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智能电表系统的设计与实现一、引言智能电表系统是目前全球能源领域的研究热点，主要在于其能够根据能源的使用情况，实现节能减排的目的。
本篇文章主要介绍智能电表系统的设计和实现方法。
二、智能电表系统的组成智能电表系统主要由三个部分组成，分别是数据采集、数据传输和数据处理。
1.数据采集部分数据采集部分主要是通过电表进行数据的采集，传感器是采集电能数据的必要设备。
传感器最基本的功能即为数据采集与传输，智能电表系统要求传感器的精度要尽可能高，数据传输的速度快，能够稳定的传输数据。
同时，传感器还应该能够监测电网波动、线路短路等情况，保证数据的完整性和准确性。
2.数据传输部分数据传输部分是将采集到的数据传输到数据处理中心的关键环节，主要有有线传输和无线传输两种方式。
其中有线传输包括采用RS485、RS232等传输协议进行上传，无线传输则有采用WiFi、GPRS、3G、4G、NB-IoT等网络传输协议实现。
为了保证数据传输的稳定性，智能电表系统的传输部分需要采用多种传输方式。
3.数据处理部分数据处理部分主要实现数据的实时处理和分析，实现能源的监测、管理和控制。
通过建立数据模型，对传感器采集到的数据进行处理，计算出电网电力负荷、电能损耗等数据。
同时，在处理电能数据时，还需要结合用户使用情况，进行分析，为用户提供更准确的计费方式，也能够通过数据分析，给出实时用电量、用电趋势、用电量峰谷等指标。
三、智能电表系统的设计和实现1.智能电表系统的硬件设计智能电表系统的硬件部分主要包括传感器、采集设备和数据处理设备。
其中传感器负责对电能数据进行采集，采集设备负责将采集到的数据传输到中心处理设备，处理设备则负责将上传来的电能数据进行处理、分析、并输出最终的结果。
2.智能电表系统的软件开发智能电表系统的软件主要有两部分组成，一部分是采用C/C++等高级语言实现的底层程序，主要负责传感器采集、传输等功能；另一部分是采用Java、Python等高级语言进行开发的上层应用程序，主要负责数据的处理、分析和展示。
Gieu科简电子DSSD/DTSD 718三相电子式多功能电能表719720使用说明书（第三版）粵制00000346号市科陆电子科技股份二零零四年二月1综合介绍 (1)1.1概述 (1)1.2工作原理简述 (1)1.3技术参数 (2)1.3.1主要技术参数 (2)1.3.2日历时钟 (2)1.3.3光耦脉冲输岀 (2)1.3.4 其它数据 (3)2基本功能 (3)2.1电能计疑 (3)2.2最大需量测量 (3)2.3 费率和时段 (3)2.4按月统计电量 (4)2.5实时量测量 (4)2.6监控记录 (4)2.7停电抄表 (4)2.8负荷曲线 (4)2.9 电量冻结 (5)2.10通信接口 (5)2.11负荷监控 (5)2.12谐波分析（选用） (5)2.13电压合格率（选用） (5)2.14 U2xTx I2xT （选用） (5)2.15脉冲输出 (5)2.16继电器输出 (5)2.17声光报警 (6)3液晶显示代码和符号说明 (6)3.1显示界而 (6)3.2显示代码 (6)3.3代码编码实例 (12)4 电能表外形图 (12)5电能表的安装与接线 (12)6使用方法 (18)6.1调整 (18)6.2校验 (18)6.3电表显示 (18)6.3.1 循环显示 (18)6.3.2按钮切换显示 (18)6.3.3设定参数显示 (19)6.3.4故障及告警显示 (19)6.4最大需量和电量结算 (19)6.5电表编程 (20)6.6电池更换 (20)7注意事项 (20)1综合介绍1.1概述DSSD/DTSD 718(719/720)三相三线/三相四线电子式多功能电能表是市科陆电子科技股份研制生产的新一代智能型高科技电能汁量产品。
它以本公司专利技术为基础，采用当今最新集成电路技术，运用先进的软件算法，根据电能表有关国际(IEC)标准和我国电力行业标准DL/T614-1997《多功能电能表》、DL/T645-1997 «多功能电能表通信规约》等设计制造。
