新型多功能单相智能电表研究与设计

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。

单相智能电表【篇一】单相智能电表的组成和工作原理单相智能电表是一种具有智能化功能的电力计量设备，它能够实时采集电力信息并进行在线监测、统计和管理，为用户提供准确、可靠的用电数据，同时也为电力管理部门提供良好的数据支持。

那么单相智能电表是如何实现这些功能的呢？本文将为您介绍单相智能电表的组成和工作原理。

1. 单相智能电表的组成单相智能电表一般由电测电路、信号处理单元、通讯模块和数据存储模块等主要部分组成。

具体来说，其主要组成包括以下几个方面：（1）电测电路电测电路是单相智能电表中最重要的组成部分，它能够实现电压、电流、功率等电参数的实时采集和测量，采集到的数据将被传输到信号处理单元进行处理和分析。

（2）信号处理单元信号处理单元一般由微处理器、存储器、时钟和算法等组成，其主要功能是实现电能计量、数据存储和通信控制等操作，同时也能够对电力数据进行分析和管理。

（3）通讯模块通讯模块使单相智能电表具有了远程通讯功能，其主要作用是与能源管理系统进行数据交换，实现电表数据的传输和远程抄表、管理等操作。

通讯模块的类型包括GPRS、CDMA、以太网等多种形式。

（4）数据存储模块数据存储模块是单相智能电表中用来存储电力数据和用户信息的部分，常用的存储容量为512KB。

2. 单相智能电表的工作原理单相智能电表的工作原理可以归纳为三个步骤：采集电力数据、处理电力数据和控制电力数据。

（1）电力数据采集单相智能电表的电测电路可以对电压、电流、功率等电参数进行实时采集和测量，采集到的数据将被传输到信号处理单元进行处理和分析。

（2）电力数据处理信号处理单元能够对电力数据进行防伪验证、电能计量、数据存储和通信控制等操作，同时也能够对电力数据进行分析和管理。

（3）电力数据控制通过通讯模块，单相智能电表可以与能源管理系统进行数据交换，实现电表数据的传输和远程抄表、管理等操作，也可以通过关机指令、限流指令等方式对电能进行控制，以确保电网的安全和稳定。

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。

新型多功能单相智能电表研究与设计作者：陈启健来源：《电子技术与软件工程》2017年第07期摘要电表发展的过程与信息技术发展有着密切的联系，目前我国每天用电量和耗电量都是极大的，因此需要使用与电网系统融为一体的电表，这样可以满足精准抄表和远程控制的要求。

因此，在原有电表的基础上进行设计，实现新型多功能单相智能电表的全面使用。

本文主要针对新型多功能单相智能电表的设计原理，软件设计，硬件设计抗干扰设计等内容进行详细的分析，从而为我国新型多功能智能电表的发展提供一点助力和帮助。

【关键词】新型多功能单相智能电表设计原理软件设计硬件设计抗干扰设计目前我国单向智能电表的应用逐渐在普及，作为电力系统的终端，不再独立于电网系统之外，而是利用电网数据传输系统，实现了远程操控，精准读数和抄数的功能，及时的交换数据信息，并且进行存储，保证数据记录的准确性。

因此，本文主要针对新型多功能单相智能电表的设计和研究进行分析，主要针对设计新型多功能单相智能电表的设计原理、软件设计、硬件设计以及系统的抗干扰的设计进行详细的分析，从而促进我国的新型多功能单相智能电表的发展。

1 新型多功能单相智能电表设计原理新型多功能单相智能电表的设计原理是依据测量原理进行设计的。

首先，测量原理主要是依据电表信号输入的方式的不同会产生一定的误差值，关系到信号的精准度，所以，需要选择精准的电力数据采样的方式。

信号输入方式有两种，分别是电阻采用和互感器。

而一般选择的采用方法为同步采样，或者是准同步采样，还可以选择非同步采样。

由于采样方法的定义可以了解到，同步采样是非同步采样的一种特殊采样方法，就是当非同步采样变化周期为零的时候，就会变为同步采样。

因此，新型多功能单相智能电表的数据采样一般采用的就是非同步采样定理，并且需要对电参数进行计算，从而平衡和控制影响新型多功能单相智能电表采样的因素，确保数据采集的真实有效性。

