30)1产品简述1.1功能简介BL0942是一颗内置时钟免校准电能计量芯片，适用于单相多功能电能表、智能插座、智能家电等应用，具有较高的性价比。

BL0942集成了2路高精度Sigma-Delta ADC，参考电压，电源管理等模拟电路模块，以及处理有功功率、电流电压有效值等电参数的数字信号处理电路。

BL0942能够测量电流、电压有效值、有功功率、有功电能量等参数，可输出快速电流有效值（用于过流保护），以及波形输出等功能，通过UART/SPI接口输出数据，能够充分满足智能插座、智能家电、单相多功能电能表及用电信息大数据采集等领域的需要。

BL0942具有专利防潜动设计，配合合理的外部硬件设计，可确保在无电流时噪声功率不被计入电能脉冲。

双芯智能电能表的计量芯时钟处理方法及装置今天为大家介绍一项国家发明专利——一种双芯智能电能表的计量芯时钟处理方法及装置。

该专利由国家电网公司申请，并于2019年1月8日获得授权公告。

内容说明本发明涉及智能电能表的研究技术领域，并且更具体地，涉及一种双芯智能电能表的计量芯时钟处理方法及装置。

发明背景智能电能表是记录用电信息的工具，为度量用户的用电信息做出了不可磨灭的贡献。

随着记录用电信息的多样化，智能电能表的时钟准确性对于电能表能准确的记录用电信息有着重大的意义，例如，对于按照费率电能来对用户收取电能的用电方式，准确的记录用电量及产生用电的时刻直接关系到能否正确的计算用户的用电费用等信息。

然而，管理芯和计量芯作为双芯智能电能表的两个独立的功能处理单元计量芯主要完成基础数据的计量，包括正、反向电能和当前时钟等，管理芯主要完成计费、费控、显示、事件记录等功能，而管理芯依据计量芯获取的当前时钟实现计费功能，由此，计量芯获取时钟的可靠性显得尤为重要，现有技术中，当设置于计量芯的外围RTC异常而无法获取当前时刻时，电能表将无法获取当前时钟，以至于出现记录不准确的现象。

因此，如何使计量芯进行准确的获取用电时刻成为本领域技术人员面临的一大难题。

发明内容为解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供一种双芯智能电能表的计量芯时钟处理方法，其特征在于，包括：在间隔预设时间段处获取一次外部时钟；读取内部时钟；判断所述外部时钟是否获取成功；若所述外部时钟获取成功，则判断所述外部时钟是否异常；若所述外部时钟异常，则采用所述内部时钟来更新所述外部时钟，否则，用外部时钟更新所述内部时钟。

优选地，所述方法还包括，若所述外部时钟未获取成功，且未获取成功的次数累积至一预设值时，判断为外部时钟故障，电能表记录时钟故障事件，并主动上报。

所述方法还包括，若间隔预设时间段处无法成功获取外部时钟并且无法读取所述内部时。

国内外电能计量芯片产品简介供稿人：吕玉洁供稿时间：2007-4-24 关键字：电能计量电子电度表国外发达国家上世纪80年代起开始使用电子电度表，90年代后，我国开始引进电子电度表技术。

与机械感应式电度表相比，电子电度表具有计量准确、性能稳定、量程扩展方便、防窃电和方便以后的智能化管理（如预付费、电子抄表等）优点。

目前，国际上电子式电表中的电能计量芯片市场一直由ADI、Cirrus Logic、SAMES、TDK等国际公司占据。

美国模拟器件公司ADI（）的电能计量芯片内核包括有功功率、无功功率和视在功率的电能计算，以及电压和电流有效值的测量。

该内核还具有几种集成的电源监视功能，例如SAG检测、峰值检测和过零点检测。

ADI最新的ADE71xx和ADE75xx（ADE是Analog Devices Energy的缩写）系列产品是完整的SoC解决方案。

如ADE7100和ADE7500电能表系统芯片把电能测量内核与微处理器、片内闪存、LCD驱动器、实时时钟和智能电池管理电路结合在一起，允许电能表保持时间、检测温度变化、读出LCD数据并且完成其它的重要系统功能。

另外，还支持远程抄表系统、计时收费以及卸负载（当电源超载时切断某条输电线的电流）等高级服务。

/en/subCat/0,2879,760_790_0__0_,00.htmlCirrus Logic公司（/en/）是一家开发高精度模拟和混合信号集成电路的半导体公司。

它的电能计量芯片主要有CS5451A、CS5461A、CS5462、CS5463、CS5464、CS5466、CS5467等。

/en/products/pro/techs/T14.html其中CS5467集成了四个Sigma-Delta模数转换器（Σ-ΔADC）、电能计算引擎、能量频率转换器及三个数字串行接口；能精确测量瞬时电流和电压，计算电压和电流有效值、瞬时功率、有用功率、视在功率以及无功功率；CS5467可为并发的两相测量提供两个电流通道和两个电压通道，并有系统电平校准、温度感应、电压骤降、电流错误监测以及相位补偿等特性。