DTSD1277型之阿布丰王创作DSSD1277-B型三相电子式多功能电能表使用说明书装置、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- 1 -2工作原理- 1 -3技术参数- 2 -3.1主要型号-2-3.2主要技术参数-2-3.3抄表及全失压电池-2-3.4时钟参数-2-3.5电能量脉冲输出-3-3.6多功能测试输出-3-3.7跳闸、报警控制输出-3-3.8尺寸及重量-3-4电能表主要功能- 3 -4.1电能计量功能-3-4.2需量丈量功能-3-4.3实时量丈量功能-3-4.4时钟、时段、费率及校时功能-4-4.5事件记录功能-4-4.6冻结功能-4-4.7负荷记录功能-5-4.8停电抄表功能-5-5GPRS无线通讯模块（可选）- 5 -5.1远程及当地灯定义-5-5.2当地串口线的定义：-5-5.3装置SIM卡-5-5.4天线装置-5-6面板及显示- 6 -6.1面板说明-6-6.2液晶显示说明-7-7装置及使用- 9 -7.1装置图及接线说明-9-7.2使用说明-11-8GPRS通信模块基本功能- 11 -8.1通讯连接-11-8.2无线信道规格和指标-11-8.3主动上报功能-12-8.4表计数据查询-12-8.5数据转发-12-8.6远程升级-12-9使用注意事项- 12 -10仪表运输及储存- 12 -11保修- 13 -12罕见故障及排除- 13 -13技术支持- 13 -14配件清单- 13 -附表1 数据显示内容及定义附表 2 报警状态字定义1概述DT(S)SD1277系列三相电子式多功能电能表，是石家庄科林自动化有限公司采取先进的大规模集成电路，成熟的软件算法，低功耗设计以及SMT工艺，依照国际、国内相关尺度的要求设计制造。
本产品集计量、显示、通讯、监测等功能于一身，采取高精度计量芯片可以精确地分时计量三相正反向有功电能、四象限无功电能以及需量；精密实时丈量三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等；监测并记录失压、失流、断相等事件；可实现远程和当地抄表、编程等功能。
智能电表的设计范文智能电表是一种采用先进技术，使用微处理器、通信技术等，能够实时监测电能使用情况的智能设备。
它具有高度的精确度和可靠性，能够帮助用户管理电能使用，提高能源利用效率。
下面是一种智能电表的设计方案，以满足用户的需求。
1.硬件设计：(1)电能计量模块：采用高精度的电能计量模块，能够对用户电能的消耗进行准确测量，并将数据传输至控制模块。
(2)通信模块：采用无线通信技术，如Wi-Fi、蓝牙等，与用户的智能手机或者家庭无线网络相连接，以实现与用户的交互和数据传输。
(3)显示模块：配备液晶显示屏，能够显示实时能耗数据和其他相关信息，方便用户进行查看。
(4)控制模块：采用高性能的微处理器，具有强大的计算和控制能力，能够处理电能数据，控制电表的运行和通信功能。
(5)电源管理模块：采用智能电源管理系统，能够实时监测电池的电量，并确保电表的稳定运行。
2.软件设计：(1)数据采集与处理：通过电能计量模块采集实时数据，并通过控制模块进行处理，实现电能使用情况的准确测量和计算。
(2)用户界面设计：为了方便用户的操作和查看数据，设计一个直观友好的用户界面，通过液晶显示屏进行展示，支持交互式操作。
(3) 远程监测与控制：通过通信模块与智能手机或者家庭无线网络相连接，实现与用户的远程交互，用户可以通过手机App或者Web页面进行实时监测和远程控制，如查询实时能耗、设定电能消耗目标、调整电能使用计划等。
(4)数据传输与存储：采用安全可靠的通信协议，确保数据传输的可靠性和私密性。
同时，实现数据的本地存储和备份，以防止数据丢失或损坏。
3.功能设计：(1)实时能耗监测：能够实时监测电能使用情况，并将数据显示在液晶屏上。
用户可以通过查看实时数据，了解电能使用情况，及时调整用电计划。
(2) 能耗分析与报告：根据历史电能数据，进行能耗分析，为用户提供详细的能耗报告。
用户可以通过电表的用户界面或手机App查看报告，了解自己的电能使用情况，并采取相应的节能措施。
