电子式范文10篇

电子式范文篇1

关键词：感应式电能表全电子式电能表集中式多用户电表

一、感应式电能表已完成其历史使命：当前，电能表、水表、燃气表乃至暖气表已深入到千家万户，而电能表应用的最广、最早。目前我国生产电能表的厂家约有600多家，年产量约1亿万台，其中70％以上为感应式电能表。感应式电能表已有100多年的历史，当前突出的问题是：第一、合格率低，超差严重：1996年、1997年和1999年国家曾三次对感应式电能表进行抽查，其合格率分别为7.1%、30.4%、和55.6％。有的产品最大实测基本误差竞高达-13.4％，远远超出了国家规定的+2％的技术指标要求。机械磨损是感应式电能表无法克服的缺陷，磨损的后果是表计越走越慢。国家电力公司曾对在用的电能表进行了抽查，抽查的结果是：运行一年、二年、三年、四年和五年的电能表中，超差分别为31.1％、41％、44.1％、42.9％和53.5％。这就是说，用了五年的表，将有50％以上不合格，为此，有关部门不得不做出规定，要求感应式电能表"五年"更换一次，鼓励企业科技创新，研究开发推广使用性能可靠的长寿命的电能表。第二、偷窃电现象严重：感应式电能表由于电流、电压接线端子外露，很容易采用改接线或倒表手段进行偷窃电，这是包括我国在内的发展中国家普遍存在的严重问题。在我国一些地区或单位，偷漏电量竞超过了总用电量的30％，其经济损失非常严重，据有关部门统计，我国每年因窃电而造成的电费损失超过50亿。第三、抄表方式单一落后：感应式电能表采用的是人工登门手工抄表，随着电能表的数量增加，抄表、核算的工作量越来越大。抄表人员要走家串户上楼、下楼，极不方便，这与现代化用电管理极不适应。目前市场上，有将感应式电能表配以光电脉冲转换装置，称之为机电式电能表，可以实现远程自动抄表，但其测量原理还是感应式，其准确度仍难以提高。当今，电能已成为最重要的能源，在市场经济下，人们对电能的计量要求准确度要高，使用寿命要求长，而对用电的管理要求实现智能化、自动化。这些都是感应式电能表所无能为力的。近一二十年来，由于微电子技术，计算机技术和通信技术的高速发展，出现的高准确度、长寿命且能实现远程自动抄表等多种功能的全电子式电能表，取代传统的感应式电能表已势在必行。