2 新型多功能单相智能电表硬件设计新型多功能单相智能电表硬件设计主要包括了四个部分，第一部分是信号采集计量模块，第二部分是MCU数据存储模块，第三部分是显示按键及报警模块，第四部分则是通信接口。

电气工程中智能电表的研究与优化1. 引言电能作为现代工业和生活的重要能源，电表作为电能计量的核心设备，在电力系统中起着至关重要的作用。

随着社会的发展和技术的进步，传统电表逐渐不能满足人们对电能计量精确性和智能化管理的需求。

因此，研究和优化智能电表成为电气工程领域的重要课题。

2. 智能电表的概念与发展智能电表是基于现代信息技术的智能化电能计量装置，其主要特点是实现了对电能的精确计量、自动采集与传输、实时监测与控制等功能。

智能电表的发展可以追溯到上世纪80年代，当时出现了第一代电子电表。

随着技术的不断进步，智能电表逐渐演化为今天的智能电能管理系统，成为电力系统中不可或缺的组成部分。

3. 智能电表的技术原理智能电表的技术原理主要包括电能计量原理、数字电路设计原理、通信传输原理和数据处理原理等。

其中，电能计量原理是智能电表的核心技术，通过采样与计算电流、电压信号，实现对电能的准确计量。

数字电路设计原理是智能电表的基础，通过设计数字电路提高电能计量的精确性和稳定性。

通信传输原理是智能电表实现数据采集与传输的关键技术，通过采用现代通信技术，实现智能电表与上位机之间的数据交互。

数据处理原理是智能电表实现实时监测与控制的基础，通过对电能数据进行分析和处理，实现电能管理的智能化。

4. 智能电表的优势与应用智能电表相比传统电表具有诸多优势，包括精确计量、自动数据采集与传输、多功能监控与控制、可靠性高等。

在应用方面，智能电表被广泛应用于工业、商业和家庭等场所，可以实现对电能的监控、计量和控制，提高电能利用效率和用电安全，为用户提供科学合理的用电建议。

5. 智能电表的问题与挑战虽然智能电表在电力系统中具有广泛的应用前景，但是仍然存在一些问题与挑战。

首先是智能电表的安全性和隐私保护问题，如何保障用户的用电数据安全成为一个重要的问题。

其次是智能电表的兼容性和互操作性问题，当前市场上智能电表的标准和协议并没有统一规范，导致不同厂家的智能电表之间无法互通。

智能电表系统的设计与实现智能电表系统是指将传统电表升级为具有智能化、数字化功能的新型电表，以满足现代社会对能源管理和环保节能的需求。

本文将重点探讨智能电表系统的设计和实现，以期对相关研究和开发有所帮助。

一、智能电表系统的设计1.1 硬件设计智能电表系统的硬件设计主要包括电表外壳、电路板、显示屏、常见接口等方面。

电表外壳应采用高强度、耐腐蚀的材质，并具有良好的散热性能，以保证电表长期的稳定运行。

电路板应采用先进的半导体技术，实现电流、电压的检测与处理等功能。

同时，为方便用户使用，智能电表系统还应该配备相应的显示屏、按钮以及常见接口，如USB、以太网口等，以实现用户数据的交互和共享。

1.2 软件设计智能电表系统的软件设计主要包括电表的数据采集、处理、传输和管理等方面。

为了满足用户的实际需求，智能电表系统的数据采集功能应具备高精度、高稳定性、高可靠性等特点。

同时，在数据处理和传输方面，系统应该具备高度的灵活性和可扩展性，以便满足用户不同的数据处理和传输需求。

另外，在管理方面，系统还应该具备数据分析、报表生成、自定义设置、管理权限控制等功能，以帮助用户更好地掌握电能消耗情况，从而实现能源管理和环保节能。

二、智能电表系统的实现2.1 数据采集实现对于智能电表系统的数据采集，传统的机械电表主要采用电动惯性跳动，即每秒钟通过弹簧体的弹性作用来进行跳动，电动机提供动力，同时记录整个电路的功率值。