三相电子式多功能电能表（导轨式）型号：DTSD422-D一、产品介绍DTSD422-D型三相电子式多功能电能表主要应用于光伏发电系统、电力系统、通信行业、建筑行业等需要电力监控和电能计量的场景，主要对电气线路中的三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、正反向有功电能、四象限无功电能等电量参数进行实时计量；可通过RS485通讯接口与采集器实现组网;采用标准DIN35mm导轨式安装，结构模数化设计，开口式互感器设计，具有体积小、易安装、易组网等优点；做为能源管理系统的监测终端产品，可广泛应用于企业、光伏电站、宾馆、学校、政府机关内部电能监测。
二、特点1.双向计量，用电数据、发电数据均可监测2.单三相线路通用，可以测量一路三相或者三路单相的用电或者发电数据3.35mm标准导轨安装，安装便捷，宽度为36mm，占用配电柜空间较小4.开口式互感器，安装便捷，无需改线5.两路RS485通信接口，可以适配多种采集终端6.可以实现多台电表相连接，分别设置地址，由一台采集设备读取每一台电表的数据三、选型说明选型型号说明DTSD422-D-6标配6A互感器，可用于二次侧接入DTSD422-D-100标配100A互感器，适合66kW以下三相系统四、基本参数性能参数接线方式三相四线额定电压3x220/380V互感器开口式互感器x3电流规格3x1.5(6)A、3x5(100)A额定频率50Hz/60Hz精度等级有功1.0无功2.0功耗≤0.5W脉冲常数AC220V1.5(6)A-----3200 AC220V5(100)A-----300显示方式LCD工作温度-25℃～+60℃相对湿度≤95%(无凝露)大气压力63kPa～106kPa通信RS485（默认地址001，默认波特率9600，E,，8，1,支持1200、2400、4800）五、屏幕与接口说明5.1显示面板指示灯说明P有功脉冲指示灯Q无功脉冲指示灯LINK RS485连接指示灯RS485连接正常，指示灯常亮ALARM设备或接线异常若安装后红灯闪烁，主要原因为电压电流逆相序，请根据现场布线检查电压电流接线情况5.2显示电量默认为1位小数，当数据超过999999.9，数据翻转，重新累计。
物联网环境下的智能电能表设计与实现随着物联网技术的快速发展和智能家居的普及，智能电能表成为了现代家庭和企业中不可或缺的一部分。
智能电能表通过与互联网相连接，能够实时监测和记录用电情况，并向用户提供详细的用电数据分析和管理功能。
本文将介绍物联网环境下智能电能表的设计原理和实现方法。
一、智能电能表的设计原理1. 通信技术：智能电能表利用物联网技术实现与互联网的连接。
常见的通信技术包括无线通信和有线通信。
无线通信可以采用Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等技术，有线通信常用的是以太网或者PLC技术。
通过与互联网相连接，智能电能表可以实现远程控制和数据传输。
2. 电能检测技术：智能电能表需要准确测量用户的用电量，常用的检测技术包括电流互感器和电压互感器。
电流互感器用于测量电路中的电流大小，电压互感器用于测量电路中的电压大小。
通过这些传感器采集的数据，智能电能表可以计算出用电量和功率等相关参数。
3. 数据处理和存储技术：智能电能表需要处理采集到的用电数据，并将其存储起来。
通常采用的处理器芯片包括单片机和微处理器，用于实现数据的计算和处理。
存储方面可以选择使用EEPROM、SD卡或者云存储等方式。
数据处理和存储技术的选择与用电数据的多少和安全性需求有关。
4. 用户界面设计：智能电能表需要通过用户界面向用户呈现用电数据和控制功能。
常见的用户界面包括液晶显示屏、按键等。
液晶显示屏可以用于显示实时用电量、费用、功率等信息。
按键则可以用于用户的设置和控制。
二、智能电能表的实现方法1. 硬件设计：通过选择合适的传感器、处理器芯片和存储器，设计出功能完善的智能电能表硬件。
硬件设计需要考虑电路的稳定性、功耗、可靠性和成本等因素，确保智能电能表的长期稳定运行。
