《三相智能电表设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三相智能电表设计（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、-基于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CS5467和AT89S52设计三相电度表，介绍了计量电路原理、系统构造特点。针对1035kV输配电网正常负荷情况下的准确计量，提出按功率额度计量的电度表设计方案。采用电流传感器进展信号的检测采样，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。根据电度表参数配置进展
2、CS5467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展试验设计，应用ME300B单片机开发系统进展在线仿真调试。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展分析比较，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展电度表设计，扩大了负荷计量*围，提高了电能计量精度，且计量回路切换无需进展人工干预。该方案有望实现全量程的精度均衡和准确计量，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。基于准确的试验平台，完成对电度表的增益和偏差校准，即可进展现场试验和数据采集，具有
3、良好的市场应用前景。关键词：实时分段; 准确计量;CS5467，AT89S52AbstractThe intelligent total energy meter is studied and discussed in this paperWith CS5467 as electrical energy measurememt IC and AT89S52 as control unit，the principium ofmeasuring circuit，and characters of system structure are introducedAs to achieving accu
4、rate measurement undernormal load for 1 035kV power system，this paper presents a new strategy ofthree-phase watt-hour meter with the function of real-time measuring in section according toload powerConsidering time-unbanlance of power-consumption，another strategy ofmultirate time-subsection measurin
5、g to regulate powerload curves is also proposedIn this paper, current sensors with double ratios are used to carry out signal detecting andsamplingWhen the load current is below 20of rated value,the singlechip regulates ratios of current sensors to lower 10ad measuring circuitwhich reduces current s
6、ensors detecting error under lower laodand enhances accurate measurementBy means of power parameters detectingthe adjustment of measuring circuits between normal load and lower 10ad are finishedTime memory and timesubsection measuring are realized by time parametersdetectingThe initial values of CS5
7、467 are puted according to the configurations of meter parametersIn order to evaluate the authenticity and ef|ficiency for the measuring data，this paper designs the analog input circuits，and uses ME300B to do simulation and debugging on lineUsing power parameters as evaluation inde*the e*periment re
8、sults show that the measuring data are valid and faithful，by means of paring power parameters that puted in theory and that displayed by threephase watthour meterIn the design of threephase watthour meter,current sensor with double ratios enlarges the load measuring range and enhances measuring prec
9、isionThis scheme can be e*pected to realize the wholeprocess precision balance and accurate measurement，and also provides a method for realtime subsection measuringThe design process and test process have been finishedWith accurate e*periment。table，gain calibration and offset calibration can be done
10、，and this scheme has a good application valueKeywords：realtime subsection measuring，accurate measurement，simulation and e*periment， ME300B，CS5467，AT89S52目 录摘要IAbstractII第1章绪论11.1 电度表技术现状与开展趋势11.2 拟解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章系统构造框图与设计要求42.1 构造框图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
11、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AT2402103.2.4 时钟芯片DS1302103.1.2 电源模块设计11第4章结论12参考文献13附录14第1章 绪论电度表技术正向着复费率、多功能、网络化的方向开展。电能计量芯片CS5467、CS5464等在电度表设计中的应用，提高了电能计量精度，简化了电度表设计构造。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开展迅速。电度表的
12、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开展机遇。1.1 电度表技术现状与开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根底。其中复费率表得到了很多经济兴旺而电力紧*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开展。预付费表技术趋于完善。一方面由于供电部门加
13、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CPU卡和非接触式卡等最新技术，使预付费表的性能尤其是平安性和可靠性方面已逐步趋于完善。自动抄表技术开展颇具前景。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GPRS技术可以实现远程长距离通信。随着社会需求的开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
14、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局部进展封装入库，如计量模块、电源模块、RS485模块、RTC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，以及模块的集成上，进而有效缩短产品的开发周期，提高产品设计的可靠性。测量电路的集成化、模块化是计量芯片的开展趋势。当前，
15、各大型器件公司纷纷推出自己的计量芯片，并不断的进展产品更新换代。比较典型的有Cirrus Logic的CS5467、美国ADI公司推出的ADE7758计量芯片和福星晓程电子公司推出的PL3223。上述三种芯片都集成了DSP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一集成电路。用于准确测量瞬时电流和瞬时电压，以及在高性能功率测量应用中计算VRMS、IRMS瞬时功率和平均功率。此外，CS5467还具有两个电流通道和两个电压通道，可同时进展两个相位的测量，并有系统电平校准、温度感
16、应、电压骤降、电流错误监测以及相位补偿等特性。CS5467的线性误差小于读数的0.1%，动态*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开展。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，逐步成为电度表开展的主流。12 拟解决的问题和本文的创新性工作课题研究主要解决按负荷功率实时分段问题。基于CS5467和单片机AT89S52进展电度表设计，根据负荷的功率额度实时分段计量，是本文的创新点。按功率分段计量拟解决的问题。在进展电量总表设计时，一般采用电流传感器进
