智能电能表的设计

智能监控电能表的设计与实现

ｂｉｎｅｍｉａ，Ｔａｈｉｖａｔｍａｉｍｅｓｅｍｅｔａｔｍａｉｍｏｔｒｎｇｎｃｎｔｏ．Ａｎｄｏｔｒｎｈａｄｒｄ — ｕｔｔｒｎｌｏｃｅｅｕｏｔｃｏａｕｒｎ，ｕｏｔｃｎｉｉａｄｏｒ１ｏｓｆｗａｅａｄｒｗａｅｅｓｇｉｎｏｉｒｉｒｄｃｄ，ａｄｔｍｏｔｒｎｇｎｃｔｏｆｎｃｉｎｆｔｅｎｔｕｅａｏｎｉｓｎｉｉａｄｏｎｒｌｕｔｏｗｅｅｍｐｓｚｄ．Ａｃｕａｙｅｒｅｆｗａｔｈｏｏｒｅｈａｉｅｃｒｃｄｇｅｏｔ— ｕｒｍｅｅｗａｉｒｖｄｙｓｎｇｔｒｓｍｐｅｂｕｉＡＴ￣７２ｏ０６Ａｃｐ；Ｅｌｃｒｃｐｒｍｅｅｓｕｏａｉｍｅｓｅｎｔｍｏｔｒｎａｄｏｔｏｈｉｅｔｉａａａｔｒａｔｍｔｃｌａｕｒｍｅ，ｎｉｉｇｎｃｎｒｌｏ
ＡｂｔａｔＡｌ — ｕｃｉｎｗａｔｈｕｔｒｗｉｕｏｔａｕｅｎｎｎｔｒｇｗｓｄｓｇｅｏｏｅｉｔ — ｓｒｃ：ｍｕｔｆｎｔｔｏｒｍｅｅｔａｔｍａｉｍｅｓｒｍｅｔａｄｍｏｉｉａｅｉｎｄｆｒｐｗｒｄｓｒｉｏ — ｈｃｏｎｉ
初步试验表明，电能表计量精确．该性能良，能化程度高，好智能够实现计量和监控的设计要求。
关键词：能监控；电自动计量；Ｔ７２Ａ；精度ＡＴ０６高

基于CS5460A的三相智能电能表的设计

第２５卷第３期
２１００年９月
安
徽
工
程
科
技
学院
学
报
ＪｕｎｌｆＡｎｕｉｅｓｔｆｃｎｌｇｎｃｅｃｏｒａｈｉｏＵｎｖｒｉｙｏｈｏｏｙａｄＳｉｎｅＴｅ
Ｖｏ．５ＮＯ３Ｉ２．．Ｓｅ．，０１ｐ２０
的电压、电流和功率有效值进行测量．电网电压经过电压互感器转换，入到Ｃ５６Ａ的电压通道输入输Ｓ４０脚，网电流经过电流互感器转换，入到电输
芯片的电流通道输入脚．Ｓ４０将转换后Ｃ５６Ａ得到的信号进行数字处理并计算得到电网电压、流、率等数据，通过一个ＳＩ口与电功再Ｐ
程
科
技
学
院
学
报
第２卷Ｓ
输出电压值（．８Ｖ）超过Ｃ５６Ａ的最大量程（．５Ｖ）为了能得到需要的输入信号，计在电压互０８已Ｓ４０Ｏ２，设
收稿日期：０９ｌ — ６２０一０２
作者简介：小军（９３）．，徐１８一男安徽蚌埠人，士研究生硕通讯作者：跃东（９６），。Ｅ昌人，授，导．陈１５一男湖ｊ宜教硕
安
徽
工
关键词：５６Ａ；ＣＳ４０电能ｉ量；片机见０单中图分类号：２４ＴＰ７文献标识码：Ａ

