電能計量裝置中智能電能表的實(shí)踐思路構(gòu)架探討

摘要：智能電能表是智能電網(wǎng)發(fā)展過程中的重要組成部分。智能電能表不僅能夠有效地顯示電量，還能夠顯示相對應(yīng)的電能價格，對推動用電方式的革新具有積極的意義。由于電能表是電力系統(tǒng)中的必要設(shè)備，因此在我國未來的電工行業(yè)中需求量極大。文章主要針對智能電能表的基本原理、軟硬件構(gòu)架進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：電能計量裝置；智能電能表；防竊電；軟硬件構(gòu)架；智能電網(wǎng)；電力系統(tǒng)

中圖分類號：TM933 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）34-0013-02

1 智能電能表簡介

1.1 基本原理

智能電能表是以電子式電能表為基礎(chǔ)開發(fā)出來的最新科技產(chǎn)品，其工作原理和基本構(gòu)成和以往的感應(yīng)式電表存在一定的差別。智能電能表的主要構(gòu)成組件是電子元件，它們首先對電流和電壓采樣，然后通過電表集成電路將電流和電壓信號轉(zhuǎn)換為脈沖輸出，最后再通過單片機(jī)的控制、處理，將脈沖顯示輸出。其基本構(gòu)成圖如圖1所示：

1.2 智能電表的基本特點(diǎn)

因?yàn)槭褂秒娮蛹呻娐吩O(shè)計，能夠聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，因此，相對傳統(tǒng)電表而言，智能電能具有其顯著的優(yōu)勢：

1.2.1 功耗低。由于智能電能表是使用電子元件集成而成的，每塊電能表的功耗不超過0.7W，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)電能表。

1.2.2 精度高。由于機(jī)械磨損等無法避免的缺陷，感應(yīng)電能表會出現(xiàn)越走越慢、誤差越來越大的情況，而智能電能表則不會出現(xiàn)這種情況。

1.2.3 過載大、工頻范圍廣。智能電能表的過載倍數(shù)能夠達(dá)到6～8倍左右，量程較寬，同樣，工作率也在40～1000Hz之間，范圍較傳統(tǒng)的電能表要廣。

1.2.4 功能多。智能電能使用了電子表技術(shù)，因此能夠通過聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程抄表等功能，這對傳統(tǒng)感應(yīng)電表來說是無法實(shí)現(xiàn)的。

2 智能電能表的總體實(shí)踐思路框架

2.1 硬件設(shè)計

從智能電能表的總體設(shè)計框架來看，可以將硬件分成五個主要的部分，如圖2所示。其中，主機(jī)和計量芯片的選擇十分重要，計量芯片是進(jìn)行電力品質(zhì)計算和電能分析的主要組件，因此將其分離出來進(jìn)行專門的功能管理，例如費(fèi)率管理、存儲管理、通信等。

2.1.1 CPU核心模塊。該部分基于ATmega64L構(gòu)件，并與MAXQ3180通信，以讀取最新的相關(guān)電力參數(shù)，并使用一定的算法計算，從而獲取必要數(shù)據(jù)并將其顯示到輸出設(shè)備上。電源監(jiān)視器主要用于對電壓進(jìn)行監(jiān)視，以保證電壓的正常范圍，從而保護(hù)CPU正常工作。電存儲器的非易失性、讀寫快、讀寫壽命長的特點(diǎn)對CPU的正常運(yùn)行具有重要意義，主要用于保存儀表的既定參數(shù)。按鍵掃描電路則主要用于顯示和參數(shù)的設(shè)定。

2.1.2 輸入模塊。該模塊分為三相三線與三相四線兩類接線方式，主要包括電流轉(zhuǎn)換電路、電壓轉(zhuǎn)換電路和采樣電路三部分。電流和電壓調(diào)理電路是使用電流、電壓互感器，其輸出信號通過調(diào)理后轉(zhuǎn)換成電壓信號，再被傳送到電壓、電流輸入設(shè)備中進(jìn)行信號變換。

2.1.3 輸出模塊。輸出模塊使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行輸出，輸出模塊使用STM32F107微控制器通過串行接口和CPU通信，并把CPU讀取的相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到微控制器上。這樣，智能電能表就構(gòu)建了一個以太網(wǎng)的通信接口，方便通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。

2.1.4 電源開關(guān)模塊。電源開關(guān)模塊能夠輸出兩組5V、一組15V的直流電壓，從而保證CPU、輸入輸出模塊和顯示模塊的電源供應(yīng)。