而智能电表系统可以采用数字信号的方式来实现电能的测量和统计。

具体实现过程可以通过采用各种先进的传感器和芯片技术，并经过精心设计和优化来完成。

2.2 数据传输实现对于数据传输的实现，智能电表系统主要采用无线模块、以太网等方式来完成数据传递。

无线模块包括Wi-Fi、ZigBee、蓝牙等，而以太网是一种基于物理层面的局域网通信协议，在智能电表系统中主要用于远程控制和数据存储。

此外，还可以采用GPRS、3G、4G等移动通信方式作为数据传输通道，以便实现远程数据的传输和用户管理。

基于90E46的单相智能电表设计方案[导读] IDT的90E46顺应智能电能表的发展趋势，在业界推出的第一款集成硬件高精度宽量程计量模块，ARM 32位 Cortex M0 高性能低功耗MCU内核，LCD驱动和带温度补偿功能的高精度实时时钟（RTC）于一体真正意义上的系统级芯片（SoC）。

智能电能表作为智能电网的重要组成部分，其技术标准也在不断地发展之中，使得相应的芯片技术也在日益提高。

以市场需求量最大的单相智能电能表为例，其技术发展主要表现在以下几个方面：计量准确度要求越来越高，电流范围越来越宽，从之前的5（20）A到现在的5（60）A，再到1（100）A，早期的计量芯片已无法满足当前电能表设计的要求，高精度、宽量程的计量芯片被广泛应用。

数据和事件处理要求越来越多，使得MCU的运算能力和程序容量不断提高，传统的8-bit MCU会逐渐被32-bit MCU所取代。

智能电能表作为智能电网的最终节点，其数据通信要求越来越强，对外的通信方式有RS485、PLC、红外，并且要求各通信接口相互独立并能同时运行；这要求用于电能表设计的MCU具有丰富的硬件通信接口。

IDT的90E46就是顺应智能电能表的这种发展趋势，在业界推出的第一款集成硬件高精度宽量程计量模块，ARM 32位 Cortex M0 高性能低功耗MCU内核，LCD驱动和带温度补偿功能的高精度实时时钟（RTC）于一体真正意义上的系统级芯片（SoC）。

在计量动态范围5000:1 内，有功电能准确度优于 0.1%，无功电能准确度优于0.2%，且只需要单点校准；实时时钟误差小于±0.5秒/天。

90E46芯片与硬件设计90E46芯片简介90E46是业界集成度最高的高精度宽量程单相电能计量SoC，在IDT既有的宽量程计量模拟前端（AFE）的基础上，集成了ARM Cortex-M0微处理器、LCD驱动和带温度补偿功能的高精度实时时钟（RTC），可以减少单相电能表的元器件数量，简化设计和生产流程，降低材料成本和库存管理难度。

新型单相多功能电能表的设计王梦玲;邱益农【摘要】利用ATT7025单片机,结合LonWorks控制网络技术,开发设计了一种集遥控、遥信、遥测及定时控制于一体的单相电子式多功能电能表,该表具有LonWorks双绞线或LonWorks电力线或RS485多种通信接口;简要描述了单相电子式多功能电能表的系统结构,并阐述了LonWorks控制网络技术和ATT7025微处理器各自的特点和优势.【期刊名称】《江苏电机工程》【年(卷),期】2012(031)001【总页数】2页(P67-68)【关键词】控制网络技术;通信接口;多功能;电能表【作者】王梦玲;邱益农【作者单位】南京供电公司,江苏南京210008;江苏联宏自动化系统工程有限公司,江苏南京210036【正文语种】中文【中图分类】TM933.4随着大型公共建筑智能化的进一步推广，市场急需符合Lonworks技术标准的各种电能表。

目前绝大部分单相电能表不同时具备测量、遥控、定时控制及过流或过载保护等功能，且几乎都是RS485通信接口，其存在以下不足：不支持多种通信介质；只能是总线式拓扑结构；通信距离短、节点容量小，抗干扰能力差；只能是主从式通信。

