CN102419386A - 0.5级电子式单相电能表 - Google Patents

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张军
王再望
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Abstract

本发明涉及一种高计量精度的电能表，尤其是0.5级电子式单相电能表，包括CPU以及与其连接的专用计量芯片，其特点是，其中CPU由一个微控制器和一个数字信号处理器组成，该微控制器和数字信号处理器之间相互连接同时还分别与专用计量芯片连接。本发明的电能表的有益效果包括：一是通过单相专用计量芯片，通过MCU和DSP协同交换来实现高精度的计量；二是能够通过电力线载波通讯功能，实时监测用户的用电情况和电网的运行情况，通过主站定制任务的监测和实时召测，可以分析用电情况和电网的运行参数；三是便于统计线损，能够实时抄回用户的用电量，以便准确的统计线损；四是操作简单、功能齐全。

Description

0.5级电子式单相电能表
技术领域
本发明涉及一种高计量精度的电能表，尤其是0.5级电子式单相电能表。
背景技术
电能表作为电能的计量工具，其精度高低直接影响用户与供电部门的切身利益，所以高精度计量的电能表是非常需要的。目前国内生产的单相电能表精度为1.0级，所以0.5级单相电能表的研制在提高我国电能表计量水平和实现高精度国产化方面具有重要意义。事实上，随着电力市场改革的推进，电能作为一种商品已全面走向市场化，商业化运营对电能的管理及计量的准确性提出了更高的要求，以及用电数据信息更人性化的通知用户。电能表作为电能计量的专用仪表，其质量问题和智能管理及安全保密性日益受到重视。需要准确的计量和可靠的运行，同时需要更多的将电能表运行的状态以及用电信息实时准确无误的反馈回用电管理中心，并且能更智能化、人性化的提前通知用户用电情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种精度能够达到0.5级，从而有效提高电能计量准确性的0.5级电子式单相电能表。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种0.5级电子式单相电能表，包括CPU以及与其连接的专用计量芯片，其特别之处在于，其中CPU由一个微控制器和一个数字信号处理器组成，该微控制器和数字信号处理器之间相互连接同时还分别与专用计量芯片连接。
其中微控制器和数字信号处理器通过双口RAM连接从而实现数据交换和协同工作，并且以微控制器为主机，数字信号处理器为从机方式工作。
其中还包括一电力载波通信模块，该电力载波通信模块分别与用户线路和CPU连接从而实现基于电力线的双向通信。
其中专用计量芯片为ATT7053。
其中微控制器为单片机。
本发明的电能表的有益效果包括：一是通过单相专用计量芯片，通过MCU(微控制器)和DSP(数字信号处理器)协同交换来实现高精度的计量；二是能够通过电力线载波通讯功能，实时监测用户的用电情况和电网的运行情况，通过主站定制任务的监测和实时召测，可以分析用电情况和电网的运行参数；三是便于统计线损，能够实时抄回用户的用电量，以便准确的统计线损；四是操作简单、功能齐全。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明做进一步详细的说明：
本发明电能表主要包括CPU(由主机MCU、从机DSP组成)、专用计量芯片ATT7053，还包括一电力载波通信模块，该电力载波通信模块分别与用户线路和控制部分CPU连接从而实现基于电力线的双向通信。
硬件设计：本发明是一种双CPU的系统结构，即采用DSP和MCU(具体采用单片机)相结合，并以主从方式(MCU为主机，DSP为从机)通过双口RAM实现数据交换和协同工作。DSP具有很高的数据处理速度，处理大运算量的实时任务。MCU分担部分实时性要求不高的控制和接口等任务。电能表可对电压、电流信号进行实时测量，并实时计算电压有效值、电流有效值、有功功率、视在功率、频率、功率因数等。
硬件结构：本发明的硬件部分由数据采集、信号处理和控制三部分组成，其系统原理图如图1所示。本发明由电压、电流来采集数据，并使信号进入电压电流通道的A/D转换器。通过DSP可控制A/D的采集，经模数转换后，在将信号输入DSP系统，DSP系统可对信号进行处理，并输入电能计量指标参数的处理算法程序，最后将结果放到共享存储区。控制MCU单元读取共享存储区的数据处理结果后，即可通过串口完成数据的传输和人机对话。
电力线载波通讯功能：本发明能实时监测用户的用电情况和电网的运行情况，通过主站定制任务的监测和实时召测，可以分析用电情况和电网的运行参数；便于统计线损，能够实时抄回用户的用电量，以便准确的统计线损；操作简单、功能齐全。
本发明的工作原理是：
一是电能计量芯片采集电网实时参数，CPU通过SPI(串行外设接口总线)接口将专用计量芯片采集的数据进行分析、运算处理，并将分析处理后的数据保存在RAM(随机存取存储器)区域和存储器内；二是单片机与电力载波通信模块之间利用电力线进行数据传输，电力载波通信模块收到数据通然后传给单片机，反之，单片机将要发送的数据传给电力载波通信模块，电力载波通信模块将数据发送给主站；三是单片机将接收的电力载波通信模块的数据进行分析判断，将主站需要的数据从RAM或存储器中取出传送给电力载波通信模块，并将主站下达的跳合闸等指令进行立即执行。
本发明中电力载波通信模块可采用福星晓程的PL3106C，与外围设计的调制解调接收发送电路配合组成了电力线载波通信功能，MCU采用16位的单片机，主要根据计量参数记录表的所有事件、负责与外部存储器等芯片进行数据传输等功能管理。另外还有远程数据接收、发送指示灯，指示电能表进行数据传输，主站管理系统通过通信网络可以对电能表进行参数设置。
本发明的主要特点如下：
a)电力载波通信技术：电力线载波通信(PLC)采用了直序列扩频通信技术，BFSK(二进制频率变换调制)调制半双工通信，数据链路层支持中继深度可达7级，DL/T645-1997应用层协议支持4级中继深度，中心频率120KHz，通信带宽15KHz通信速率500bps，采用数字载波通信技术，抗干扰能力强。具有记忆与感知电网结构的智能，对抄读结果自行分析，自我路由，自动提升中继级别，不断优化网络结构。
b)远程控制功能：由于电能表具有电力线载波通信接口，可时实远程监控电能表的用电情况，针对用电异常的电能表可实行远程控制，切断供电。
c)自动化集中管理：电能表的载波通信接口配合集中器和完善的后台管理系统，组成自动化集中管理，采用计算机管理，数据准确方便，更能时实监控电能表用电情况，能及时准确的获得用电管理、收费管理、用电线损统计、分析及电力安全运行等各方面的信息。

Claims (5)

1.一种0.5级电子式单相电能表，包括CPU以及与其连接的专用计量芯片，其特征在于：其中CPU由一个微控制器和一个数字信号处理器组成，该微控制器和数字信号处理器之间相互连接同时还分别与专用计量芯片连接。
2.如权利要求1所述的0.5级电子式单相电能表，其特征在于：其中微控制器和数字信号处理器通过双口RAM连接从而实现数据交换和协同工作，并且以微控制器为主机，数字信号处理器为从机方式工作。
3.如权利要求1所述的0.5级电子式单相电能表，其特征在于：其中还包括一电力载波通信模块，该电力载波通信模块分别与用户线路和CPU连接从而实现基于电力线的双向通信。
4.如权利要求1所述的0.5级电子式单相电能表，其特征在于：其中专用计量芯片为ATT7053。
5.如权利要求1所述的0.5级电子式单相电能表，其特征在于：其中微控制器为单片机。
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