宽频单相智能电能表的设计

第２２卷第１期
Ｖ＿０１．２２
电子设计工程
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅｓｉｇｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２０１４年１月
Ｊａｎ．２０１４
ＮＯ．１
宽频单相智能电能表的设计
王丽娟
（郑州华信学院河南郑州４５１１００）
ＷＡＮＧＬｉ－ｊｕａｎ
（ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＨｕａｘｉｎＣｏｌｌｅｇｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５１１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｅｌｅｃｔｒｉｃｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｈａｓｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｄａｔａｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ａｌａｒｍｓｅｔｔｉｎｇｓ，ｐｏｗｅｒｆａｉｌｕｒｅｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ，ｌｏａｄｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｔｉ — ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ — ｓｔｅａｌｉｎｇ，ｒｅｍｏｔｅｍｅｔｅｒ — ｒｅａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ，ａｕｔｏｍａｔｉｃｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ，ａｕｔｏｄｉａｇｎｏｓｉｓ，ｃｏｍｐｌｅｘｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄｓｏｏｎｔａｂｌｅｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍａｋｅｔｈｅｏｒｄｉｎａｒｙｅｌｅｃｔｒｉｃｅｎｅｒｇｙｍｅｔｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｏｆｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＡＴＭＥＧＡ１６ＳＣＭ，ａｎｄｃｏｍｐｌｅｔｅｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｒｄｗａｒｅｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｔｈａｔｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｒａｔｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｄａｔａｄｉｓｐｌａｙ，ａｌａｒｍ，ｒｅｍｏｔｅｍｅｔｅｒ

一种多用户智能型电能表的设计

Ｆｇ１Ｔｈｃｅｔｉｇａｏｔｅｕｉｏｅｅｔｉｎｒｙｍｅｓｒｍｅｔｉ．ｅｓｈｍａｉｄａｒｍｆｈｎｔｆｌｃｒｅｅｇａｕｅｎｃｃ
和断定结算日期是否到来。同时该芯片还具有周期中断和警报中断的功能，在系统中也要用到。在系统中用Ｄ１８７产生４ｚＳ２８Ｈ
个电能计量芯片Ｃ５６Ａ的采样电量，加并更新用户的用电４所示。Ｓ４０累
量。分警报中断则用来提示微控制器及时的更新当前时间的时段信息和判断结算时间是否到来。键盘／显示单元是人机接口，用户可以通过电能表上的键盘操作，８位ＬＤ显示器和５时段指示灯上示用户的用电量在Ｅ详细信息。键盘包括１６个用户编号键（— ５、个时段键（０１）５分别是尖、、、 ‘ ）１平峰谷、、个月份＋键、总１一个月份一键、个当前１１时间键、个当前日期键。总共２键１５。程序存储器２１８７２用来存放系统软件［５１。ＲＭ２４１用来存放系统运行时的临时数据。而带后备Ａ６６（）电池的ＲＭ６６（）来存放电能表初始化参数，Ａ２４２用用户的用电量以及时段设置等数据。ＭＡ４５的串行接口芯片用来扩展一个Ｒ４５通信接口，Ｘ８Ｓ８以实现电能表与上位机的通信和在线抄表。Ｓ４５是美国电气Ｒ一８工业联合会（Ｉ制定的利用平衡双绞线作传输线的多点通讯ＥＡ）标准。它采用差分信号进行传输；最大传输距离可以达到

具有自动抄表和预付费功能的智能电能表的设计

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应转换成与电能成正比的脉
来，多的精力分析用户需求、高服务质量、有更提进
行增供扩销工作；解决了一些用户拖欠电费的问题，提高了供电部门的电费回收率。
进行隔离，消除共模电压的影响，使整个电彻底这样路的抗干扰能力大大加强。
２２２ＥＥＲＯ电路设计．．ＰＭ
电量计量电路采用美国ＡＤ公司的ＡＥ７５Ｄ７５电量测量专用芯片，证了测量脉冲的准确性，保它负
第２７卷
第１期
甘肃科技
ＧａｓｃｅｃｎｃｎｌｇｎｕＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙ
ｆ７ｌ２＿
Ⅳ０．１
２１年１月０１
Ｊｎａ．２１０１
具有自动抄表和预付费功能的智能电能表的设计
及布线来满足用户对电能表的严格要求。
２１电量计量电路设计．
信电源电路、Ｕ及其相关部分电源电路。电源电ＭＣ路提供系统运行的能量，以在进行电源电路设计所时在保证原理正确的前提下应考虑电源容量，并保证一定的工作余量，同时计算各个元件的电流、电压值，选择合适的元件参数，同部分信号之间加光藕不
合，设计开发了具有自动抄表和预付费功能的智能电表，现预付费功能和对表运行状况进行实时监实控。实现电能管理的科学性、先进性、准确性和实时

