三相智能电表设计

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1、CS5467的三相电度表设计摘要本文以智能计量总表为研究对象，采用计量芯片 CS5461和AT89S5设计三相 电度表，介绍了计量电路原理、系统结构特点。针对 1035kV俞配电网正常负荷 情况下的精确计量，提出按功率额度计量的电度表设计方案。采用电流传感器进行信号的检测采样，当负荷电流低于额定电流的20%时，单片机通过检测功率，自动切换到低负荷计量回路，即小电流比计量回路，最大 限度降低了电流传感器低负荷运行时造成的信号检测误差，提高电能计量精度。 单片机通过对瞬时有功功率的检测，实现了计量回路的实时选通切换和功率分段 计量：通过对时间参数的检测，实现了定时存储和分时段计量。根据电度表参数配

2、置进行CS546初始化参数计算。为了评估电度表计量数据 的真实性和有效性，对模拟信号输入电路进行试验设计， 应用ME300单片机开发 系统进行在线仿真调试。以功率参数为性能指标，通过仿真试验，对功率参数的 理论值和电度表的显示值两组数据进行分析比较， 得出电度表计量数据是真实有 效的结论。采用双变比电流传感器进行电度表设计， 扩大了负荷计量范围，提高了电能 计量精度，且计量回路切换无需进行人工干预。该方案有望实现全量程的精度均 衡和精确计量，为具有实时分段计量功能的三相电度表设计提供一种可行的方 案。目前，已完成样表的设计与测试工作。 基于精确的试验平台，完成对电度表 的增益和偏差校准，即可进

3、行现场试验和数据采集，具有良好的市场应用前景。关键词：实时分段；精确计量;CS5467，AT89S52IAbstractThe intelligent total energy meter is studied and discussed in this paper. With CS5467 as electrical energy measurememtIC and AT89S52 as control unit, the principium of measuring circuit, and characters of system structure are introducedXs

4、to achiev ing accurate measureme nt underno rmal load for 1 3 35kV power system, this paper prese nts a new strategy of three-phase watt-hour meter with the fun cti on of real-time measuri ng in sect ion accord ing to load power C on sideri ng time-unbanlance of power-consumption, another strategy o

5、f multi. rate time-subsection measuring to regulate powerload curves is also proposedIn this paper, current sensors with double ratios are used to carry out signal detecting and sampling. When the load current is below 20%of rated value,the singlechip regulates ratios of current sensors tdower 10ad

6、measuring circuit, which reduces current sensors detecting error under lower laod. and enhancesaccurate measuremenr By means of power parameters detecting the adjustment of measuring circuits between normal load and lower 10ad are finished. Time memory and time. subsect ion measuri ng are realized b

7、y time parameters detectingThe initial values of CS5467 are computed according to the configurations of meter parameters In order to evaluate the authenticity and ef|ficiency for the measuri ng data this paper desig ns the an alog in put circuits and uses ME300B to do simulati on and debuggi ng on l

8、ineUsing power parametersas evaluation index. the experiment results show that the measuring data arevalid and faithful, by means of comparing power parameters that computed in theory and that displayed by three phase wat hour meter. In the design of three. . phase wat. hour meter,current sensor wit

9、h double ratios enlarges the load measuring range and enhances measuring precision. This scheme can be expected to realize the whole process precision balanee and accurate measurement and also provides a method for reatime subsection measuring The design process and test process have been finishedWi

10、th accurate experimen。table, gain calibration and offset calibration can be done and this scheme has a good application value:realtime subsection measuringaccurate measurement simulationand experiment, ME300B , CS5467, AT89S52摘 要错误！未定义书签。Abstract错误！未定义书签。第1章 绪论错误！未定义书签。1.1电度表技术现状与发展趋势 错误！未定义书签。1.2拟解

11、决的问题和本文的创新性工作 21.3电度表参数配置3第2章系统结构框图与设计要求42.1结构框图42.2内容显示与设计要求5第3章系统硬件电路设计与实现63.1计量芯片CS546763.1.1引脚配置及功能描述 63.1.2计量电路原理63.1.3接口电路设计63.2单片机外围电路设计与器件选择 83.2.1单片机及外围电路设计83.2.2 显示模块 HC160293.2.3 数据存储 AT2402 103.2.4 时钟芯片 DS1302 103.1.2电源模块设计 11第4章结论12参考文献13附 录错误！未定义书签。I1章绪论电度表技术正向着复费率、多功能、网络化的方向发展。电能计量芯片C