2.1.5 顯示模塊。顯示模塊是一個相對獨(dú)立的部分，即通過顯示器將各類電力品質(zhì)參數(shù)顯示出來。

2.2 軟件設(shè)計

智能電能表的軟件部分主要包括顯示程序、鍵盤程序、監(jiān)控程序、數(shù)據(jù)處理程序、設(shè)定程序、校正程序、濾波程序、時鐘程序、通信程序和算法程序等，通常使用C語言進(jìn)行編程，軟件結(jié)構(gòu)使用了模塊化的設(shè)計方式。智能電能表在使用的過程中，不僅能夠?qū)﹄姸冗M(jìn)行測量，還能測量電壓、電流、功率、功率因數(shù)等品質(zhì)參數(shù)。通常情況下，對單相兩線、三相三線和三相四線系統(tǒng)，都是將一次電流和電壓信號通過互感器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電壓和電流信號，然后再經(jīng)過二次電流和電壓互感器轉(zhuǎn)換成電流信號，最后再使用取樣電阻獲取相應(yīng)的電壓信號，并傳送至計量芯片上，由ATmega64L控制器通過總線獲取需要的電能品質(zhì)參數(shù)。因?yàn)槎坞娏鳌㈦妷夯ジ衅鞯妮斎?、輸出信號間存在相移的情況，因此會出現(xiàn)一個角差，這會對功率和電度等產(chǎn)生較大的影響。目前，市場上常用的產(chǎn)品是使用二次電流和電壓互感器的副邊使得硬件電路增加來補(bǔ)償相移的。由于二次電流和電壓互感器離散性較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜。另外，還有使用放大器放大二次電流和電壓互感器處理的信號，然后再傳送到微控制器進(jìn)行采樣，同時使用電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)，這會在溫度變化和振動時降低測量的精度。而計量芯片對濾波和限幅直接處理后會對電流和電壓信號采樣，然后通過補(bǔ)償相角，除掉硬件補(bǔ)償電路和信號放大電路，同時也不需要電位器進(jìn)行滿量程和零點(diǎn)調(diào)節(jié)，從而顯著提高了測量精度。

MAXQ3180能夠提供大部分的品質(zhì)參數(shù)，且只需要進(jìn)行做簡單處理就能夠進(jìn)行顯示、存儲、顯示和傳輸。另外，它還能提供基波電能、諧波電能、分相電流和電壓的諧波均方根，這對電力質(zhì)量的監(jiān)控是很重要。

3 實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)

這里我們應(yīng)用精密的二相測試電源對智能電能表的精度進(jìn)行論證，測試輸入的電壓為205～265V，電流范圍為1～5A。通過對電流、電壓有效值的測量實(shí)驗(yàn)，結(jié)果數(shù)據(jù)如表1和表2所示：

精度驗(yàn)證的結(jié)果說明，智能電能表的測量精度較高，電流的誤差范圍在0.2%以內(nèi)，電壓的誤差范圍也在0.2%以內(nèi)，總體上精度均達(dá)到了設(shè)計的要求。

所以說，智能電能表在測量的精度上滿足了設(shè)計的基本要求，并在電網(wǎng)的運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的互動，不僅能夠?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)、故障記錄進(jìn)行統(tǒng)計分析，還能滿足數(shù)據(jù)采集的實(shí)時性要求，在電能計量裝置中具有非常重要的作用。

4 結(jié)語

隨著國外對智能電能表的大力推廣，電能計量行業(yè)重新充滿了活力，為國內(nèi)的用電采集設(shè)備、電能計量裝置市場帶來了巨大的機(jī)遇。在智能電能表的推廣和研究領(lǐng)域，國內(nèi)廠商不斷掀起新的高潮，各種新技術(shù)、新材料和新工藝的使用也極大提高了國內(nèi)電能計量裝置的水平，為我國的智能電網(wǎng)發(fā)展提供了有利的技術(shù)后盾。

參考文獻(xiàn)

[1] 張有順，馮井崗.電能計量基礎(chǔ)[M].北京：中國計量出版社，2002.

[2] 薛秀娥.基于EPON智能電表ONU光模塊嵌入式設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D].西安科技大學(xué)，2013.

[3] 徐程.適用于高寒地區(qū)的智能電能表的研究與設(shè)計

[D].華北電力大學(xué)，2013.