AMI中的智能电表系统设计分析

AMI中的智能电表系统设计分析摘要：随着电子技术的高速发展，电力行业已经广泛地应用基于微处理器的电子式多功能电能表,其具备了准确、快捷地测计电力参数、记录事件、存储负荷曲线、分析电能质量及通信等智能电能表技术功能。

在本文中，笔者分析了一种基于AMI系统的智能电能表的结构和功能，并且总结出在设计中应当注意的一些问题。

关键词：AMI;智能电能表引言智能电能表技术在智能电网环境下,具有更强的信息处理、交互、计量和通信能力,能在AMI中提供实时数据采集、存储和传输,实现电功率计时计量、自动计费、阶梯电价计费、优化用电等功能;并能实现供电企业与客户之间的即时双向通信交互,使每个客户实时准确地了解用电情况和节省电能电费的最佳时间,自主选择电器使用时间段,按需调度控制用电,合理制订节电计划,最大限度地降低能耗,节省电费。

进而促进节能减排,增强电力系统的稳定性,提高电力企业的经营效率。

在下文中，笔者将针对AMI系统的智能电能表的设计进行深入的分析。

1高级量测体系(AMI)所谓的智能电网是指使用健全的双路通信、用高灵敏度的传感器和分布式计算机将电力传输和分配完成的系统【1-2】。

它主要由4部分组成［3］:高级量测体系(AMI);高级配电运行(ADO);高级输电运行(ATO);高级资产管理(AAM)。

AMI是一个用来测量、收集、储存、分析和运用客户用电信息的完整的网络处理系统，由安装在客户端的智能电能表、位于电力公司内的量测数据管理系统和连接它们的通信系统组成。

近来，该体系又延伸到客户住宅之内的室内网络，以使客户可以分析和利用自己家中详细的用电信息。

AMI中的智能电能表能按照预先设定的并存储在智能电能表及其附属设备中的时间间隔(分钟，小时等)记录客户的多种用电信息，把这些信息通过通信网络传到数据中心，并在那里根据不同的要求和目的，如客户计费、故障响应和需求侧管理等进行处理和分析;还能向电能表发送信息，如要求更多的数据或对电能表进行软件在线升级等［4］。

基于90E46 SoC的单相智能电能表设计方案

功能的高精度实时时钟（ＲＴＣ）。在计
量动态范围５０００：１内，有功电能准确度优于０．１％，无功电能准确度优于Ｏ．２％，且只需要单点校准，实时时钟
误差小于４－０．５秒，天。
・
红外调制，ＵＡＲＴ３支持硬件
／
・
电参数测量：电压，电流有效
值、平均功率、频率、功率因数和相角的引用误差低于
０．５％
作温度范围内稳定不变。
实时时钟的整个补偿过程包括：晶体周围环境温度的采集，历史温度的比较，晶体误差的计算，补偿等几
・
５Ａ（或１０Ａ）电流下进行校表，同样可
系统外接单一３２７６８Ｈｚ晶体作
符合ＩＥＣ和ＡＮＳＩＣ标准要求，以保证整个电流范围内的计量准确度。为系统时钟源，这也作为ＲＴＣ的时钟可用于单相１级、２级有功电
基于９０Ｅ４６ＳｏＣ的单相智能电能表设计方案
■ ｌＤＴ公司
９０Ｅ４６是顺应智能电能表发展趋
９０Ｅ４６具有下列特性：
・３２位ＡＲＭＣｏｔｒｅｘＭ０内核，６ＫＢＲＡＭ，１２８ＫＢ闪存・４路独立ＵＡＲＴ，ＵＡＲＴ０支持
・
片内温度传感器在＿４０ｏｃ－＋８５ｏｃ
２０ｓ）和上下限阀值，进入低功耗状态后，芯片会自动进行周期性温度采样，当ＡＤＣ采样值超出上下阀值的范围时，会唤醒ＭＣＵ，由ＭＣＵ对ＲＴＣ进行温度补偿修正。