二、全电子式电能表全电子式电能表是通过对用户供电电压和电流实时采样，采用专用的电能表集成电路，对采样电压和电流信号进行处理并相乘转换成与电能成正比的脉冲输出显示。根据需要，也可以依据规定的协议（通信协议），将存贮的数据（电量等）上传给上位机（主站），上位机也可以对电表进行用、售电管理。由于它具有感应式电能表无可比拟的优点，近几年来发展非常迅速。用全电子式电能表取代感应式电能表，在发达国家，平均每年以20％多的速度在更换。在我国由于起步晚，宣传的力度、广度不够，人们对全电子式电能表的认识不足等原因，发展较慢。以下就全电子式电能表的特点、类型及其合理选用给予介绍。1、电子式电能表的主要特点为了便于说明问题，现就户用全电子式电能表和感应式电能表的主要特点列表比较如下：（表中带"*"号者，是根据样本实测的结果）。项目表型感应式电能表电子式电能表备注技术性能*百分百误差+0.86%~-5.7%+0.2%~-0.2%在5％Ib~400％Ib范围内*启动电流25(mA)10(mA)采用5（20）A电能表*功耗1.68W0.52W寿命5年10年以上过载倍数46频率范围45---55（HZ）40---1000(HZ)电子式电能表受谐波影响小功能体积大小抄表人工红外、远程抄表等反窃电无有限量用电无有远控功能无有复费功能无有性能价格比低高2、两种采样方式的全电子式电能表比较。当前电子式电能表对用户用电采样方式主要有两种形式。一种是用互感器采样，另一种为直接采样。采用互感器采样即利用电压互感器和电流互感器分别来采集用户的电压信号和电流信号；直接采样则是用热稳定性高的电阻分压网络来取得电压信号，而用电阻温度系数非常小的锰铜片进行电流直接采样。采用互感器采样，在起动电流、线性范围、功耗和精度等指标皆不如直接采样，尤其是小电流时更为突出。例如：额定电流为20A时，直接采样的启动电流为20mA，互感器采样的启动电流为40mA。又如：采用专用的锰铜片进行直接电流采样的全电子电能表误差可调整到+0.5％，而采用电流互感器采样，由于激磁电存在，若不采取补偿措施，互感器本身误差就可能超过5％。利用互感器采样的的优点是抗干扰性较强，线路简单，成本低。3、电子式多费率电能表在市场经济下，根据用电的性质不同，地区不同，时段不同等实行多种电价制已是理所当然。要推行多种电价制，除国家要制定有关法规和准则外，还必须要有相关的测量设备。所谓多费率电能表也称复费率电能表或称之为分时计量电能表。它是根据每天用电的峰、平、谷的实际情况，分时段地进行计量，以作为分时电价结算的依据。分时段计费的多费率电能表早期主要用于工业用户，随着我国家庭用电量的不断增加和我国电业市场的商品化改革，近一年来分时段多费率电能培长达238％，而传统电能表比去年同期下降24％。今年国家还修订了多费率电能表的标准，即GB/T15284-2002《多费率电能表特殊要求》与此相适应的分时电能表的专用集成电路也相继面世，这必将为多费户电能表的发展提供了更广阔的前景。4、电子式电能表的抄表方式全电子式电能表的抄表方式主要有以下几种：（1）人工抄表：根据表头显示进行抄表。（2）手持红外抄表器抄表：手持红外抄表器抄表它是一个带有红外收发的单片机控制系统。为此电能表应设有相应的红外收发功能。抄表器最小可在3米以外通过红外收集电能表显示的数据，一块抄表器可同时存储几千户的用电数据，根据需要它可以通过并行口用微型打印机打印输出，或通过计算机的输入口，输入给计算机进行数据管理，它具有体积小、重量轻、携带方便，操作简单、性能价格比高等特点。有的抄表器还可带售电功能，它很适合于楼群少、用户数不多的情况下的用电管理。手持抄表器，通过RS232也可进行短距离在线抄表，但一般很少用。（3）远距离自动抄表系统：所谓远距离自动抄表系统是指管理人员可以坐在远距表的办公室里，应用微机通过专用线、无线、电力线、光纤等做为通道，进行抄表和用电管理。自动抄表技术（AMR）八十年代中叶诞生于美国，九十年代初引进国内，国内居民用电"一户一表"政策的推行和居民住宅小区管理智能化的发展，近几年来在国内AMR技术发展非常迅速，建设部关于《住宅、厨房、卫生间三表计量出户智能系统装置》的标准也在制定。目前自动抄表系统的国家标准（草稿）已出台，自动抄表系统不仅可用于电能表的抄表，同时也适用于带有脉冲输出的水表、气表和热量表的抄表。在功能上也不限于抄表的功能，根据国家标准，它同时还应具有监测运行状态报警、参数设置、负荷控制、自定义等功能。当前在国内随功能的不同，自动抄系统平均每户100元~300元不等，随着自动抄表系统的性能不断完善和价格的降低，自动抄表系统在国内将迅速推广。5、全电子式予付费电能表电是一种商品，长期以来，由于计划经济的影响，一些人头脑中对电是一种商品还缺乏认识，因此"偷电不是偷"、"欠电不是欠"等错误观念还有一定的市场。据了解全国电力系统欠费已高达250亿以上。所谓予付费电能表就是先购电后用电，完全按照商品交换的原则进行。随着经济发展和文化交流活动的增加，特别是一些出租门头房、出租房、公寓等房主变动频繁的用户及经常外出很难找到的房主的用户，采用予付费电能表实行先付费、后用电更有现实意义。予付费电能表发展已经历了投币式、磁卡式、电卡式、IC卡式、谢频式及直接购电式等六个阶段。当今IC卡式予付费电能表仍占据着市场的主流，但有关专家提出，由于IC卡表存在着一个面向用户完全开放的插口，用户可用多种方法攻击IC卡而造成死机，数据混乱。此外由于受到成本限制，IC卡使用的密码容量有限，而容易解密，甚至出现伪造，为此电力部门曾专门指出"一户一表"不宜用IC卡表。所谓直接购电式予付费电能表，用户到供电或物业管理部门去买电，而供电或物业管理部门采用远控或手持售电机，将购电量直接注入到用户的电表内，用户表头可显示出购电数。当显示电量减到一定值时，可发出光（或声）报警，提示用户购电，否则，当用完电时及时断电。直接购电予付式表不仅用于电能表，同时也可用于水、气表等。它完全可取代IC卡式表，且售价也将低于IC卡表，具有很好的市场前景。三、集中式多用户全电子式电能表符合我国国情我国居民住宅或公寓多以楼房为主。一座楼一般含几个单元，而每个单元少者一般近十户、十几户，多者几十户。针对上述情况，为了便于抄表和用电管理，目前一些物业管理部门将多个单块表集中安装在楼梯间。这样简单的组合造成体积庞大、不美观又不经济。设计一种体积小、功能全又经济的集中式多用户全电子式电能表十分必要。这种集中式表一个单元、乃至一幢楼同用一块即可，但它又不是多个单表的简单组合。1、集中式多用户全电子电能表的结构、原理：下图是该种表的结构框图，它主要由每户电能计量单元、单片机系统和输出三个部分组成。接用户电电能脉冲红外通信远传抄表通信每户电能脉冲输出（1）每户电能计量单元：主要由电压、电流采样和专用电能表芯片（如BL0932B、ADE7755等）构成。它的任务是完成每个用户的用电量累积、存储，并同时将电量转换成相应的脉冲分别输出或送入单片机处理。户电能计量单元，集中安装在一个印刷电路板上，其面积比一个纸烟盒还小，每户一块，每户单独计量，互不影响。（2）单片机系统：它是一个智能数据采集处理和控制单元。整个系统安装在一个见方约200*80mm2的印刷电路板上。它的任务是接收并存储各用户电量，经处理后控制公用显示器，定时、轮流显示各户用（或剩余）电量，控制对外通信，完成抄表或远控等工作。（3）输出部分：主要包括公用显示器和对外通信、控制接口等。公用显示器轮流显示每户户号和电量，可24小时连续工作，用户随时可查看各自的用量情况。不难看出，上述集中式多用户电能表是集电子技术、计算机技术和通信技术相结合的高科技产品。它具有体积小、可容户数多（一块24户集中式多用户电能表其面积约为用单表简单集中安装的1/3），同时又具有"一户一表"的功能。值得提及的是，目前市场上还有一种类型的集中式多用户电子式电能表，其采样是每户分别进行，但每一户的用电量计算则由同一个芯片或单片机系统来完成。这类表无论从结构上还是从原理上来看，都不具备"一户一表"的功能。再一个问题是，每一户的用电能量计算都由同一的部件去完成，即每一户的用电量计算都要排队循环等待。这势必要造成用电计量的误差，户数越多，误差越大。2、技术指标、功能及合理选用：集中式多用户全电子式电能表的主要技术指标和单块全电子式电能表相当，而功能比单表强，性能价格比高于单表，由于篇幅关系，这里只介绍几点有关选用和使用的问题。（1）分路电能计量户数：有两种类型：一种是几户至几十户的表，这种表分嵌墙式（用于新建楼房）和外挂式（旧楼改造）两种，一般是一个单元装一块，安装在楼梯间。另一种是上百户以上的多用户柜式电能表。这类表专为学生公寓设计，根据当前高校学生公寓用电管理要求，这类表除具有远程自动抄表、予付费等功能外，它还可设计成具有负载任意限定和恶性负载识别能力。所谓恶性负载，是指电炉、电热垫等一类带隐患的用电器。对于这类用电器，电表能自动断电，以确保用电安全。（2）供电方式：有以下几种，可按需选用。①单相进线--单相、多户出线。②三相四线制进线--单相多户出线，即每相可接多户。要求每相所接户数尽量相等。③三相进线--三相多户出线，用户三相用电设备。④三相四线制进线--单、三相混合出线，其中三相出线可接三相用电电器，如中央空调，而单相出线主要用于照明和单相供电的电器。目前，这类用户逐渐增多，出线时要尽量考虑到三相负载平衡。（注：上述没考虑地线。）3、价格目前，市场上普通单相全电子式电能表（指只具有电能计量功能）额定电流在40安的，市场报价一般在80元左右；予付费IC卡式全电子电能表的市场报价均在250元~300元之间。若考虑到外表壳和空气开关（按六回路考虑），普通单相表的报价将近210元，而IC卡将近400元。集中式多用户全电子式电能表随着功能不同，所用空气开关有别其报价相差较大，现以19户为例，选用DZ47空气开关加外箱体，普通集中式带远抄的表平均每户报价约170元左右，带予付费的平均每户报价约在300元以下。综合上述，集中式多用户全电子式电能表，体积小、功能全、性能价格比高，符合我国国情，具有很大的市场潜力。

参考文献：

1、国家质量技术监督局文件："质技监局量发（2000）108号"

2、《电能表技术手册》中国计量出版社2000.8国家质量技术监督局计量司、中国计量出版社合编

3、《浅议集中式电能表的设计思想》电力需求侧带管理2001.2李卫东等编

4、《电子式电能表电网运行实践》电测与仪表2002年第八期吴小美

电子式范文篇2

三相异步电动机全压直接起动将产生过高的电动转矩与起动电流。直接影响接在该电网上电气设备的运行。全压起动的电动机容量愈大，供电变压器容量愈小时，这种影响愈显著。而在低压电网系统中，电动机容量大于75KW时，是不允许全压启动的，否则在起动瞬间大电流的冲击下，将引起电网电压的降低，影响到电网内其他电气设备的运转，电压的降低可能引起电动机本身的起动无法正常完成，严重时，电动机可能烧毁。同时，全压起动产生过高的起动冲击转矩将引起一系列的机械问题，如连接件损坏、电动机机座变形、传送带撕裂，齿轮或减速机损坏等，甚至会因水流对管道的冲击力（及反作用力）过大而产生严重的水锤效应损坏设备。因此必须设法改善电动机的起动过程，使电动机平滑无冲击的完成起动过程。