作者簡介：余小剛（1962-），男，四川自貢人，國網(wǎng)四川省電力公司自貢供電公司工程師，研究方向：用電管理。

摘要：智能電能表是智能電網(wǎng)發(fā)展過程中的重要組成部分。智能電能表不僅能夠有效地顯示電量，還能夠顯示相對應(yīng)的電能價格，對推動用電方式的革新具有積極的意義。由于電能表是電力系統(tǒng)中的必要設(shè)備，因此在我國未來的電工行業(yè)中需求量極大。文章主要針對智能電能表的基本原理、軟硬件構(gòu)架進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：電能計量裝置；智能電能表；防竊電；軟硬件構(gòu)架；智能電網(wǎng)；電力系統(tǒng)

中圖分類號：TM933 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）34-0013-02

1 智能電能表簡介

1.1 基本原理

智能電能表是以電子式電能表為基礎(chǔ)開發(fā)出來的最新科技產(chǎn)品，其工作原理和基本構(gòu)成和以往的感應(yīng)式電表存在一定的差別。智能電能表的主要構(gòu)成組件是電子元件，它們首先對電流和電壓采樣，然后通過電表集成電路將電流和電壓信號轉(zhuǎn)換為脈沖輸出，最后再通過單片機(jī)的控制、處理，將脈沖顯示輸出。其基本構(gòu)成圖如圖1所示：

1.2 智能電表的基本特點(diǎn)

因?yàn)槭褂秒娮蛹呻娐吩O(shè)計，能夠聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，因此，相對傳統(tǒng)電表而言，智能電能具有其顯著的優(yōu)勢：

1.2.1 功耗低。由于智能電能表是使用電子元件集成而成的，每塊電能表的功耗不超過0.7W，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)電能表。

1.2.2 精度高。由于機(jī)械磨損等無法避免的缺陷，感應(yīng)電能表會出現(xiàn)越走越慢、誤差越來越大的情況，而智能電能表則不會出現(xiàn)這種情況。

1.2.3 過載大、工頻范圍廣。智能電能表的過載倍數(shù)能夠達(dá)到6～8倍左右，量程較寬，同樣，工作率也在40～1000Hz之間，范圍較傳統(tǒng)的電能表要廣。

1.2.4 功能多。智能電能使用了電子表技術(shù)，因此能夠通過聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程抄表等功能，這對傳統(tǒng)感應(yīng)電表來說是無法實(shí)現(xiàn)的。

2 智能電能表的總體實(shí)踐思路框架

2.1 硬件設(shè)計

從智能電能表的總體設(shè)計框架來看，可以將硬件分成五個主要的部分，如圖2所示。其中，主機(jī)和計量芯片的選擇十分重要，計量芯片是進(jìn)行電力品質(zhì)計算和電能分析的主要組件，因此將其分離出來進(jìn)行專門的功能管理，例如費(fèi)率管理、存儲管理、通信等。

2.1.1 CPU核心模塊。該部分基于ATmega64L構(gòu)件，并與MAXQ3180通信，以讀取最新的相關(guān)電力參數(shù)，并使用一定的算法計算，從而獲取必要數(shù)據(jù)并將其顯示到輸出設(shè)備上。電源監(jiān)視器主要用于對電壓進(jìn)行監(jiān)視，以保證電壓的正常范圍，從而保護(hù)CPU正常工作。電存儲器的非易失性、讀寫快、讀寫壽命長的特點(diǎn)對CPU的正常運(yùn)行具有重要意義，主要用于保存儀表的既定參數(shù)。按鍵掃描電路則主要用于顯示和參數(shù)的設(shè)定。

2.1.2 輸入模塊。該模塊分為三相三線與三相四線兩類接線方式，主要包括電流轉(zhuǎn)換電路、電壓轉(zhuǎn)換電路和采樣電路三部分。電流和電壓調(diào)理電路是使用電流、電壓互感器，其輸出信號通過調(diào)理后轉(zhuǎn)換成電壓信號，再被傳送到電壓、電流輸入設(shè)備中進(jìn)行信號變換。

2.1.3 輸出模塊。輸出模塊使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行輸出，輸出模塊使用STM32F107微控制器通過串行接口和CPU通信，并把CPU讀取的相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到微控制器上。這樣，智能電能表就構(gòu)建了一個以太網(wǎng)的通信接口，方便通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。