2. 软件开发：根据硬件设计的要求，编写控制程序，实现智能电能表的各种功能。
软件开发的关键是要编写准确、高效的代码，同时保证代码的可靠性和安全性。
软件开发过程中需要进行严格的测试和调试，确保智能电能表的功能正常运行。
一．产品简介1.1概述DSSD99A1/DTSD99A1型三相电子式多功能电能表是采用大规模集成电路，应用数字采样处理技术及SMT工艺，根据工业用户实际用电状况所设计制造的具有现代先进水平的仪表。
该表性能指标符合GB/T 17215–2002《1级和2级静止式交流有功电能表》、GB/T 17883–1999《0.2S级和0.5S级静止式交流有功电度表》国家标准和DL/T 614–1997《多功能电能表》标准对多功能电能表的各项技术要求，其通信符合DL/T645–1997《多功能表通信规约》的要求。
该表能计量各个方向的有功、无功电量及需量，并具有双485通讯、手动停电唤醒等功能，它性能稳定、准确度高、操作方便。
1.2 技术指标●规格型号与脉冲常数对照表型号类别参比电压Un(V)额定电流In(A)有功脉冲常数(imp/kWh)无功脉冲常数(imp/kvarh)DSSD99A1三相三线3×1003×1.5(6)1280012800DTSD99A1三相四线3×57.7/1003×1.5(6)1280012800 3×220/3803×1.5(6)640064003×5(20)160016003×10(40)8008003×15(60)4004003×20(80)2002003×30(100)200200●准确度等级有功0.5S级 1级无功2级●额定频率 50Hz●起动电流有功 0.001In (0.5S级) 0.002In(1级) 无功 0.003In (2级)●潜动具有防潜动逻辑设计●外型尺寸 293mm175mm80mm（大表尾）、263mm175mm80mm（小表尾）●重量约2.4kg●准确度等级0.5S1正常工作电压0.9Un～1.1Un0.9Un～1.1Un极限工作电压0.8Un～1.15Un0.0Un～1.15Un电压线路功耗≤ 2W和5VA≤ 2W和5VA电流线路功耗＜1VA＜4VA数据备份电池电压 3.6VDC停电抄表电池电压 6.0VDC●●● 技术参数1.3工作原理 多功能电能表是由测量单元和数据处理单元等组成，除计量有功、无功电能量外，还具有分时、测量需量等两种以上功能，并能显示、存储和输出数据的电能表。
电子式多功能电能表的设计与实现
来源：电力网(转摘) 作者： 时间：2010-11-13 点击： 31 电子式多功能电能表主要针对国内市场三相用电的工业用户。随着电力行业改革深入，工业三相用电对多功能电能表的需求大量增加。目前国内多功能表种类少、价格较高、功能不完善,往往仅是针对某些地区的特定要求开发，缺乏通用性，某些产品未能完全达到国标的要求。本文介绍的电子式多功能电能表正是为了适应这种市场需求而设计的。
这是一款智能型高科技电能计量产品，该表可以同时计量正/反向有功电能、正/反向无功电能、四象限无功电能，还具有多费率控制，负荷曲线记录，各相失压、过压、频率超限记录，数据LCD显示等多种功能。主站可以通过RS-485总线或手持红外抄表器对该电表进行查表、设表、抄表等操作。
软件代码全部采用C/C++语言编写，编码效率高，可维护性好，便于实现模块化设计，可根据用户的需求方便地对功能模块进行裁剪。而且代码经过优化，其生成的目标代码大小和执行效率已与汇编代码相差无几。该产品的技术指标全面符合 GB/T 17215-1998 《1级和2级静止式交流有功电度表》、DL/T 614-1997《多功能电能表》和 DL/T 645-1997《多功能电能表通信规约》的要求。
多功能电能表的总体结构和硬件设计 多功能表总体结构 电子式多功能电能表硬件的核心MCU主控制器，它负责按键输入扫描、工作状态检测、计量数据的读入、计算和存储、电表参数的现场配置以及与外界的通信控制等。其主要功能单元包括MCU主控制器单元、电量计量模块、红外和RS-485通信模块、校表模块、EEPROM存储阵列等；其他辅助模块主要有：时钟日历电路、工作异常报警电路、按键输入电路、复位和看门狗电路、开关电源模块和后备电池电路、大屏幕液晶显示模块和LED显示模块。多功能表总体结构框图如图1所示。