2电子式软启动器启动

电子式软启动器(以下称软启动器)采用微机控制技术，使启动电压和电流在计算机控制下，具有斜坡电压和限制电流的功能。利用斜坡电压和电流可设置多种启动方式，使受控电动机的电压及电流在预先设置的范围内，按转矩优化的加速曲线，完成整个启动过程，他的启动特性平滑，无冲击，实现了平缓启动。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。同时他还具备故障保护、节能和通讯等功能。可见，电子式软启动器是代替传统的降压启动的理想选择。

3电子式软启动器

3.1软启动器的工作原理

软起动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的电机启停控制装置。软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，如果需要，可以将软启动器切换到旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。

3.2软起动器运行特点

3.2.1能使电机起动电压以恒定的斜率平稳上升，起动电流小，对电网无冲击电流，减小负载的机械冲击。

3.2.2起动电压上升斜率可调，保证了起动电压的平滑性，起动电压可依据不同的负载在30%～70%Ue(Ue为额定电压)范围内连续可调。

3.2.3可以根据不同的负载设定起动时间。

3.3软启动器的启停方式

3.3.1斜坡升压软启动：这种启动方式最简单，不具备电流闭环控制，仅调整晶闸管导通角，使之与时间成一定函数关系增加。其缺点是没有限流，在电动机启动过程中，有时要产生较大的冲击电流使晶闸管损坏，对电网影响较大，实际很少应用。

3.3.2斜坡恒流软启动：该启动方式是在电机启动的初始阶段启动电流逐渐增加，当电流达到预先所设定的值后保持恒定，直至启动完毕。这种启动方式是应用得最多，尤其适用于风机、泵类负载的启动。

3.3.3阶跃启动：阶跃启动方式是在开机时以最短时间使启动电流迅速达到设定值，通过调节启动电流的设定值，可以达到快速启动的效果。

3.3.4脉冲冲击启动：在启动开始阶段，让晶闸管在很短的时间内以较大电流导通一段时间后回落，再按原设定值线性上升，连入恒流启动。此方法在一般负载中较少应用，适用于重载并需克服较大静摩擦的启动场合。

3.3.5软停车：软起动器可以使软停车过程中的输出电压逐渐减小，从而在停车过程中提供一个平滑递减的输出转矩。这样可以使停车的时间延长，减小负载停车时的机械冲击。

4应用软启动器应考虑的问题

4.1低压软启动柜电气接线与元件排列软启动器在配电柜内的电气接线，要作到主接线简短不交叉，便于铜排连接。软启动器带旁路接触器的控制回路，旁路接触器应安装在软启动器的的两侧或背面，不受其发热元件的影响。软启动器与控制柜边壁及其他元件间距要求大于等于100mm，方便软启动器散热。

4.2软启动器选型低压软启动器的选型还要考虑设备现场的电网容量、设备启动负荷轻重、启动频繁程度等具体条件。一般情况下对于轻启动载荷的设备，如不许带载启动的水泵类、压缩机、短距离皮带机等，可选择斜坡电压型或限流型软启动器。这类启动负载较轻的设备可以根据电动机额定功率选择软启动器，即选用样本规定的相同容量的软启动器就能满足需要。对于重启动负载的设备，如大型风机、破碎机、需要带载启动的渣浆泵和长距离皮带机启动负荷比较重的设备，尤其功率比较大的设备(110kW以上)，可选用具有限流功能的突跳加斜坡电压型或转矩控制型软启动器。这类启动负载较重的设备建议选择比电动机额定功率大一个或二个规格的软起动器。

电子式范文篇3

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/T17215-1998《1级和2级静止式交流有功电度表》、DL/T614-1997《多功能电能表》和DL/T645—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uPD78P0338。该款单片机为120脚QFP封装,单片集成有60KBFlash、一个异步通信串行口、40x4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TSOPl838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。

本电能表为便于用户抄表,设计有红外本地抄表和RS-485集中抄表两种串行抄表方式,因为uPD78F0338仅有一个串口,故通信电路设计时采用串口复用技术。由9012、9014和若干电阻等器件组成互补开关,由MCU的一个I/O口来控制红外和RS-485通信方式的切换,如图2所示。

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引脚及其电路图如图3所示。

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,IVPl、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。

多功能电能表的软件设计

数据结构设计

多功能电能表涉及的数据类型种类繁多。按字节分包括单字节、双字节、三字节、四字节和六字节等,按表征的意义分有时间、时刻、电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、次数、功率因数、门限、状态字、系数、表号等。复杂的数据类型对数据结构的设计提出了较高的要求,本实现方案通过采用多种数据寻址方式和多种类型存储器较好地解决了这一问题。

数据结构设计要点

系统的数据存放方式有:内部ROM、RAM和外挂EEPROM。

内部ROM用来存放大量的常数表格,RAM用于存放临时变量和堆栈,本方案需要2.5KB左右的RAM,串行EEPROM则存储各种用户电量数据和设表参数,通过12C总线与CPU交换数据,电能表按设计需求的最大要求大约需要250KB的EEPROM,本方案采用8片256位EEPROM通过级联来实现。

数据寻址方式

EEPROM数据访问采用两种方式;直接地址访问,通过数据的EEPROM地址直接读写数据;数据ID寻址,通过数据的编码读写数据。

通信口复用功能设计

红外通信和RS-485共用一个串行口(RxD/TxD)通信,由于串行口通信开始都有一低电平位(0),因此将红外接收端(与485接收端用一三极管隔开)引到一中断引脚INTP1,通过其引发的中断可判断串行口数据是否来自红外。发送时按时应方式发送,使其不互相干扰。由于红外通信和遥控接收用同一接收管,因此在判断红外来源的中断中启动定时器INTTM4检测红外接收端,如果检测到脉冲宽度为9ms或0.56ms,则判断为红外遥控,并根据定时检测遥控编码;否则判断为红外产生的串行口接收中断,并将定时检测关闭。

红外38.4kHz调制信号由CPU内部分频输出(P05/PCL)。f=fx/27=4.9152/128=38.4kHz。

因红外发送字节之间可选有15～20ms的延时,而485通信则不需要延时。数据发送在发送中断中进行,红外通信在发送操作后立即关闭发送中断允许,待延时时间到后再允许发送中断。

多功能表程序流程图

电子式范文篇4

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/T17215-1998《1级和2级静止式交流有功电度表》、DL/T614-1997《多功能电能表》和DL/T645—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uPD78P0338。该款单片机为120脚QFP封装,单片集成有60KBFlash、一个异步通信串行口、40x4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TSOPl838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。

本电能表为便于用户抄表,设计有红外本地抄表和RS-485集中抄表两种串行抄表方式,因为uPD78F0338仅有一个串口,故通信电路设计时采用串口复用技术。由9012、9014和若干电阻等器件组成互补开关,由MCU的一个I/O口来控制红外和RS-485通信方式的切换,如图2所示。

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引脚及其电路图如图3所示。

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,IVPl、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。

