三相精确计量智能电能表研制--《江南大学》2009年硕士论文
三相精确计量智能电能表研制
【摘要】：
随着电子技术和通信技术的飞速发展,新技术、新产品不断问世。同时,电能表技术也同样向着多功能、网络化和高精度计量的方向发展。在电力计量中,电流互感器测量值在电网低电流负荷运行时存在较大误差,从而影响计量精度,针对这一问题,本文提出功率分段计量的电能表计量方案。为满足智能化设计要求,本课题提出具有远程通信、红外抄表和查询功能的设计方案。
本课题所研制的电能表主要采用高性能低功耗微处理器AT89C55和高精度电能测量芯片ATT7022B为数据采集核心。通过双边比电流互感器对电流信号采样,并经微控制器对电网功率实时检测和处理来实现功率分段计量,通过对计量原理的充分分析和研究,设计出计量硬件电路和软件流程。为完善电能表设计,硬件系统还包含电源模块设计、串行接口设计、显示模块设计、存储时钟模块设计等。
结合硬件设计,系统地对软件部分做了整体架构。软件设计均采用主程序和子程序即模块编程的形式来减少了程序冗余,增强了软件系统的可读性和维护性。文中通过流程图分析了系统的工作原理和软件编程要点。通过软件编程调试,最终实现电能表的电网检测、电能计量、液晶显示、异常保护、数据记录、数据查询、远程通信和红外抄表等智能化功能。为进一步提高计量精度,电能表在软件设计上进行了软件校表和功率分段计量相结合,并考虑了按键消抖和抗干扰技术设计。
最后通过系统调试完善电能表的全量程精度均衡、精确计量及智能化设计,并验证电能表计量数据的真实有效性。目前,已确定好试验平台,完成了样表的设计与软硬件调试工作,并进行了软件校表。
【关键词】：
【学位授予单位】：江南大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2009【分类号】：TM933.4【目录】：
ABSTRACT4-8
第一章 绪论8-13
1.1 课题背景8
1.2 电能表技术发展及研究现状8-10
1.3 电能表技术发展趋势10-11
1.4 课题研究的意义11
1.5 课题研究任务和文章结构分布11-13
第二章 三相电能测量原理13-19
2.1 三相电路及功能测量13-16
2.1.1 电路连接13-14
2.1.2 功能测量14-15
2.1.3 数字乘法器工作原理15-16
2.2 本设计中的数据测量16-18
2.2.1 电能专用芯片16-17
2.2.2 数据测量工作原理17-18
2.3 本章小结18-19
第三章 系统硬件设计19-33
3.1 硬件总体方案设计19
3.2 功能介绍和技术指标19-20
3.3 电源模块20
3.4 计量模块20-25
3.4.1 专用计量芯片20-23
3.4.2 计量电路23-25
3.5 数据管理模块25-28
3.5.1 微控制器25
3.5.2 存储时钟芯片25-27
3.5.3 存储电路27-28
3.6 微处理器外围及显示电路28-29
3.7 通信模块29-32
3.7.1 RS-485 通信协议29-30
3.7.2 RS-485 通信电路30-31
3.7.3 红外通信电路31-32
3.8 本章小结32-33
第四章 系统软件设计33-51
4.1 系统程序特点及KEIL 软件概述33-34
4.2 系统工作流程34-36
4.3 功率分段计量36-38
4.4 电网异常检测38-40
4.5 按键和时间调正40-43
4.6 SPI 和IIC 接口通信43-47
4.6.1 SPI 接口通信43-45
4.6.2 IIC 接口通信45-47
4.7 软件校表47-49
4.7.1 软件校表流程48-49
4.8 本章小结49-51
第五章 系统调试及抗干扰技术51-56
5.1 系统调试51-52
5.1.1 硬件系统调试51
5.1.2 软件系统调试51-52
5.2 抗干扰技术52-56
5.2.1 硬件抗干扰技术52-53
5.2.2 软件抗干扰技术53-56
第六章 工作总结与展望56-58
6.1 论文总结56
6.2 前景展望56-58
参考文献59-62
作者在攻读硕士学位期间发表的论文62-63
附录： PCB 板及实物图63
欢迎：、、)
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