12、S5467 CS546等在电度表设计中的应用，提高了电能计量精度，简化了电度表 设计结构。随着电能计量芯片的推陈出新，复费率电度表、防窃电电度表、配置 RS-485通信及红外通信接口的电度表以及三相多功能电度表发展迅速。电度表的计量精度、功能扩展、抄表方式等发生了深刻变化，电能的科学管理和合理利用 进入实施和操作阶段。在这种背景下，电度表的功能、性能、以及可靠性设计等 都有了显著提高与改进，电度表技术面临难得的发展机遇。1.1 电度表技术现状与发展趋势早在本世纪初，电子式电度表就已经取代感应式表，成为工商业用表的主流。 随着电力系统在不断扩展三相多功能表的应用领域，三相多功能表的需求呈明显 上

13、升趋势。功能的扩展提升了供电部门对居民用电的现代化管理，为将来实现大规模自动抄表提供了基础。其中复费率表得到了很多经济发达而电力紧张的地区 供电部门的青睐，复费率表的技术因此也得以迅速提高和发展。预付费表技术趋于完善。一方面由于供电部门加大对欠费用户的管理力度，使市场需求升温，另一方面由于技术改进，特别是使用了 CP卡和非接触式卡等 最新技术，使预付费表的性能尤其是安全性和可靠性方面已逐步趋于完善。自动抄表技术发展颇具前景。近几年来，随着通信技术的不断进步以及电力 市场应用的需要，国内自动抄表技术水平取得了长足的进步。 低压电力线载波技 术逐步被越来越多的电力部门所采纳， 短距离红外抄表技术得

14、到应用和推广。 在 无线抄表方式中，红外方式用于短距离通信，而GPR技术可以实现远程长距离通 信。随着社会需求的发展和科学技术的进步，无线通信技术和远程管理系统得到 了广泛应用。电子式电度表在可靠性、准确度、功能扩展、性价比等方面显著优于感应表， 有全面取代感应表的趋势。防窃电要求进一步加强。随着窃电方式的更加多样化 和隐蔽化，对电度表防窃电的要求也越来越高，电子式电度表表现出强大的优势。模块化设计成为趋势。随着电力市场改造力度加大，对电度表的技术更新速 度也提出了更高的要求。电度表的硬件和软件可以采用模块化设计， 将技术相对 成熟和标准的部分进行封装入库，如计量模块、电源模块、RS48濮块、

15、RT（模块、 显示模块、继电器控制模块、IC卡模块、数据存储模块等。当设计一个新的产品 时，开发人员只需要将精力集中于产品的新模块、 新功能的开发，以及模块的集测量电路的集成化、模块化是计量芯片的发展趋势。当前，各大型器件公司 纷纷推出自己的计量芯片，并不断的进行产品更新换代。比较典型的有CirrusLogic的CS5467美国ADI公司推出的ADE775计量芯片和北京福星晓程电子公司 推出的PL3223上述三种芯片都集成了 DS数字信号处理技术，支持硬件和软件 两种校表方式，计量精度高，且外围电路设计简单。CS5467有四个模拟/数字转换器、功率计算引擎、能量频率转换器和一个串行接口组成的单

16、一集成电路。用于精确测量瞬时电流和瞬时电压， 以及在咼性能功率测量应用中计算 VrmS、I RMS 瞬时功率和平均功率。此外，CS54675具有两个电流通道和两个电压通道，可同时进行两个相位的测量，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。CS5467勺线性误差小于读数的0.1%,动态范围超过1000: 1。目前，我国感应式电度表仍占据相当的市场。 峰谷分时电价和避峰电价政策 的出台，将推动多费率表市场需求。尤其是大工业用户，对三相多费率表的需求， 会较快增长。此外，三相高精度多功能表也将得到重点发展。 该电度表目前主要 用于发电厂、变电站和各大用户，并不断扩大到普通三相表用户中。 电子式电度 表有多功能、高精度、多费率、自动抄表等优势，逐步成为电度