多功能电能表的软件设计

数据结构设计

多功能电能表涉及的数据类型种类繁多。按字节分包括单字节、双字节、三字节、四字节和六字节等,按表征的意义分有时间、时刻、电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、次数、功率因数、门限、状态字、系数、表号等。复杂的数据类型对数据结构的设计提出了较高的要求,本实现方案通过采用多种数据寻址方式和多种类型存储器较好地解决了这一问题。

数据结构设计要点

系统的数据存放方式有:内部ROM、RAM和外挂EEPROM。

内部ROM用来存放大量的常数表格,RAM用于存放临时变量和堆栈,本方案需要2.5KB左右的RAM,串行EEPROM则存储各种用户电量数据和设表参数,通过12C总线与CPU交换数据,电能表按设计需求的最大要求大约需要250KB的EEPROM,本方案采用8片256位EEPROM通过级联来实现。

数据寻址方式

EEPROM数据访问采用两种方式;直接地址访问,通过数据的EEPROM地址直接读写数据;数据ID寻址,通过数据的编码读写数据。

通信口复用功能设计

红外通信和RS-485共用一个串行口(RxD/TxD)通信,由于串行口通信开始都有一低电平位(0),因此将红外接收端(与485接收端用一三极管隔开)引到一中断引脚INTP1,通过其引发的中断可判断串行口数据是否来自红外。发送时按时应方式发送,使其不互相干扰。由于红外通信和遥控接收用同一接收管,因此在判断红外来源的中断中启动定时器INTTM4检测红外接收端,如果检测到脉冲宽度为9ms或0.56ms,则判断为红外遥控,并根据定时检测遥控编码;否则判断为红外产生的串行口接收中断,并将定时检测关闭。

红外38.4kHz调制信号由CPU内部分频输出(P05/PCL)。f=fx/27=4.9152/128=38.4kHz。

因红外发送字节之间可选有15～20ms的延时,而485通信则不需要延时。数据发送在发送中断中进行,红外通信在发送操作后立即关闭发送中断允许,待延时时间到后再允许发送中断。

多功能表程序流程图

电子式范文篇5

关键词：电子表机械表电能表性能选用

0引言

经常使用的电能表有两种：一种是感应式机械电能表，它是利用三个不同空间和相位的磁通建立起来的交变移进磁场，在这个磁场的作用下，转盘上产生了感应电流，根据楞次定律，这个感应电流使得转盘总是朝一个方向旋转。转盘的转动经蜗杆传递到计数器，累计转盘的转数，从而达到计量电能的目的。另一种是电子式电能表，它是利用电流和电压作用于固态电子器件而产生瓦时输出量的电能计量仪表。

1电子表与机械表的缺点比较

1.1机械表存在以下缺点：①使用的制动阻尼磁铁受温度影响较大，高温状态下容易失磁，使得表计走慢，给供电部门造成电能损失；②机械式电能表由于受磁场对称性和发热影响，容易发生潜动即空走；③感应式电能表在轻负荷运行时，往往出现过补偿现象。

1.2电子表存在以下缺点：①生产技术有待于进一步提高；②价格较贵；③对外部环境要求较高等。

2电子表与机械表的性能比较

2.1线性动态范围与计量准确度：由于电子表的采样元件、A/D变换元件、放大电路等的线性好，使得电子表的线性动态范围较大，适应性很强。机械表的线性动态范围小，原因是非线性因素太多，当用电量变化很大时计量精度将受到很大影响。

2.2灵敏度：电子表的电子线路本身灵敏度极高，可比机械表高一个数量级，而且可以长时间保持这种高灵敏度。机械表的机械摩擦阻力是原理性的问题目前无法克服，特别是在低转速时，机械摩擦力接近静态摩擦力，数值明显提高，因而计量漏洞将增大，长时间工作后尤其如此。

2.3功耗：由于电子表采用的CMOS元件自身功耗很小，例如一只单相电子表的每月功耗约为0.3～0.5kWh，机械表的功耗每月0.8～1kWh。

2.4防窃电效果：由于电子线路内部在设计上很容易实现对付各种窃电行为防范措施，因此电子表在防窃电功能上要比机械表强得多。

2.5稳定性：电子表总体的稳定性很好，用户在安装前可以实现免调，工作中的调校周期也可以大大延长，从而节省了人工。机械表因采用机械转动方式工作，摩擦力不稳定，因此稳定性与电子表相比显得较差，经运输后准确度就可能超差，在安装之前必须重新调校。

2.6精度：电子表电路中的A/D变换器的精度可达2-14以上，因此分辩力和精度很高，可以设计0.5级以上的高精度电能表。机械表由于采用磁路结构非线性失真大，一致性差，因此要采用各种补偿机构，采用补偿机构又降低了稳定性，也不利于生产使用中的调校。

3感应式电能表突出的问题

感应式电能表已有100多年的历史，当前突出的问题是：

3.1合格率低，超差严重。

3.2偷窃电现象严重：感应式电能表由于电流、电压接线端子外露，很容易采用改接线或倒表手段进行偷窃电，这是包括我国在内的发展中国家普遍存在的严重问题。

3.3抄表方式单一落后：感应式电能表采用的是人工登门手工抄表，随着电能表的数量增加，抄表、核算的工作量越来越大。

4全电子式电能表的类型及其合理选用

全电子式电能表是通过对用户供电电压和电流实时采样，采用专用的电能表集成电路，对采样电压和电流信号进行处理并相乘转换成与电能成正比的脉冲输出显示。

4.1两种采样方式的全电子式电能表比较当前电子式电能表对用户用电采样方式主要有两种形式。一种是用互感器采样，另一种为直接采样。采用互感器采样即利用电压互感器和电流互感器分别来采集用户的电压信号和电流信号；直接采样则是用热稳定性高的电阻分压网络来取得电压信号，而用电阻温度系数非常小的锰铜片进行电流直接采样。

4.2电子式多费率电能所谓多费率电能表也称复费率电能表或称之为分时计量电能表。它是根据每天用电的峰、平、谷的实际情况，分时段地进行计量，以作为分时电价结算的依据。

4.3电子式电能表的抄表方式全电子式电能表的抄表方式主要有以下几种：①人工抄表：根据表头显示进行抄表。②手持红外抄表器抄表：手持红外抄表器抄表它是一个带有红外收发的单片机控制系统。③远距离自动抄表系统：所谓远距离自动抄表系统是指管理人员可以坐在远距表的办公室里，应用微机通过专用线、无线、电力线、光纤等做为通道，进行抄表和用电管理。

4.4全电子式予付费电能表所谓网络购电式予付费电能表，用户到供电或物业管理部门去买电，而供电或物业管理部门采用远控或手持售电机，将购电量直接注入到用户的电表内，用户表头可显示出购电数。当显示电量减到一定值时，可发出光报警，提示用户购电，否则，当用完电时及时断电。

5集中式多用户全电子式电能表符合我国国情

我国居民住宅或公寓多以楼房为主。一座楼一般含几个单元，而每个单元少者一般近十户、十几户，多者几十户。

5.1集中式多用户全电子电能表的结构、原理。

5.1.1每户电能计量单元：主要由电压、电流采样和专用电能表芯片构成。它的任务是完成每个用户的用电量累积、存储，并同时将电量转换成相应的脉冲分别输出或送入单片机处理。