智能电能表功能规范

智能电能表功能规范一、计量精度要求1. 电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率等参量的测量精度应符合国家相关标准要求。

2. 计量精度应不受负载电流大小的影响，并且在规定的计量范围内，其误差应保持在规定的范围内。

3. 对于多费率电价的情况，智能电能表应能够准确地进行费率计量，并具备时段切换功能。

二、通信功能1. 智能电能表应支持多种通信协议，如DL/T645、Modbus等，以便与上级设备进行数据传输和通信。

2. 智能电能表应具备远程通信功能，能够通过无线或有线方式将数据传输至智能电网系统。

3. 智能电能表还应支持本地通信，如红外、RS485等接口，以便进行现场维护和调试。

三、显示与查询1. 智能电能表应具备本地显示功能，能够实时显示电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率等参量。

2. 智能电能表还应支持通过智能电网系统或本地终端设备进行查询和远程控制操作。

四、事件记录1. 智能电能表应具备事件记录功能，能够记录各参量的越限情况、异常状态等信息。

2. 智能电能表还应记录各参量的测量值及测量时间，以便于后期查询和分析。

五、电源与功耗1. 智能电能表应采用低功耗设计，以延长电池寿命并减少对电网的干扰。

2. 智能电能表应具备可靠的电源管理功能，能够根据需要进行电源的开关控制和保护。

3. 智能电能表还应支持多种供电方式，如市电、太阳能等，以满足不同应用场景的需求。

六、环境适应性1. 智能电能表应能够在不同的温度、湿度、气压等环境下稳定工作，并具备一定的抗干扰能力。

2. 智能电能表还应具备防尘、防水等功能，以保证在恶劣环境下能够正常工作。

七、安全防护性能1. 智能电能表应具备防雷击、防过载、防短路等功能，以确保设备安全可靠运行。

2. 智能电能表还应具备数据加密、身份认证等安全措施，以防止数据被非法获取或篡改。

智能电表的设计

四川理工学院课程设计书学院计算机学院专业物联网工程20121班课程无线传感器网络题目现代小区智能电表课程设计教师符长友学生胥玉环刘依粒胡伟杰宋治桦设计时间：2014年7月5日至2017年7月11日前言近年来，在低碳经济、绿色节能及可持续发展思想的推动下，如何进一步提高电网效率，积极应对环境挑战，提高供电可靠性和电能质量，完善电力用户服务，适应更加开放的能源及电力市场化环境需要，对未来电网的发展提出了更高的要求。

智能电网的概念应运而生并成为全球电力行业共同研究和探讨的热点，支撑中国乃至全球智能电网的将是通信技术、信息处理技术和控制技术。

智能电表作为智能电网建设的重要基础装备，加快智能电表产业链整合，促进其产业化，对于电网实现信息化、自动化和互动化具有支撑作用。

基于以上分析，本文研究旨在基于AT89C51单片机的智能电表的设计。

本次设计基于单片机AT89C51是以微处理器或微控制器芯片为核心的可以存储大量的测量信息并具有对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力的仪器。

一般具有自动测量功能，强大的数据处理能力，进行自动调零和单位换算功能，能进行简单的故障提示，具有操作面板和显示器，有简单的报警功能。

本文主要包括以下三个方面的工作：(1)智能电表的设计背景、优点及发展现状本文首先分析智能电表的设计背景，其次讨论智能电表的优点及相关的应用。

(2)智能电表的硬件和软件实现分析智能电表应该具备的功能，给出该仪表的总体设计框图；详细讨论了该电路的核心芯片选取、数据采集电路的设计、通信电路及输入输出系统的实现并给出了核心芯片．AT89C51的详细参数；使用结构化程序设计手段，利用单片机C语言程序实现按键的扫描并处理程序、数据的采集及后续的算法程序、红外或RS485通信方式的自动抄表程序、CPU卡的读写操作程序以及段式LCD的显示驱动程序。