高性能主控制器单元 主控制器采用NEC公司8位单片机中的高档产品μPD78F0338。该款单片机为120脚QFP封装，单片集成有60kB Flash、一个异步通信串行口、40×4段LCD驱动器、高达10MHz的总线时钟和10路10位精度的ADC，并可通过简单的接口进行在系统编程，极大地方便在线调试和软件升级。并且支持高级语言，较好地满足了多功能表任务繁多、数据量庞大、算法较复杂的功能要求。
串口复用通信单元 通信电路模块主要包括TSOP1838红外接收头、红外发射二极管、载波电路、MAX487专用485收发电路、驱动/开关二极管和其他元件。
图1 多功能电能表总体结构框图 图2 通信串行口复用电路 高精度电量计量模块 计量模块由高精度专用电能计量芯片SA9904、电流互感器和其他外围电路元件组成。SA9904是Sames公司生产的一款三相双向功率/电能计量芯片，可以计量有功/无功功率、电压、频率、相序异常等，可以单独计量每一相的用电信息，符合IEC521/1036标准，可达到1级交流电能表的精度要求，各数据寄存器具有24位精度，可通过三线SPI接口与CPU交换数据。从而可以较好地适应多功能表需要计量多种电量数据的要求。SA9904引脚及其外围电路图如图3所示。
图3 SA9904引脚及其外围电路图 图4 RTC-4553引脚及其外围电路 其中，CLK、DO、DI构成与MCU控制器的接口,用于传输控制命令和测得的电量数据，IIPs、IIPt、IIPr用来对电流取样，IVP1、IVP2、IVP3用来对电压取样。
时钟日历模块 时钟电路采用EPSON生产的RTC-4553实时时钟芯片。内部集成了32.768kHz的石英晶体振荡器，简化外围电路，并可以根据需要进行自由设置以得到较高的频率；同时集成有时钟和日历计数器；可选择24或12小时显示模式；时钟可通过软件方式进行间隔30秒的调整；并提供0.1Hz或1024Hz的定时脉冲输出，以便于在电能表的外部对时钟精度进行定期检查。RTC-4553引脚及其外围电路图如图4所示。
其中，SCK、Sin、Sout与主处理器接口，用于发送控制指令或者传输日期时间数据，本系统日历时钟模块采用电池作后备电源，以确保在停电状态下，日期时间的准确无误。
图5 主程序流程图 多功能表程序流程图 多功能表主程序流程主要包括初始化、数据校验、负荷曲线修补和事务处理等，其流程图如图5所示。 日常事务处理流程集中体现了多功能表的大部分主要功能，包括费率处理、计量数据采集及处理、自动抄表、电能脉冲输出、校表模块和掉电检测及处理模块等，其流程图如图6所示。 JSY-MK-301三相电能计量模块（方案）详解 创建时间：2011-11-10 10:51:18 最后修改时间：2011-11-10 12:06:29 点击：63
JSY-MK-301三相电能计量模块（方案）详解
1、JSY-MK-301 是一款全互感式的三相电能计量模块，有一个 TTL电平通讯接口，以及两路RS485采用9600的波特率进行数据输出；不但能够采集分相的电压、电流、功率因素、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能等计量数据还可以采集三相总功率因素、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能。 2、被测三相电压线分别接到VA VB VC VN，电流使用穿心式互感器；直接将被测电流线路穿过互感器就可以了。 3、电能模块可以分别设定三个过压、过流报警阀值，当前电压或电流超过预设值时，分别通过三个报警继电器输出。 4、远程485口输出使用标准接线柱，本地485口使用了标准USB接口；可以方便的接入JSY-XS-01显示器，搭配成分体式的电能质量分析仪。 5、还提供一组TTL电平输出接口 TXD（模块数据发送），RXD（模块数据接收），GND。 