5.1.2单片机系统：它是一个智能数据采集处理和控制单元。整个系统安装在一个见方约200*80mm2的印刷电路板上。它的任务是接收并存储各用户电量，经处理后控制公用显示器，定时、轮流显示各户用电量，控制对外通信，完成抄表或远控等工作。

5.1.3输出部分：主要包括公用显示器和对外通信、控制接口等。公用显示器轮流显示每户户号和电量，可24小时连续工作，用户随时可查看各自的用量情况。

5.2技术指标、功能及合理选用：集中式多用户全电子式电能表的主要技术指标和单块全电子式电能表相当，而功能比单表强，性能价格比高于单表，由于篇幅关系，这里只介绍几点有关选用和使用的问题。

5.2.1分路电能计量户数：有两种类型：一种是几户至几十户的表，这种表分嵌墙式和外挂式两种，一般是一个单元装一块，安装在楼梯间。另一种是上百户以上的多用户柜式电能表。这类表专为学生公寓设计，根据当前高校学生公寓用电管理要求，这类表除具有远程自动抄表、予付费等功能外，它还可设计成具有负载任意限定和恶性负载识别能力。

5.2.2供电方式：有以下几种，可按需选用。①单相进线——单相、多户出线。②三相四线制进线——单相多户出线，即每相可接多户。要求每相所接户数尽量相等。③三相进线——三相多户出线，用户三相用电设备。④三相四线制进线——单、三相混合出线，其中三相出线可接三相用电电器。

6把好几个关，确保电能表计量准确性

电能表是供电企业与用户进行电能交易的一杆秤，这杆秤的准确与否直接关系到供电企业与用户的切身利益，因此，为了保证这杆秤的准确性，保证国家和用户的利益不受损害，我认为应在电能表的采购、校验、服务等方面把好以下几道关：

6.1严把采购入库关：在选购电能表时必须考虑生产厂家的生产条件、产品生产时间、质量保证体系、现场运行故障率等因素。

6.2把好检测校验关：对于待装的电能表，必须保证其首次检验合格率、走字合格率达到100%。

6.3搞好优质服务和监督关：应通过设立行风监督员的办法，加强行风监督。通过定期走访用户，听取用户意见等方式来做好各项工作。

6.4把好安装关：鉴于电子式电能表对周围环境的要求较高，因此，在安装时应注意避免太阳直射，最好集中安装在表箱内，城镇集中小区可大批安装使用这种电能表。

7结束语

当今，电能已成为最重要的能源，在市场经济下，人们对电能的计量要求准确度要高，使用寿命要求长，而对用电的管理要求实现智能化、自动化。全电子式电能表，取代传统的感应式电能表已势在必行。只有把好这些关，才能保证电能计量装置的准确性，从而确保供电企业和用户的利益不受损失。这对于树立供电企业的良好形象也有一定的现实意义。

参考文献：

电子式范文篇6

1.1机械表存在以下缺点：①使用的制动阻尼磁铁受温度影响较大，高温状态下容易失磁，使得表计走慢，给供电部门造成电能损失；②机械式电能表由于受磁场对称性和发热影响，容易发生潜动即空走；③感应式电能表在轻负荷运行时，往往出现过补偿现象。

1.2电子表存在以下缺点：①生产技术有待于进一步提高；②价格较贵；③对外部环境要求较高等。

2电子表与机械表的性能比较

2.1线性动态范围与计量准确度：由于电子表的采样元件、A/D变换元件、放大电路等的线性好，使得电子表的线性动态范围较大，适应性很强。机械表的线性动态范围小，原因是非线性因素太多，当用电量变化很大时计量精度将受到很大影响。

2.2灵敏度：电子表的电子线路本身灵敏度极高，可比机械表高一个数量级，而且可以长时间保持这种高灵敏度。机械表的机械摩擦阻力是原理性的问题目前无法克服，特别是在低转速时，机械摩擦力接近静态摩擦力，数值明显提高，因而计量漏洞将增大，长时间工作后尤其如此。

2.3功耗：由于电子表采用的CMOS元件自身功耗很小，例如一只单相电子表的每月功耗约为0.3～0.5kWh，机械表的功耗每月0.8～1kWh。

2.4防窃电效果：由于电子线路内部在设计上很容易实现对付各种窃电行为防范措施，因此电子表在防窃电功能上要比机械表强得多。

2.5稳定性：电子表总体的稳定性很好，用户在安装前可以实现免调，工作中的调校周期也可以大大延长，从而节省了人工。机械表因采用机械转动方式工作，摩擦力不稳定，因此稳定性与电子表相比显得较差，经运输后准确度就可能超差，在安装之前必须重新调校。

2.6精度：电子表电路中的A/D变换器的精度可达2-14以上，因此分辩力和精度很高，可以设计0.5级以上的高精度电能表。机械表由于采用磁路结构非线性失真大，一致性差，因此要采用各种补偿机构，采用补偿机构又降低了稳定性，也不利于生产使用中的调校。

3感应式电能表突出的问题

感应式电能表已有100多年的历史，当前突出的问题是：

3.1合格率低，超差严重。

3.2偷窃电现象严重：感应式电能表由于电流、电压接线端子外露，很容易采用改接线或倒表手段进行偷窃电，这是包括我国在内的发展中国家普遍存在的严重问题。

3.3抄表方式单一落后：感应式电能表采用的是人工登门手工抄表，随着电能表的数量增加，抄表、核算的工作量越来越大。

4全电子式电能表的类型及其合理选用

全电子式电能表是通过对用户供电电压和电流实时采样，采用专用的电能表集成电路，对采样电压和电流信号进行处理并相乘转换成与电能成正比的脉冲输出显示。

4.1两种采样方式的全电子式电能表比较当前电子式电能表对用户用电采样方式主要有两种形式。一种是用互感器采样，另一种为直接采样。采用互感器采样即利用电压互感器和电流互感器分别来采集用户的电压信号和电流信号；直接采样则是用热稳定性高的电阻分压网络来取得电压信号，而用电阻温度系数非常小的锰铜片进行电流直接采样。

4.2电子式多费率电能所谓多费率电能表也称复费率电能表或称之为分时计量电能表。它是根据每天用电的峰、平、谷的实际情况，分时段地进行计量，以作为分时电价结算的依据。

4.3电子式电能表的抄表方式全电子式电能表的抄表方式主要有以下几种：①人工抄表：根据表头显示进行抄表。②手持红外抄表器抄表：手持红外抄表器抄表它是一个带有红外收发的单片机控制系统。③远距离自动抄表系统：所谓远距离自动抄表系统是指管理人员可以坐在远距表的办公室里，应用微机通过专用线、无线、电力线、光纤等做为通道，进行抄表和用电管理。

4.4全电子式予付费电能表所谓网络购电式予付费电能表，用户到供电或物业管理部门去买电，而供电或物业管理部门采用远控或手持售电机，将购电量直接注入到用户的电表内，用户表头可显示出购电数。当显示电量减到一定值时，可发出光报警，提示用户购电，否则，当用完电时及时断电。

