新型多功能單相智能電表研究與設(shè)計

摘 要 電表發(fā)展的過程與信息技術(shù)發(fā)展有著密切的聯(lián)系，目前我國每天用電量和耗電量都是極大的，因此需要使用與電網(wǎng)系統(tǒng)融為一體的電表，這樣可以滿足精準(zhǔn)抄表和遠(yuǎn)程控制的要求。因此，在原有電表的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計，實現(xiàn)新型多功能單相智能電表的全面使用。本文主要針對新型多功能單相智能電表的設(shè)計原理，軟件設(shè)計，硬件設(shè)計抗干擾設(shè)計等內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的分析，從而為我國新型多功能智能電表的發(fā)展提供一點(diǎn)助力和幫助。

【關(guān)鍵詞】新型多功能單相智能電表 設(shè)計原理 軟件設(shè)計 硬件設(shè)計 抗干擾設(shè)計

目前我國單向智能電表的應(yīng)用逐漸在普及，作為電力系統(tǒng)的終端，不再獨(dú)立于電網(wǎng)系統(tǒng)之外，而是利用電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程操控，精準(zhǔn)讀數(shù)和抄數(shù)的功能，及時的交換數(shù)據(jù)信息，并且進(jìn)行存儲，保證數(shù)據(jù)記錄的準(zhǔn)確性。因此，本文主要針對新型多功能單相智能電表的設(shè)計和研究進(jìn)行分析，主要針對設(shè)計新型多功能單相智能電表的設(shè)計原理、軟件設(shè)計、硬件設(shè)計以及系統(tǒng)的抗干擾的設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)的分析，從而促進(jìn)我國的新型多功能單相智能電表的發(fā)展。

1 新型多功能單相智能電表設(shè)計原理

新型多功能單相智能電表的設(shè)計原理是依據(jù)測量原理進(jìn)行設(shè)計的。首先，測量原理主要是依據(jù)電表信號輸入的方式的不同會產(chǎn)生一定的誤差值，關(guān)系到信號的精準(zhǔn)度，所以，需要選擇精準(zhǔn)的電力數(shù)據(jù)采樣的方式。信號輸入方式有兩種，分別是電阻采用和互感器。而一般選擇的采用方法為同步采樣，或者是準(zhǔn)同步采樣，還可以選擇非同步采樣。由于采樣方法的定義可以了解到，同步采樣是非同步采樣的一種特殊采樣方法，就是當(dāng)非同步采樣變化周期為零的時候，就會變?yōu)橥讲蓸印Ｒ虼?，新型多功能單相智能電表的?shù)據(jù)采樣一般采用的就是非同步采樣定理，并且需要對電參數(shù)進(jìn)行計算，從而平衡和控制影響新型多功能單相智能電表采樣的因素，確保數(shù)據(jù)采集的真實有效性。

2 新型多功能單相智能電表硬件設(shè)計

新型多功能單相智能電表硬件設(shè)計主要包括了四個部分，第一部分是信號采集計量模塊，第二部分是MCU數(shù)據(jù)存儲模塊，第三部分是顯示按鍵及報警模塊，第四部分則是通信接口。硬件的設(shè)計，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向?qū)崟r通信，以及實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互動功能，這樣可以為有關(guān)部門提供實時的電量數(shù)據(jù)和實時電價，從而計算出具體的電費(fèi)。目前硬件設(shè)計過程中，信號采集計量模塊采用的是RN8209計量芯片，因為利用該芯片，可以實現(xiàn)四個方面的測量，即有功功率的測量、無功功率的測量，以及有功點(diǎn)電能的測量和無功電能的測量。設(shè)計過程中，采用的MCU數(shù)據(jù)存儲模塊處理器，應(yīng)該保證耗能低，功能性強(qiáng)等特點(diǎn)，從而實現(xiàn)多功能處理的目標(biāo)。而新型多功能單相智能電表比較人性化的設(shè)計就是具有報警功能，在實現(xiàn)了液晶顯示器，以及聲光報警模塊的有效連接以外，還是實現(xiàn)了多功能電力參數(shù)記錄的功能。

3 新型多功能單相智能電表軟件設(shè)計

新型多功能單相智能電表軟件設(shè)計，主要包括兩個個方面，第一是數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計，第二則是通信模塊的設(shè)計。第一部分是支撐整個新型多功能單相智能電表運(yùn)轉(zhuǎn)的核心模塊，主要采用的芯片型號是RN8209，設(shè)計過程是設(shè)定定時讀數(shù)，讀取電能不同時刻的參數(shù)，從而依據(jù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，是否出現(xiàn)了異常，以及電表是否在正常工作，而且該軟件設(shè)計不僅包括了對電流的讀取，還包括了對電壓，頻率以及有功功率等相關(guān)的參數(shù)的讀取，提供了準(zhǔn)確的電量消耗的數(shù)據(jù)。判斷的依據(jù)主要是點(diǎn)亮脈沖是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，當(dāng)在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，如果不在標(biāo)準(zhǔn)范圍，則需要重新計算。而通信處理模塊采用的是中斷接收方式，其過程是完整接收數(shù)據(jù)包以后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗以及判斷，并且程序需要進(jìn)行倒減處理，而且在清零以后，一定要選擇冗余操作模式。

4 新型多功能單相智能電表抗干擾設(shè)計

新型多功能單相智能電表因為是利用計算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)信號的傳輸，因此會受到外界的某些因素的影響，因此新型多功能單相智能電表系統(tǒng)在設(shè)計的時候，應(yīng)該重視其抗干擾的設(shè)計。而抗干擾設(shè)計主要表現(xiàn)在兩方面，分別是硬件抗干擾設(shè)計和軟件抗干擾設(shè)計。在硬件設(shè)計過程中，就要考慮設(shè)計抗干擾特性，設(shè)計包括兩部分內(nèi)容，分別是智能電能表電源抗干擾的設(shè)計，以及印刷電路板抗干擾的設(shè)計。這兩部分設(shè)計可以有效的一直干擾源，并且及時的切斷干擾源的干擾。第二方面，則是軟件抗干擾設(shè)計，主要設(shè)計的內(nèi)容是對頻譜進(jìn)行干擾和截斷，因為軟件干擾比較靈活，可以有效的抑制頻譜對電表的干擾。

5 結(jié)束語

新型多功能單相智能電表，具有集中抄表，遠(yuǎn)程操控，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)以及抗干擾等特點(diǎn)。而且能夠?qū)崿F(xiàn)海量數(shù)據(jù)傳輸過程中，保證其穩(wěn)定性。而且利用信息技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)，可以實現(xiàn)精準(zhǔn)的遠(yuǎn)程操控，能夠處理大量的數(shù)據(jù)交換和存儲，從而確保電表計費(fèi)的準(zhǔn)確性。因此，作為電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的終端，新型多功能單相智能電表未來的發(fā)展空間和應(yīng)用空間是很大的，同時，新型多功能單相智能電表也是電表發(fā)展的趨勢。

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作者簡介

陳啟?。?983-），男，廣東省廣州市人。大學(xué)本科學(xué)歷。助理工程師。研究方向為電機(jī)與電器。

作者單位

廣州航海學(xué)院 廣東省廣州市 510700