6、此模块采用pi公司的LNK564DN做的开关电源进行两路供电，采用7805进行稳压后，一组给计量芯片供电；一组供给RS485电路用于通讯。 7、为了降低成本电压采用使用的是2mA:2mA的电流型电压互感器；R1~R6是电压回路的限流电阻。 U1是NEC的78F0526作为MCU进行数据处理和通讯，U3是具有2000:1的动态范围的健思研科技的JSY101作为计量芯片；计量芯片通过SPI口和MCU进行通讯，通讯结果放入U2 AT24C04。 u4是485通讯芯片，13085LEEN最大节点数是256个，可以满足一般需求。 留下邮箱获赠：PROTEL99se版本的原理图和PCB版图！也可以加我好友，共同探讨。 或者访问http://www.webaic.com/ProductList.aspx?ClassID=13
基于MSP430的高精度电量测量装置的设计.pdf 3页 基于ATT7022B高精度智能电表的设计 时间：2010-04-12 11:18:27 来源：电子科技 作者：崔 娟，李平舟，孙 磊，姬志国 西安电子科技大学 摘要：提出一种基于多功能防窃电基波谐波三相电能计量芯片ATT7022B和低功耗单片机STC89C51的电表实现方案。该设计用高精度计量芯片ATT7022B进行电压、电流、电量等各项参数的采集，设计的电能表具有高精度、低功耗、防窃电等特点。所设计的电能表也可作为配电监控终端单元，同时具有灵活的远程校表功能。 关键词：计量芯片ATT7022B；电能表；铁电存储器 随着电子技术和计算机技术的发展以及配电网自动化系统的实施，进一步促进了电能质量问题的研究及其检测装置的研制，以往采用多个采样模块加上多路转换开关和高分辨率的模拟数字转换器构成一个同步采样模块的方式逐渐被带DSP功能的专用高精度计量芯片所替代。与传统电表相比，本文方案采用低功耗单片机STC89C51和炬力公司的三相电能专用计量芯片ATF7022B来实现防窃电电能表，具有高精度、低功耗、防窃电等特点，用RS485通信可以方便远程抄表，远程校表等功能。 1 电能计量芯片ATT7022B 1．1 ATT7022B的功能及结构 ATT7022B是一款多功能防窃电三相电能计量专用芯片，该芯片适用于三相三线和三相四线的应用。它集成了7路二阶sigma-deatlADC，其中3路用于三相电压采样，3路用于电流采样，还有1路可用于零线电流或其他防窃电参数的采样、输出采样数据和有效值，使用方便。它集成了参考电压电路以及所有包括基波、谐波和全波的各项电参数测量的数字信号处理电路，能够测量各相及合相包括基波、谐波和全波的有功功率、无功功率、视在功率、有功能量以及无功能量，同时还能测量频率、各相电流及电压有效值、功率因数、相角等参数，提供两种视在能量(PQS，RMS)。 ATT7022B的内部框图如图1所示，内部主要包括模拟信号采样、数字信号处理及SPI通信接口等电路。 1．2 ATT7022B数据采集计量模块的设计 数据采集计量模块的设计是以电能计量芯片ATT7022B为核心，包括电压及电流模拟输入、脉冲输出、电源及SPI通信接口等电路的设计。 模拟输入电路设计：该部分电路主要由电流、电压互感器、抗混叠滤波器和参考电压输入电路组成。从互感器出来的信号，经过滤波处理后。消除了干扰信号，再叠加上一个参考电压信号，即可送入ATT022B的A／D转换器进行采样，如图2所示。 SPI通信接口电路设计：ATT7022B内部集成了一个SPI串行通信接口，通过该接口可方便的实现与外部微处理器的通信。SPI口包含2条控制线和2条数据线，分别为CS，SCLK，DIN和DOUT。ATT7022B与外部MCU的SPI通信接口，如图3所示。
2 硬件系统构成及主要模块 2．1 系统基本原理 该系统主要以单片机STC89C51为控制核心。三相电压电流通过电压互感器，电流互感器转换后，接入三相专用电能计量芯片ATT7022B实时采集变压器的参数，通过SPI接口将采集的各种参数送入单片机STC89C5l；同时，单片机通过串口建立通信，将数据上传到中心站，可以根据采集的数据进行开关量的采集。电能表的硬件设计分成数据采集计量模块设计、主控制模块(MCU)设计、电源模块设计等3部分，如图4所示。