5集中式多用户全电子式电能表符合我国国情

我国居民住宅或公寓多以楼房为主。一座楼一般含几个单元，而每个单元少者一般近十户、十几户，多者几十户。

5.1集中式多用户全电子电能表的结构、原理。

5.1.1每户电能计量单元：主要由电压、电流采样和专用电能表芯片构成。它的任务是完成每个用户的用电量累积、存储，并同时将电量转换成相应的脉冲分别输出或送入单片机处理。

5.1.2单片机系统：它是一个智能数据采集处理和控制单元。整个系统安装在一个见方约200*80mm2的印刷电路板上。它的任务是接收并存储各用户电量，经处理后控制公用显示器，定时、轮流显示各户用电量，控制对外通信，完成抄表或远控等工作。

5.1.3输出部分：主要包括公用显示器和对外通信、控制接口等。公用显示器轮流显示每户户号和电量，可24小时连续工作，用户随时可查看各自的用量情况。

5.2技术指标、功能及合理选用：集中式多用户全电子式电能表的主要技术指标和单块全电子式电能表相当，而功能比单表强，性能价格比高于单表，由于篇幅关系，这里只介绍几点有关选用和使用的问题。

5.2.1分路电能计量户数：有两种类型：一种是几户至几十户的表，这种表分嵌墙式和外挂式两种，一般是一个单元装一块，安装在楼梯间。另一种是上百户以上的多用户柜式电能表。这类表专为学生公寓设计，根据当前高校学生公寓用电管理要求，这类表除具有远程自动抄表、予付费等功能外，它还可设计成具有负载任意限定和恶性负载识别能力。

5.2.2供电方式：有以下几种，可按需选用。①单相进线——单相、多户出线。②三相四线制进线——单相多户出线，即每相可接多户。要求每相所接户数尽量相等。③三相进线——三相多户出线，用户三相用电设备。④三相四线制进线——单、三相混合出线，其中三相出线可接三相用电电器。

6把好几个关，确保电能表计量准确性

电能表是供电企业与用户进行电能交易的一杆秤，这杆秤的准确与否直接关系到供电企业与用户的切身利益，因此，为了保证这杆秤的准确性，保证国家和用户的利益不受损害，我认为应在电能表的采购、校验、服务等方面把好以下几道关：

6.1严把采购入库关：在选购电能表时必须考虑生产厂家的生产条件、产品生产时间、质量保证体系、现场运行故障率等因素。

6.2把好检测校验关：对于待装的电能表，必须保证其首次检验合格率、走字合格率达到100%。

6.3搞好优质服务和监督关：应通过设立行风监督员的办法，加强行风监督。通过定期走访用户，听取用户意见等方式来做好各项工作。

6.4把好安装关：鉴于电子式电能表对周围环境的要求较高，因此，在安装时应注意避免太阳直射，最好集中安装在表箱内，城镇集中小区可大批安装使用这种电能表。

7结束语

当今，电能已成为最重要的能源，在市场经济下，人们对电能的计量要求准确度要高，使用寿命要求长，而对用电的管理要求实现智能化、自动化。全电子式电能表，取代传统的感应式电能表已势在必行。只有把好这些关，才能保证电能计量装置的准确性，从而确保供电企业和用户的利益不受损失。这对于树立供电企业的良好形象也有一定的现实意义。

参考文献：

[1]李卫东.《浅议集中式电能表的设计思想》.北京：2001.5.

[2]吴小美.《电子式电能表电网运行实践》.北京：2002.8.

电子式范文篇7

在整个采样值传输时序分布结构当中，MU中对于采样信号进行数字化处理过程当中时延问题能够借助于信号调理时延予以处理，在此基础产生A/D转换过程中的时延问题。这一时延在经过FIR滤波器群延时处理之后会生成与MU采样信号数字化处理时延相对应的数据处理时延，并在以太网控制器进行信号发送以及报文传输的过程当中产生与之相对应的时延。从这一角度上来说，在电力系统各类型设备电压及电流信号自产生直至处理完成的全过程当中，高阶FIR滤波器装置所对应的群延时问题是数据时延问题最为严重的一个阶段。假定整个数据采样周期的时间设定为50us，与之相对应的一般性64阶结构FIR滤波器装置所涉及到的群延时间则表现为1.5ms以上。从这一角度上来说，仅仅依赖于传统意义上的插值运算是无法针对电流及电压信号在采集、传输至处理全过程中所产生时延问题予以有效控制及补偿的。在这一背景作用之下，应当采取一种特殊的两极同步处理方式，即首先借助于数字移相器装置针对相位滞后信号进行前移处理，进而在应用动态化二次拉格朗日插值计算的方式实现这部分滞后信号的精确性相位同步处理。在这一过程当中，需要重点关注如下两个方面的问题。

（1）首先，在数字移相器进行滞后信号

迁移处理以及相位均衡的过程当中，由阻容网络以及运算放大器装置所构成的整个超前移相很明显，模拟移相器连续传递函数的取值同图1中所示的电阻值R以及C均存在密切关系。基于以上分析，通过对拉普拉斯变换复变量参数的引入与替代处理能够获取与系统连续信号对应模拟角频率以及拉普拉斯变换复变量虚部参数相关的移相器频率特性传递函数。在针对相拼特性进行深入分析的过程当中不难发现，图1中整个模拟移相器在进行数据同步处理过程当中所表现出的移相读数始终维持在0°~180°范围之内。进而通过对校正系数的调节与计算，能够在均方差最小原则的处理作用之下获取频域方差函数作用之下个点的min参数，最终能够获取数字同步处理中所需要的全通滤波器最优化解。

（2）其次，借助于插值重采样作业方式

实现整个电子式互感器中传输数据的同步处理是现阶段应用比较普遍的一种处理方式。MU能够兼容接受PPS或是B格式码。与此同时，FPGA支持下的数据同步模块能够将间隔时间在1s范围之内的同步脉冲头进行均匀分割处理，并形成均匀性的4000个时间片。以上每个时间片的开始位置均与一个独立的同步采样脉冲信号相对应。在此基础之上，能够将此过程中所获取的同步采样脉冲信号作为基准参数并进行插值处理，借助于此种方式实现良好的采样同步。特别值得注意的一点在于：为确保信号带宽能够在数字同步处理过程当中得到有效拓展，并实现对混叠误差的有效控制，需要在高压采集板运行过程当中引入采样技术，同时在MU当中设计有抽取滤波器装置，实现对采样频率的有效恢复。从某种程度上来说，建立在动态化二次拉格朗日差值运算基础之上的差值分析能够实现4抽1模式的滤波抽取与差值计算。

2电子式互感器数字通信技术分析

结合信息模型分层分类思想方式，建立在IECE标准配置基础之上的MU服务器基本模型结构示意图。从该MU服务器基本模型结构示意图当中不难发现：MU服务器模型在应用过程当中将所涉及到的12路采集信号进行了两路数据集的分配，与之相对应的是差异性的采样值控制块绑定。在当前技术条件支持下，考虑到IEC标准配置对于测量值的发送以及保护值的发送要求存在一定的差异性，因此要求采样值控制块能够实现对与之相对应电流信号以及电压信号的集中式发送。实践研究结果表明：在基于这一MU服务器模型应用之下所表现出的数据信号集中式发送速率基本可以达到平均每秒4kbit单位。基于以上分析，在数字通信技术应用过程特别需要关注的是对分布式采样值控制块的构建。在当前技术条件支持下，采样值控制块读写操作以及报文传输操作这两者之间存在着本质性的差异性。报文传输操作能够直接实现与以太网的连接，在简化了操作步骤的同时使得报文传输的实时性要求较高。而对于采样值控制块而言，其从本质上来说属于全部A协议集与T协议集的映射，在MMS当中属于复杂度最高的模块。但在远程控制功能以及在线监测功能的作用之下，采样值控制块的应用对于数字通信的实时性要求角度。在此基础之上应当构建的IED对象与MMS对象之间的所表现出映射关系为。