(3)设计的结论分析、不足及未来的展望阐述了设计的测试结果并对结论进行了分析，给出了设计中的不足之处，并提出了将来的修改意见及改进之处，对智能电表的未来进行展望。

多功能智能电表的设计

多功能智能电表的设计摘要目前，电力系统中仪器仪表已经进入了自动化和智能化的时代。

自动化和智能化特性不仅要求这些仪器仪表像传统计量表一样具有计量功能，而且还要具有测量、保护、控制、通信等多种功能，以反映电气元件运行状态和控制调节的信息。

随着高新技术尤其是电子信息技术的快速发展，电子式、多功能、高精度、多费率、自动抄表等产品的优势突显，且已逐步成为电能表发展的主流。

国内仪器制造设计的电能表主要有远程监测仪表，手持式仪表，便携式多功能分析仪表。

而在技术解决方案中，传统的单片机不能满足多功能而且精度低，不适用于信息交互高速实时处理场合。

智能电表具有数据保护，报警，断电显示，负荷控制，防窃电，远程抄表等功能。

从计量到数据处理都采用以集成电路为核心的电子器件，从而取消了电表上长期使用的机械部件，随着智能化电表的发展，将最终取代传统电表在用户中的使用。

本文主要应用AT89C52单片机，RS485通讯各个单元来完成数据的传输，费率的计算，数据的显示，报警，远程抄表控制，使电表实现智能化。

关键词：智能电表；自动抄表；RS485通信；预付费；智能化Design on Multifunctional Smart MeterAbstractAt present, the power system instrumentation has entered the era of automation and intelligent. Automation and intelligent feature not only require these instruments the same as the traditional measurement meter measurement function, but also with the measurement, protection, control, communications and other functions in order to reflect the operational status and control of electrical components, regulation of information.Along with the high technology and new technology electronic information technology’s fast develop ment, the electronic formula, multifunction, the high accuracy, the multi-tariffs, copies product and so on table superiority to underline automatically particularly, and already gradually became the electrical energy table development the mainstream. Design of domestic equipment manufacturers are remote meter monitoring instruments, handheld instruments, portable and multifunctional analysis instruments. In the technical solution，the traditional single chip cannot meet the multi-function and low precision, high-speed information exchange does not apply to real-time processing applications. The intelligent electric instrument has the data protection, the warning function, the power failure demonstration, the load control, against steals the electric work energy, long-distance copies functions and so on table system, uses take the integrated circuit from the measurement to the processing as the core electronic device, thus has canceled on the electric instrument the long-term use mechanical part, along with the intellectualized electric instrument’s development, will substitute for traditional electric instrument in userpractical finally. In this dissert the hand-hold unit, the AT89C52 monolithic integrated circuit are used and so on each unit completes the data with RS485 communications the transmission, the tariff computation, the data demonstration, the warning, long-distance copies the table control, causes the electric instrument to realize the intellectualization.Keywords: Intellectual mater；Auto Read Meter；RS485 Communication；Prepayment；Intellectualization目录中文摘要 (I)外文摘要 (II)1绪论 (1)1.1引言 (1)1.2课题研究背景，目的及意义 (1)1.3国内外研究概况及发展趋势 (2)1.4智能电表设计的技术要求及主要研究内容 (3)1.4.1技术要求 (3)1.4.2主要研究内容 (4)2智能电表的总体设计方案 (5)2.1总体设计思想 (5)2.2系统总体功能 (5)2.3智能电表的硬件设计方法 (6)2.3.1微处理器或微控制器 (7)2.3.2传感器 (8)2.3.3信号调理 (8)2.3.4A/D转换器和D/A转换器 (8)2.3.5智能电表的接口通信 (9)2.4智能电表的软件设计方法 (9)3智能电表的硬件设计 (12)3.1单片机系统设计 (12)3.1.1AT89C52的主要特性 (13)3.1.2AT89C52各主要引脚功能 (13)3.2电能计量芯片ADE7758 (15)3.2.1ADE7758综述 (15)3.2.2ADE7758引脚配置及功能描述 (15)3.2.3ADE7758信号衰减电路设计及互感器选型 (17)3.2.4ADE7758与MCU接口设计 (18)3.3MCU外围电路及其它模块的设计 (19)3.3.1存储模块设计 (19)3.3.2时钟模块设计 (20)3.3.3液晶显示模块设计 (21)3.3.4按键模块设计 (22)3.3.5串口通信模块设计 (24)4智能电表的软件设计 (25)4.1主流程图 (25)4.2系统初始化 (27)4.3系统子程序模块 (27)4.3.1系统参数自校正模块 (27)4.3.2电量测量功能模块 (27)4.3.3电能检定功能模块 (28)5系统调试 (29)5.1软硬件调试 (29)5.2功能测试 (29)5.3误差的定性分析及改进措施 (30)总结及前景展望 (32)参考文献 (33)致谢 (35)附录1 外文参考文献（译文） (36)附录2 外文参考文献（原文） (41)1绪论1.1引言作为仪器仪表中的一个子类产品，电能表在电力系统的各个环节中占据着重要的地位。