本文采用LonWorks技术，结合ATT7025微处理器设计了一种能实现测量、遥控、定时控制及过流或过载保护于一体的单相多功能电能表。

1 LonWorks控制网络技术LonWorks是由美国Echelon公司开发的一种完整的、全开放的、互操作性强、可靠性高、成熟的分布式控制网络技术，它支持多种通信介质包括双绞线、电力线、无线（RF）、红外（IR）、同轴电缆和光纤；常用的双绞线传输速率达78Kbps/S，传输距离达2700m；电力线传输速率5.4Kbps/S，传输距离300～30 km；支持多种网络拓扑（包括总线型、星型、环型、自由拓朴），在同一个网域内，还可以通过中继器、网桥、路由器将多个网段或子网联接成一个大的网域，一个网域内可支持3万多个节点；LonWorks技术的核心是LonTalk通讯协[1]，该协议提供一整套完善的通信服务，使装置中的应用程序能在网上对其他装置发送和接收报文而无须知道网络拓扑、名称、地址或其他装置的功能,所有采用LonWorks技术的产品都遵循LonTalk通信协议，因此不同厂家生产的带LonWorks接口的产品都可以很方便地接入同一个LonWorks网络系统中去。

具有远程抄表功能的单相电子式电能表设计1 引言电能表作为体现电力部门经济效益的唯一计量器具，需要其能正确反映供电与用电的情况。

目前，一般的家用全电子式的电能表[1,2]，大多数采用专用计量芯片设计电量计量采集电路，只具有电能计量功能，难于实现分时计量、预付费、定时供电控制[3,4]等功能。

在一些用电集中的场所，给施工、抄表、控制等带来困难。

该文设计一种单相远程多用户多功能智能化电能表，采用一块微处理器、RS485总线，不仅能实现对多个用户的电能计量，而且还具有分时计量、远程集中抄表、预付费、定时供电控制等功能。

2 带有RS-485 总线接口的单相电能表设计电能表主要由电能计量单元、单片机系统和输出部分组成。

电能计量单元主要由电流、电压采样和专用电能表芯片（ADE7755）构成，它的任务是完成电量累积、储存，并同时将电量转换成相应的脉冲分别输出或送入单片机（PIC16C63）进行处理。

单片机系统是一个智能数据采集处理和控制单元，它的任务是接收并存储各用户电量，经处理后控制显示器，显示各用户电量，控制对外通信，完成抄表或遥控等功能。

输出部分主要包括显示器和对外通信、控制接口等。

红外通讯和RS-485接口通讯可同时进行而互不干扰，RS-485总线自动抄表系统的电能表，单片机可读取电能表的数据，然后将电能表数据传到电力部门的电能管理系统中。

2.1 通信电路设计2.1.1 红外通讯接口硬件电路红外通讯的硬件由发射电路和接收电路两个部分组成，电路如图2所示，具体是由NE555时基电路、红外发光二极管及外围元件组成。

其中NE555时基电路和电阻R51、R52和电容C21,构成一个载波频率为f的振荡器。

通常固定电容C21调节R51或R52的阻值来改变载波频率值。

在实际电路中，我们选取载波频率f为38kHz 。

微控器(MCU)的串行通讯口TXD输出的数据进入NE555时基电路的4脚，并控制NE555的起振和停振。

目录第一章绪论 (5)1.1电能计量装置在发、供、用电中的地位 (5)1.2电能计量装置和经济以及商品的关系价值 (6)1.3国内、国外电能计量装置的发展历程 (6)第二章工作原理 (8)2.1 电源 (8)2.2 计量电路 (9)2.3 CPU (9)2.4 跳闸控制和继电器 (10)2.5 液晶 (11)2.6 贮存单元 (12)2.7 实时时钟 (12)2.8 RS485 (12)2.9 红外 (13)第三章性能指标与功能 (14)3.1 技术特性 (14)3.2 功能 (15)第四章工艺流程 (17)4.1 外形 (17)4.2 电路板与表壳端子的连接 (19)4.3 各功能模块在电路板上的分布 (20)4.4 工艺制程、工序： (21)结论 (24)参考文献 (25)第一章绪论电能计量装置是一种特殊的测量仪器，记录用电量的多少。