3结束语

电子式范文篇8

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/T17215-1998《1级和2级静止式交流有功电度表》、DL/T614-1997《多功能电能表》和DL/T645—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uPD78P0338。该款单片机为120脚QFP封装,单片集成有60KBFlash、一个异步通信串行口、40x4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TSOPl838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。

本电能表为便于用户抄表,设计有红外本地抄表和RS-485集中抄表两种串行抄表方式,因为uPD78F0338仅有一个串口,故通信电路设计时采用串口复用技术。由9012、9014和若干电阻等器件组成互补开关,由MCU的一个I/O口来控制红外和RS-485通信方式的切换,如图2所示。

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引脚及其电路图如图3所示。

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,IVPl、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。

多功能电能表的软件设计

数据结构设计

多功能电能表涉及的数据类型种类繁多。按字节分包括单字节、双字节、三字节、四字节和六字节等,按表征的意义分有时间、时刻、电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、次数、功率因数、门限、状态字、系数、表号等。复杂的数据类型对数据结构的设计提出了较高的要求,本实现方案通过采用多种数据寻址方式和多种类型存储器较好地解决了这一问题。

数据结构设计要点

系统的数据存放方式有:内部ROM、RAM和外挂EEPROM。

内部ROM用来存放大量的常数表格,RAM用于存放临时变量和堆栈,本方案需要2.5KB左右的RAM,串行EEPROM则存储各种用户电量数据和设表参数,通过12C总线与CPU交换数据,电能表按设计需求的最大要求大约需要250KB的EEPROM,本方案采用8片256位EEPROM通过级联来实现。

数据寻址方式

EEPROM数据访问采用两种方式;直接地址访问,通过数据的EEPROM地址直接读写数据;数据ID寻址,通过数据的编码读写数据。

通信口复用功能设计

红外通信和RS-485共用一个串行口(RxD/TxD)通信,由于串行口通信开始都有一低电平位(0),因此将红外接收端(与485接收端用一三极管隔开)引到一中断引脚INTP1,通过其引发的中断可判断串行口数据是否来自红外。发送时按时应方式发送,使其不互相干扰。由于红外通信和遥控接收用同一接收管,因此在判断红外来源的中断中启动定时器INTTM4检测红外接收端,如果检测到脉冲宽度为9ms或0.56ms,则判断为红外遥控,并根据定时检测遥控编码;否则判断为红外产生的串行口接收中断,并将定时检测关闭。

红外38.4kHz调制信号由CPU内部分频输出(P05/PCL)。f=fx/27=4.9152/128=38.4kHz。

因红外发送字节之间可选有15～20ms的延时,而485通信则不需要延时。数据发送在发送中断中进行,红外通信在发送操作后立即关闭发送中断允许,待延时时间到后再允许发送中断。

多功能表程序流程图

电子式范文篇9

关键词：应用电子式；电流互感器；变压器差动保护研究

我国一直致力于民生事业的建设，随着科技的发展，电力已经成为了人们日常生活中不可或缺的必需物，而在电力输送过程中电流互感器以及变压器等继电器的存在是保障电流等电信号满足人们日常所需的关键，这也是由于目前所采用的继电器多为电磁式互感器，而而这种互感器极易受到外界影响，进而影响电力的正常输送，而无论城乡电网还是低级电网随着时间的推移都逐渐出现饱和的趋势，而电子式电流互感器的出现对于饱和的电信号有着重要作用。

1电子式电流互感器综述

虽然电子式电流互感器在解决电流等电信号饱和上有着得天独厚的优势，但是不可否认由于电子式电流互感器出现的时间较晚，使得绝大多数人员依旧采用传统的电磁式互感器，所以为了推动电子式电流互感器的使用，就必须对其有一定的了解。1.1电子式电流互感器的概念。随着信息化脚步的加快，目前社会上的绝大多数的仪器都在朝智能化的方向迈进，以期望能在解放劳动力的同时提高工作效率，毫无疑问，变电站的危险性相对较高，因此当前一部分智能变电站的出现使得电力中转更为便捷，但是传统的电磁式互感器极易受到影响，损耗了大亮的电信号，因此电子式电流互感器的出现使得智能变电站更为符合时代的发展，这主要是由于相对于传统的互感器，电子式电流互感器具有体积小，重量轻，绝缘材料简单，动态范围较宽，无磁饱和现象，数字量、模拟量输出均可，且二次输出可开路，但是温度对其影响较大。目前社会上广泛使用的电子式电流互感器包括应用电子式电流互感器以及光学互感器。1.2电子式电流互感器工作原理。电子式电流互感器之所以能快速的代替传统的电磁式互感器的原因正是由于其所具有的特点，同样也离不开电子式电流互感器的工作原理。电子式电流互感器的工作原理包括：罗氏线圈原理、低功率小铁心线圈原理、电阻分压原理、阻容分压原理以及串联感应分压原理，其中罗氏线圈原理是通过电磁感应定律算出导体的电动势，从而调节线圈，进而使得互感器更为合理、科学；而低功率小铁心线圈原理则是算出电路中的电功率，从而调节小铁心线圈，进而提高互感器的电流调节作用；电阻分压原理利用电阻并联的方法对工作中的电子式电流互感器进行差动保护；而阻容分压则是通过为了降低过高电压通过的可能性，进而避免短路的情况出现，从而起到保护变压器的作用；串联感应分压器原理就是将多种不同级的电抗器串联在电路中，从而根据反馈的电信号合理的尽心线圈设置，从而保障电子式电流互感器的工作。

2应用电子式电流互感器的变压器差动保护的必要性

显然，正是由于电子式电流互感器的优点使得传统的电磁式互感器的应用价值受到了威胁，尤其是在全面智能化的未来，但是即便如此也需要对电子式电流互感器采取一定的措施进行保护，这是由于尽管电子式电流互感器尽管不具备磁饱和现象影响电力信号的传输，但是却极易受到温度的影响，也就是说如果通过的电子式电流互感器的电压或电流过高轻则损耗电力，重则会产生危险，所以为了保障电子式电流互感器能够正常的工作，有必要对应用电子式电流互感器进行变压器差动保护。