2.1.4 電源開關(guān)模塊。電源開關(guān)模塊能夠輸出兩組5V、一組15V的直流電壓，從而保證CPU、輸入輸出模塊和顯示模塊的電源供應(yīng)。

2.1.5 顯示模塊。顯示模塊是一個相對獨(dú)立的部分，即通過顯示器將各類電力品質(zhì)參數(shù)顯示出來。

2.2 軟件設(shè)計

智能電能表的軟件部分主要包括顯示程序、鍵盤程序、監(jiān)控程序、數(shù)據(jù)處理程序、設(shè)定程序、校正程序、濾波程序、時鐘程序、通信程序和算法程序等，通常使用C語言進(jìn)行編程，軟件結(jié)構(gòu)使用了模塊化的設(shè)計方式。智能電能表在使用的過程中，不僅能夠?qū)﹄姸冗M(jìn)行測量，還能測量電壓、電流、功率、功率因數(shù)等品質(zhì)參數(shù)。通常情況下，對單相兩線、三相三線和三相四線系統(tǒng)，都是將一次電流和電壓信號通過互感器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電壓和電流信號，然后再經(jīng)過二次電流和電壓互感器轉(zhuǎn)換成電流信號，最后再使用取樣電阻獲取相應(yīng)的電壓信號，并傳送至計量芯片上，由ATmega64L控制器通過總線獲取需要的電能品質(zhì)參數(shù)。因?yàn)槎坞娏?、電壓互感器的輸入、輸出信號間存在相移的情況，因此會出現(xiàn)一個角差，這會對功率和電度等產(chǎn)生較大的影響。目前，市場上常用的產(chǎn)品是使用二次電流和電壓互感器的副邊使得硬件電路增加來補(bǔ)償相移的。由于二次電流和電壓互感器離散性較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜。另外，還有使用放大器放大二次電流和電壓互感器處理的信號，然后再傳送到微控制器進(jìn)行采樣，同時使用電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)，這會在溫度變化和振動時降低測量的精度。而計量芯片對濾波和限幅直接處理后會對電流和電壓信號采樣，然后通過補(bǔ)償相角，除掉硬件補(bǔ)償電路和信號放大電路，同時也不需要電位器進(jìn)行滿量程和零點(diǎn)調(diào)節(jié)，從而顯著提高了測量精度。

MAXQ3180能夠提供大部分的品質(zhì)參數(shù)，且只需要進(jìn)行做簡單處理就能夠進(jìn)行顯示、存儲、顯示和傳輸。另外，它還能提供基波電能、諧波電能、分相電流和電壓的諧波均方根，這對電力質(zhì)量的監(jiān)控是很重要。

3 實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)

這里我們應(yīng)用精密的二相測試電源對智能電能表的精度進(jìn)行論證，測試輸入的電壓為205～265V，電流范圍為1～5A。通過對電流、電壓有效值的測量實(shí)驗(yàn)，結(jié)果數(shù)據(jù)如表1和表2所示：

精度驗(yàn)證的結(jié)果說明，智能電能表的測量精度較高，電流的誤差范圍在0.2%以內(nèi)，電壓的誤差范圍也在0.2%以內(nèi)，總體上精度均達(dá)到了設(shè)計的要求。

所以說，智能電能表在測量的精度上滿足了設(shè)計的基本要求，并在電網(wǎng)的運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的互動，不僅能夠?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)、故障記錄進(jìn)行統(tǒng)計分析，還能滿足數(shù)據(jù)采集的實(shí)時性要求，在電能計量裝置中具有非常重要的作用。

4 結(jié)語

隨著國外對智能電能表的大力推廣，電能計量行業(yè)重新充滿了活力，為國內(nèi)的用電采集設(shè)備、電能計量裝置市場帶來了巨大的機(jī)遇。在智能電能表的推廣和研究領(lǐng)域，國內(nèi)廠商不斷掀起新的高潮，各種新技術(shù)、新材料和新工藝的使用也極大提高了國內(nèi)電能計量裝置的水平，為我國的智能電網(wǎng)發(fā)展提供了有利的技術(shù)后盾。

參考文獻(xiàn)

[1] 張有順，馮井崗.電能計量基礎(chǔ)[M].北京：中國計量出版社，2002.

[2] 薛秀娥.基于EPON智能電表ONU光模塊嵌入式設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D].西安科技大學(xué)，2013.

[3] 徐程.適用于高寒地區(qū)的智能電能表的研究與設(shè)計

[D].華北電力大學(xué)，2013.