生活中常用的计量设备是：仪表和电压的支撑作用，电流互感器。

随着微电子技术的飞速发展，使得采纳应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在日益普及，同时促进了能源计量技术和稳定性能长足的发展。

对能源计量的要求越来越高的使用者，不仅要求电表性能的相对稳定、测量准确，这还需要能量值的显示，即用户可以直观地看到计量的工作状态和用电负荷以及其他相关资料;本机还需要单相电能表的辅助，以实现低功耗，高质量和高可靠性，另一个需要具有的重要功能是掉电保护计费。

功能测量表显著功能，如：有功功率显示屏，显示无功功率，功率因数显示，当前的显示，电压显示。

单相费控智能电能表是一种新型电能表，它由测量单元，数据处理单元等组成，具有电能计量，信息存储及处理，实时监测，自动控制，信息交换等功能。

相比传统的电能表，单相费控智能电能表除了基本的测量功能，智能电能表是全电子式电能表，具有硬件时钟，并且支持双向计量一个完整的通信接口。

除了支持双向计量还具有电量自动采集、分阶级电价、分时段电价、冻结电量、控制电能、监测使用等功能，同时具有高可靠性、高安全等级以及特大存储容量等特点。

单相多功能电能表的远程监测与控制系统设计随着电力智能化和远程监测技术的进步，单相多功能电能表的远程监测与控制系统的设计变得越来越重要。

这种系统可以实现对单相多功能电能表的实时监测和远程控制，为用户提供更加便捷、高效的用电管理体验。

在设计单相多功能电能表的远程监测与控制系统时，需要考虑以下几个方面：1. 系统架构设计系统架构是整个系统设计的基础。

在设计远程监测与控制系统时，可以采用分布式架构或集中式架构。

分布式架构将监测与控制功能分散到各个电能表中，每个电能表具备独立的处理和通信能力；而集中式架构将所有电能表的监测与控制功能集中在一个中心服务器上。

根据实际需求和成本考虑，选择适合的架构设计。

2. 通信方式选择远程监测与控制系统的核心是实现与电能表的远程通信。

目前常用的通信方式包括GPRS、3G/4G、以太网等。

选择合适的通信方式需要考虑通信距离、通信稳定性、成本等因素。

同时，还需要确保通信方式与电能表的通讯协议兼容，以实现数据的准确传输。

3. 数据采集与处理远程监测与控制系统需要实时采集电能表的数据，并进行处理和分析。

电能表的数据包括用电量、电压、电流等参数。

数据采集可以通过定时轮询、事件驱动等方式实现，采集到的数据可以进行分析和存储，以便后续的用电分析和管理。

此外，还可以通过数据预处理技术来优化数据的质量，提高数据的可信度和准确性。

4. 远程控制与管理远程监测与控制系统还需要实现对电能表的远程控制和管理功能。

通过远程控制，用户可以实现对电能表的开关、调整电压等操作，实现用电的智能化管理。

系统还可以提供报警功能，及时预警用户用电异常情况，以避免潜在的电力安全风险。

5. 安全性设计在设计远程监测与控制系统时，安全性是不可忽视的重要因素。

系统需要采取相应的安全措施，防止未授权的访问和数据泄露。

采用加密传输技术、身份认证机制和访问控制策略等方法，确保系统的安全性和可靠性。

综上所述，单相多功能电能表的远程监测与控制系统设计涉及到系统架构设计、通信方式选择、数据采集与处理、远程控制与管理以及安全性设计等多个方面。

国网单相智能电能表设计概要随着电子技术的迅速发展和不断成熟，电子式电能表在我国得到了广泛的使用，成为主要的电能量贸易结算器具，在电网技术由自动化向智能化方向发展的趋势下，电子式电能表将向智能电能表过渡。

智能电能表在电能量计量的基础上具有信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能，数据安全传输和存储是实现以上功能的基础，因此如何保证信息传递、信息保存的安全性已经成为智能电能表的关键性因素。