3变压器差动保护的研究现状

正是由于变压器差动保护对于电子式电流互感器的工作正常有着十分重要的作用，所以必须对差动保护原理有一定的了解，并了解当前电子式电流互感其以及差动保护的现状。3.1差动保护原理分析。由于差动保护的原理简单并且上手容易，所以被广泛的应用在各大变电站电力保护中，是十分重要的电力运输保护原理。一般所采用的差动保护分为全电流差动保护以及基于故障分量的电流差动保护，主要通过对比不同级别的电压侧得电流，一般情况下智能变电站所采用的是三相变压器差动保护相位补偿方式，通过对不对等的电流进行处理，令两侧的电流差为零，但是这种差动保护方式并不能体现出电子式电流互感器的使用优点，所以必须对其进行改善。3.2电子式电流互感器变压器差动保护的原理分析。电子式电流互感器与传统的电磁互感器之间最大的不同的就是当遇到系统障碍时，电子式电流互感器不会遇到饱和的问题，所以仅仅是简单的采用传统的差动保护原理是不足以体现出电子式电流互感器的应用价值的，所以必须对变压器差动保护进行改善，现在所采用的电子式电流互感器变压器差动保护原理包括差动保护整合算式以及运行过程中的差动保护方案，前者通过对互感器差动保护中的电流进行运算，确定保护条件，从而得出额定电压，进而最大程度的保障电子式电流互感器的工作安全以及工作效率，而后者则是为了使差动保护的效率提高而提出的运行方案，这是由于在电子式电流互感器工作期间可能会出现意外的情况影响其工作，所以在此过程中必须根据电子式电流互感器的工作原理，进行合理的运算，得出其工作过程中的电力参数，进而帮助工作人员合理的调节线圈的大小，使其满足电子式电流互感器的差动保护要求，同时也可以根据电子电流互感器的差动保护特性进行及时的调节，从而提高电子式电流互感器的差动保护效率，进而保证电子式电流互感器的工作质量。

4应用电子式电流互感器的变压器差动保护情况

如今应用电子式电流互感器的使用范围越来越广，而为了保障电子式电流互感器的工作效率以及工作质量，对其进行变压器差动保护是十分必要，更遑论，但是当今社会对于继电器的保护装置的研究十分重视，但是由于电子式电流互感器的出现较短，且又需要其能在商业化应用中具有更高的价值，就必须对电子式电流互感器的变压器差动保护提出更高的要求，应用电子式电流互感器在工作过程中由于损耗等问题不同级别的电流量是时刻变化的，而这在动态保护方案中虽然也被考虑到，但是却由于信息采集不到位而导致电子式电流互感器的工作出现问题，因此必须同步采样，保障两侧的电力信息能最大化的同步，可采用GPS硬件时钟法，最大化的实现全电站的样本采集的同步化，除此之外，必须对电子式电流互感器进行多次分析及时的发现差动保护的漏洞，进而针对解决，同时也要对差动保护进一步的研究，从而保证电子式电流互感器的工作质量。

综上所述，随着社会的变迁，时代的发展，智能化的变电站会最大化的保障人们日常对电力的需求，也能解放劳动力，但是电磁式互感器却并不适用于智能变电站，因此为了提高智能变电站的商业价值，必须推进应用电子式电流互感器的普及以及使用。而电子式电流互感器的优点时期成为了炙手可热的新一代传感器，因此对其进行变压器差动保护具有十分重要的作用。

作者:臧红波 管志岳 单位:1.无锡职业技术学院 2.宝克(无锡）测试设备有限公司

参考文献

电子式范文篇10

在图1中，如果一次传感器不需要一次变换器，而是依靠光纤传输系统即可将光测量信息输出，即依据光学原理传感，那么，此类电子互感器划分和归属于无源型电子互感器。相反，如果一次变换器是在整个信息传输过程中需要一次电源供电，并且是由电子部件构成的，那么此类电子互感器则划分和归属于有源型电子互感器。[2]

2电子互感器在智能电网中的使用情况分析研究

电子互感器生产使用技术的日臻成熟和完善，使得电子式互感技术在不同类型的电压等级变电站中得到极大的认可和广泛的投入运行。电子互感器在几年之前已经投入运用到110kV以下的变电站中；在220kV以上的变电站中，已经逐步实现了由常规互感器和电子互感器比列挂网运行转移过渡到电子互感器单独运行的使用模式。例如已经投入运行的江苏西泾220kV智能变电站、吉林长南500kV智能变电站、陕西延安750kV智能变电站等试运行变电站中都采用了各种类型相结合的电子互感器。目前，我国已经投入运行使用的电子互感器与GIS设备结合安装使用的类型有如下几种。(1）将有源型电子电流互感器与隔离开关组合安装应用。具体实施步骤是将电子式电流互感器安装在隔离开关的底座上，这样就由隔离开关来承受电子互感器的重量。此种组合安装使用方式能够在很大程度上压缩减小配电装置的间隔纵向尺寸，因而能够减少变电站的面积。(2）将有源型电子电流互感器安装在GIS组合器的SF6气室内；有源型电子互感器采用悬挂安装的方式，并将电子互感器与高压电极相链接使用。(3）有源型电子式电流互感器、电子电压互感器组合设备布置安装于GIS高压气室内部。(4）全纤电子电流互感器与GIS组合安装，将电子互感器套于GIS外部，安装简单，不改变GIS结构；或者将电子互感器安装于GIS高压气室外部连接处密封。当前我国已投入运行的电子互感器主要应用于电压等级在110kv以上的。截止到2011年，我国国家电网统计共投入运行电子互感器2040台左右，在所有的已经投入运行的互感器比例中占0.48%。其中，电子式电压互感器有400台左右，电子式电流互感器有1360台左右。[3]当前的电子式电流互感器主要以有源型为主，占据整个电子式电流互感器的80%，只有不足20%的是无源型，而电子式电压互感器则基本上都以有源型为主。

3电子互感器在智能电网运用中出现的问题

国家电网对于电压等级在110kv以上的电子互感器运行情况调查与研究显示，各类电子互感器在运行过程中出现的问题表现在以下几个方面。(1）电子式电压互感器。据统我国智能电网的统计资料显示，电子式电压互感器共发生故障52台次，其中，电压等级为66kV的电子互感器发生故障为1台次，110kV电压等级17台次，220kV电压等级2台次，800kV等级32台次（均为直流系统），电压等级越高，电子互感器的故障发生率也越高。(2）电子式电流互感器。据统计资料显示，国家电网公司系统内电子式电流互感器共发生故障141台次，其中，电压等级为66kV的电子式电流互感器发生故障2台次，110kV电压等级67台次，220kV电压等级11台次，500kV等级61台次（均为直流系统）。[4]

4电子互感器在智能电网应用过程中所出现的问题分析

电子互感器在智能电网应用方面技术尚不成熟，当前，电子式电压互感器与电流互感器相比，在技术应用方面，存在着技术成熟度较低的问题；小电流测量时的信噪比较低的问题；存在着Verdet常数的补偿问题；全纤电流互感器存在着光纤器件的非理想偏振特性问题；电容分压型的电子式电压互感器容易受到外界空间杂散电容对于电压分压比的干扰等问题。电子互感器的入网管理不到位，针对电子式的互感器存在着实验方法和实验项目不完善的问题，所设立的检验项目针对性不高；电子互感器由于投入运行时间短、设备少，因而目前还没有出台相关的技术使用规范用于指导电子互感器设备的技术评价、电子互感器设备的状态特征信息的获得、电子互感器设备的检修和保养维护工作，所以管理运行较为困难。

5结语