基于實時測量單相智能電表的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源消耗日益增加。根據(jù)《BP世界能源統(tǒng)計年鑒2014》顯示，中國是世界最大的能源消費國家，2013年占全球消費量的22.4％，以及全球凈增長的49％，資源浪費、不合理利用資源現(xiàn)象突出，由此而導(dǎo)致的環(huán)境污染問題也愈發(fā)受到社會的關(guān)注。電能是我國主要的能源之一，是人民生活和國民經(jīng)濟(jì)的重要保障。因此，節(jié)約電能、高效使用電能對社會經(jīng)濟(jì)和環(huán)境問題有著積極的影響。在上述背景下，智能電表作為用戶端和電網(wǎng)的橋梁，不僅在計量有功電能

2、方面要具備高準(zhǔn)確度，使交易雙方買賣公平，而且支持復(fù)費率和分時段功能，引導(dǎo)用戶改變用電陋習(xí)，從而達(dá)到節(jié)約電能、高效用電的目的。本課題實現(xiàn)了以專用計量芯片RN8209和控制器STM32為核心的單相智能電表，不但提高了有功電能計量精度，而且相比較傳統(tǒng)的電能表，它提供了RS485雙向通信接口，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程集抄、分時段費率、配電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)控及數(shù)據(jù)存儲等特色功能，應(yīng)用較廣泛。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴提出了智能電表整體設(shè)計方案。從功能需求方面對

3、智能電表進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)分析，以此為基礎(chǔ)設(shè)計了智能電表的硬件系統(tǒng)框圖;詳細(xì)分析了電表系統(tǒng)的運行機(jī)理及所要實現(xiàn)的具體功能;對智能電表主要硬件模塊進(jìn)行了芯片選型及詳細(xì)的原理分析。⑵制定了單相智能電表硬件設(shè)計方案。詳細(xì)分析了信號采樣原理和相關(guān)電參數(shù)計算原理，研究了電能計量芯片RN8209內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理;設(shè)計了采樣信號衰減濾波電路，實現(xiàn)了將負(fù)載線路大電壓、大電流變換成計量芯片可接受的電壓信號功能;根據(jù)智能電表的功能需求，確定了主控制器的具體型

4、號，并完成了主要功能模塊電路設(shè)計，分別為電源模塊、存儲模塊、時鐘模塊、顯示模塊、雙向通信模塊和JTAG接口電路的設(shè)計;最后分析了智能電表硬件抗干擾措施。⑶制定了單相智能電表軟件設(shè)計方案。以KEIL軟件為實驗開發(fā)平臺，利用C語言編寫了智能電表控制系統(tǒng)程序，主要包括:主程序、計量模塊子程序、SPI通訊子程序、存儲模塊子程序及RS485通訊模塊子程序等，程序采用模塊化編寫方式，可讀性好，可移植性強(qiáng);最后分析了系統(tǒng)軟件抗干擾措施。⑷單相智能電表