作者簡介：余小剛（1962-），男，四川自貢人，國網(wǎng)四川省電力公司自貢供電公司工程師，研究方向：用電管理。

摘要：智能電能表是智能電網(wǎng)發(fā)展過程中的重要組成部分。智能電能表不僅能夠有效地顯示電量，還能夠顯示相對應(yīng)的電能價格，對推動用電方式的革新具有積極的意義。由于電能表是電力系統(tǒng)中的必要設(shè)備，因此在我國未來的電工行業(yè)中需求量極大。文章主要針對智能電能表的基本原理、軟硬件構(gòu)架進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：電能計量裝置；智能電能表；防竊電；軟硬件構(gòu)架；智能電網(wǎng)；電力系統(tǒng)

中圖分類號：TM933 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）34-0013-02

1 智能電能表簡介

1.1 基本原理

智能電能表是以電子式電能表為基礎(chǔ)開發(fā)出來的最新科技產(chǎn)品，其工作原理和基本構(gòu)成和以往的感應(yīng)式電表存在一定的差別。智能電能表的主要構(gòu)成組件是電子元件，它們首先對電流和電壓采樣，然后通過電表集成電路將電流和電壓信號轉(zhuǎn)換為脈沖輸出，最后再通過單片機(jī)的控制、處理，將脈沖顯示輸出。其基本構(gòu)成圖如圖1所示：

1.2 智能電表的基本特點(diǎn)

因?yàn)槭褂秒娮蛹呻娐吩O(shè)計，能夠聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，因此，相對傳統(tǒng)電表而言，智能電能具有其顯著的優(yōu)勢：

1.2.1 功耗低。由于智能電能表是使用電子元件集成而成的，每塊電能表的功耗不超過0.7W，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)電能表。

1.2.2 精度高。由于機(jī)械磨損等無法避免的缺陷，感應(yīng)電能表會出現(xiàn)越走越慢、誤差越來越大的情況，而智能電能表則不會出現(xiàn)這種情況。

1.2.3 過載大、工頻范圍廣。智能電能表的過載倍數(shù)能夠達(dá)到6～8倍左右，量程較寬，同樣，工作率也在40～1000Hz之間，范圍較傳統(tǒng)的電能表要廣。

1.2.4 功能多。智能電能使用了電子表技術(shù)，因此能夠通過聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程抄表等功能，這對傳統(tǒng)感應(yīng)電表來說是無法實(shí)現(xiàn)的。

2 智能電能表的總體實(shí)踐思路框架

2.1 硬件設(shè)計

從智能電能表的總體設(shè)計框架來看，可以將硬件分成五個主要的部分，如圖2所示。其中，主機(jī)和計量芯片的選擇十分重要，計量芯片是進(jìn)行電力品質(zhì)計算和電能分析的主要組件，因此將其分離出來進(jìn)行專門的功能管理，例如費(fèi)率管理、存儲管理、通信等。

2.1.1 CPU核心模塊。該部分基于ATmega64L構(gòu)件，并與MAXQ3180通信，以讀取最新的相關(guān)電力參數(shù)，并使用一定的算法計算，從而獲取必要數(shù)據(jù)并將其顯示到輸出設(shè)備上。電源監(jiān)視器主要用于對電壓進(jìn)行監(jiān)視，以保證電壓的正常范圍，從而保護(hù)CPU正常工作。電存儲器的非易失性、讀寫快、讀寫壽命長的特點(diǎn)對CPU的正常運(yùn)行具有重要意義，主要用于保存儀表的既定參數(shù)。按鍵掃描電路則主要用于顯示和參數(shù)的設(shè)定。

2.1.2 輸入模塊。該模塊分為三相三線與三相四線兩類接線方式，主要包括電流轉(zhuǎn)換電路、電壓轉(zhuǎn)換電路和采樣電路三部分。電流和電壓調(diào)理電路是使用電流、電壓互感器，其輸出信號通過調(diào)理后轉(zhuǎn)換成電壓信號，再被傳送到電壓、電流輸入設(shè)備中進(jìn)行信號變換。

2.1.3 輸出模塊。輸出模塊使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行輸出，輸出模塊使用STM32F107微控制器通過串行接口和CPU通信，并把CPU讀取的相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到微控制器上。這樣，智能電能表就構(gòu)建了一個以太網(wǎng)的通信接口，方便通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。