1智能电能表基本架构1.1基本架构（1）硬件架构智能电能表在硬件上主要包括电压/电流采样电路、计量单元、中央控制单元（MCU）、电源模块、存储单元、控制回路、红外通信、IC卡接口、安全论证单元等部分组成，其中数据安全防护重点为数据存储区和通信接口。

在数据存贮方面，采用FLASH芯片和EEPROM两种芯片，FLASH芯片容量大，成本较低，但擦写次数一般为10万次，所以主要存储负荷曲线、事件记录等历史数据；EEPROM芯片单片存贮容量较小，价格相对较高，但一般存储电量、金额以及表计的设置参数等重要数据。

在对外通信接口方面，红外通信接口、485通信接口、CPU 卡接口以及以窄带载波，其它近距离无线和无线公网为主的其他通信接口,暂不考虑。

电压采样电流采样计量芯片MCU单元存储单元控制回路485接口电源模块实时时钟通讯单元功率脉冲输出红外通信Lc卡接口LC D显示操作接口图1 智能电能表硬件框图（2）功能架构智能电能表以电能量计量、信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互功能为特征，根据国网公司的要求，有以下功能：计量功能：正确计量正反向总有功电量，并单独存储；费率时段：正确计量各费率时段有功电量和总有功电量；数据存储和冻结功能：存储结算日或按照约定的时间或时间间隔的总电能、各费率电能、需量等信息；事件记录：存储失压、失流、断相、开盖、远程控制等事件发生时间、结束时间和相应的电能量数据；停电抄表：可通过按键、红外方式唤醒显示，背光灯点亮，可支持红外抄表；通信功能：具有RS485、红外通讯接口、载波三种通信方式，通信协议采用DL/T645系列及其国网公司颁布的增补通信协议，并且三个通信通道在硬件上、软件上完全独立；预付费功能：按照预售给用户的电费或电量值，在用完以后自动切断用电的功能。

新型智能电表的设计与研发近年来，伴随着智能化的潮流，世界范围内的能源消费也发生了巨大的变革。

新型智能电表的研发与推广，为能源管理和节能环保提供了更多的可能性。

一、新型智能电表的必要性传统电表采用机械式计量，读数不高精确，并且需要人工采集数据，耗费大量的人力物力。

而新型智能电表采用先进的电子元器件和计算机技术，不但可以实现自动化计量，读数更加准确，同时还可以在较短时间内采集大量数据，帮助用户更好地了解用电情况和能源消耗，为节能环保提供更多的支持。

二、新型智能电表的功能特点1、电能计量功能新型智能电表是将计算机技术应用于传统电表中的一项创新技术。

它采用数字式电能计量技术，精度高、可靠性强，具有高标称值、大容量、小损耗、长寿命、节能环保等优点。

2、数据采集功能新型智能电表可以实现多种数据的自动化采集，包括电能消耗数据、负载曲线图、电能质量指标等，这些数据的采集不仅能够让用户更好地了解电力使用情况，还能够提供精细化的能源管理支持。

3、远程通信功能新型智能电表还具有远程通信功能，可以通过互联网和公网进行数据采集、监视、控制和管理等操作。

这种远程通信功能不仅使得能源管理更加便捷，而且还可以为电力行业提供更优质的服务，增加用户满意度。

三、新型智能电表的研发难点新型智能电表的研发难点包括技术难度和成本难题。

1、技术难度新型智能电表采用了先进的数字电子技术，其电路设计和硬件开发都需要专业知识和技术支持。

此外，为保证电表的安全和稳定，还需要进行反复测试和调试，确保其满足市场需求。

2、成本难题新型智能电表是一种高精度、高性价比的产品，其研发和生产成本并不低廉。

由于电表的使用寿命较长，因此需要有高质量的元器件和材料支持，这也为电表的设计和生产增加了不小的成本。

四、新型智能电表的应用前景新型智能电表在智能化电力系统和智能化城市建设中有着广泛的应用前景。

通过新型智能电表的安装和数据采集，可以建立起智能化的能源监控体系，使得能源的购买和使用更加智能化、高效化，为社会和用户创造更大的价值。

新型智能电表的设计摘要：电能表是我国电工仪表行业中产量最大的产品，随着高新技术尤其是电子信息技术的快速发展，电子式、多功能、高精度、多费率、自动抄表等产品的优势突显，且已经逐步成为电能表发展的主流。