2.1.4 電源開關(guān)模塊。電源開關(guān)模塊能夠輸出兩組5V、一組15V的直流電壓，從而保證CPU、輸入輸出模塊和顯示模塊的電源供應(yīng)。

2.1.5 顯示模塊。顯示模塊是一個相對獨(dú)立的部分，即通過顯示器將各類電力品質(zhì)參數(shù)顯示出來。

2.2 軟件設(shè)計

智能電能表的軟件部分主要包括顯示程序、鍵盤程序、監(jiān)控程序、數(shù)據(jù)處理程序、設(shè)定程序、校正程序、濾波程序、時鐘程序、通信程序和算法程序等，通常使用C語言進(jìn)行編程，軟件結(jié)構(gòu)使用了模塊化的設(shè)計方式。智能電能表在使用的過程中，不僅能夠?qū)﹄姸冗M(jìn)行測量，還能測量電壓、電流、功率、功率因數(shù)等品質(zhì)參數(shù)。通常情況下，對單相兩線、三相三線和三相四線系統(tǒng)，都是將一次電流和電壓信號通過互感器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電壓和電流信號，然后再經(jīng)過二次電流和電壓互感器轉(zhuǎn)換成電流信號，最后再使用取樣電阻獲取相應(yīng)的電壓信號，并傳送至計量芯片上，由ATmega64L控制器通過總線獲取需要的電能品質(zhì)參數(shù)。因?yàn)槎坞娏?、電壓互感器的輸入、輸出信號間存在相移的情況，因此會出現(xiàn)一個角差，這會對功率和電度等產(chǎn)生較大的影響。目前，市場上常用的產(chǎn)品是使用二次電流和電壓互感器的副邊使得硬件電路增加來補(bǔ)償相移的。由于二次電流和電壓互感器離散性較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜。另外，還有使用放大器放大二次電流和電壓互感器處理的信號，然后再傳送到微控制器進(jìn)行采樣，同時使用電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)，這會在溫度變化和振動時降低測量的精度。而計量芯片對濾波和限幅直接處理后會對電流和電壓信號采樣，然后通過補(bǔ)償相角，除掉硬件補(bǔ)償電路和信號放大電路，同時也不需要電位器進(jìn)行滿量程和零點(diǎn)調(diào)節(jié)，從而顯著提高了測量精度。

MAXQ3180能夠提供大部分的品質(zhì)參數(shù)，且只需要進(jìn)行做簡單處理就能夠進(jìn)行顯示、存儲、顯示和傳輸。另外，它還能提供基波電能、諧波電能、分相電流和電壓的諧波均方根，這對電力質(zhì)量的監(jiān)控是很重要。

3 實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)

這里我們應(yīng)用精密的二相測試電源對智能電能表的精度進(jìn)行論證，測試輸入的電壓為205～265V，電流范圍為1～5A。通過對電流、電壓有效值的測量實(shí)驗(yàn)，結(jié)果數(shù)據(jù)如表1和表2所示：

精度驗(yàn)證的結(jié)果說明，智能電能表的測量精度較高，電流的誤差范圍在0.2%以內(nèi)，電壓的誤差范圍也在0.2%以內(nèi)，總體上精度均達(dá)到了設(shè)計的要求。

所以說，智能電能表在測量的精度上滿足了設(shè)計的基本要求，并在電網(wǎng)的運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的互動，不僅能夠?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)、故障記錄進(jìn)行統(tǒng)計分析，還能滿足數(shù)據(jù)采集的實(shí)時性要求，在電能計量裝置中具有非常重要的作用。

4 結(jié)語

隨著國外對智能電能表的大力推廣，電能計量行業(yè)重新充滿了活力，為國內(nèi)的用電采集設(shè)備、電能計量裝置市場帶來了巨大的機(jī)遇。在智能電能表的推廣和研究領(lǐng)域，國內(nèi)廠商不斷掀起新的高潮，各種新技術(shù)、新材料和新工藝的使用也極大提高了國內(nèi)電能計量裝置的水平，為我國的智能電網(wǎng)發(fā)展提供了有利的技術(shù)后盾。

參考文獻(xiàn)

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[3] 徐程.適用于高寒地區(qū)的智能電能表的研究與設(shè)計

[D].華北電力大學(xué)，2013.

作者簡介：余小剛（1962-），男，四川自貢人，國網(wǎng)四川省電力公司自貢供電公司工程師，研究方向：用電管理。