智能电表具有数据的保护，报警功能，断电的显示，负荷的控制，防窃电功能，远程抄表系统等功能，从计量到数据处理都采用以集成电路为核心的电子器件，从而取消了电表上长期使用的机械部件，随着智能化电表的发展，将最终取代传统电表在用户中的实用。

本文主要应用手持单元，87C51单片机，232通讯与485通讯等各个单元来完成数据的传输,费率的计算，数据的显示，报警，远程抄表控制，使电表实现智能化。

关键词：电能表；智能电表；智能化Design on New Intelligent Electric MeterAbstract：The electrical energy meter is in our country electrician measuring appliance profession the output biggest product, along with the high technology and new technology electronic information technology's fast development, the electronic formula, multi-purpose, the high accuracy, the multi-tariffs, copies product and so on table superiority to underline automatically particularly, and already gradually became the electrical energy table development the mainstream. The intelligent electric instrument has the data protection, the warning function, the power failure demonstration, the load control, against steals the electric work energy, long-distance copies functions and so on table system, uses take the integrated circuit from the measurement to the data processing as the core electronic device, thus has cancelled on the electric instrument the long-term use mechanical part, along with the intellectualized electric instrument's development, will substitute for traditional electric instrument in user practical finally. In this dissert the hand-hold unit, the 87C51 monolithic integrated circuit and 232 communications are used and so on each unit completes the data with 485 communications the transmission, the tariff computation, the data demonstration, the warning, long-distance copies the table control, causes the electric instrument to realize the intellectualization.Keywords: electrical energy meter; intelligence electrometer；intellectualization第1章绪论1.1 概述电能表是我国电工仪表行业中产量最大的产品。

智能电能表的设计与研究随着科技的不断发展，智能电能表作为新一代的计量仪表，正在逐渐取代传统的电能表，成为现代家庭和工业领域中的主力计量设备。

智能电能表将传感器、微处理器、通信技术等多种技术融合在一起，具备了更加精确、高效、智能化的功能，并且可以实现对用电信息的实时监测和数据采集，有助于促进能源管理的科学化和电力系统的智能化。

本文将探讨智能电能表的设计原理、技术特点以及相关研究进展。

一、智能电能表的设计原理智能电能表的设计原理基于电力学和电子计量学的基础，主要包括测量电能的方法、信号采集与处理、通信与数据存储等方面。

1. 测量电能的方法传统的电能表通常采用旋转式铜铝齿轮来测量电能，由于机械件的摩擦和磨损，其精度和可靠性都受到一定程度的限制。

而智能电能表则采用了电子式的测量方法，通过传感器采集电流和电压信号，经过运算和积分得出真实的电能累积值。

这种方法能够提高计量的准确度和稳定性，并且可以实现对各项用电参数的精确测量。

2. 信号采集与处理智能电能表通过传感器采集电流和电压的模拟信号，并且采用采样和数字转换技术将其转换为数字信号，然后进行数据处理和计算。

为了提高信号的稳定性和抗干扰能力，智能电能表还需要对采集到的信号进行滤波和校准等处理。

此外，智能电能表还可以通过与其他传感器的结合，实现对温度、湿度等环境参数的监测，从而提供更多的相关数据供用户参考和分析。

3. 通信与数据存储智能电能表通常具备一定的通信功能，能够实现与上位设备或电力系统的数据交互。

通信方式可以包括有线通信和无线通信，常见的有RS485、ZigBee、LoRa 等。

通过通信技术，智能电能表可以将实时的用电信息传输到上位设备，以便用户实现对用电的实时监测和远程管理。

同时，智能电能表还可以具备一定的数据存储功能，将历史用电数据存储在内部存储器或者外部存储卡中，以备用户查阅或统计分析。

二、智能电能表的技术特点智能电能表相比传统电能表具有多项技术特点，主要包括准确性、安全性、稳定性以及智能化等方面。