智能电能表的设计智能电能表是一种利用先进的计算机和通信技术来监测和管理电力消耗的设备。

它能够准确测量用电量、电压和电流，实时收集数据并进行分析，从而帮助用户更好地理解和管理电力消耗。

下面将对智能电能表的设计进行详细讨论。

1.功能设计：-电量监测：准确测量电力消耗，包括总用电量和分段用电量。

-功率分析：测量电流和电压，计算功率因数和有功功率、无功功率等指标。

-实时数据传输：通过通信技术将采集到的数据实时传输给电力公司或用户。

-数据分析报告：对收集到的数据进行分析，并生成报告帮助用户理解电力消耗情况。

-防止欺诈功能：具备防止电表欺诈的功能，例如防止操纵和串改数据等。

-警报功能：当电力使用达到设定阈值时，产生警报提醒用户及时调整用电情况。

-远程控制：通过远程控制功能，用户可以通过手机或电脑等设备随时监控和控制用电状况。

-支持能耗管理系统：智能电能表应支持连接能耗管理系统，为用户提供更详细的能耗数据和分析。

2.硬件设计：-电量测量：采用准确度较高的电量测量器件，例如精密电流互感器和电压测量器。

-通信技术：选择适合的通信技术，例如无线通信或物联网技术来实现实时数据传输。

-安全性：加入硬件加密模块，确保数据传输的安全性和完整性。

-耐用性与防护：选用可靠性较高的元器件，以及具备防护措施，例如防水、防尘等设计。

-管理性和可维护性：设计良好的外部接口和易于操作的面板，方便用户使用和维护。

3.软件设计：-数据采集：通过采集系统准确采集电力用量、电压、电流等信息。

-数据处理和分析：对采集到的数据进行处理和分析，例如计算功率因数、能量消耗等指标。

-数据存储和管理：将采集到的数据存储在内部存储器或云平台中，方便后续查询和分析。

-报表生成：根据用户需求，生成数据报表，以便用户更好地理解和管理电力消耗。

-用户界面设计：设计直观友好的用户界面，方便用户查看实时数据、报告和控制用电设备。

-远程控制与警报：实现远程控制功能，并设置能耗警报，帮助用户及时调整用电情况。

毕业设计基于STS协议的智能电能表设计

题目：基于STS协议的智能电能表设计学院:专业:学号:学生姓名:指导教师:日期:摘要为有效地解决上门抄表和收费难问题，并提高抄表效率，避免错抄。

本设计采用“客户先购电，后用电”的电力营销模式，增强了电能表管理由手工抄表向自动化管理过渡的过程安全保障度，并且用户的购电信息实行微机管理，方便进行查询、统计、收费及打印票据等。

采用国际通用转换STS标准，既促进国内电能计量系统的变革，又符合国际预付费电能表行业的发展潮流，解决了目前预付费电能表售电系统标准不统一的弊端。

在实现电能准确计量的基础上，又能进行预付费，且成本低廉。

因此，本设计的STS单相一体式预付费键盘表具有广阔的市场应用前景。

STS单相一体式预付费键盘表是一种新型的全电子式电能表，它以MSP430F4793为核心，系统主要由测量单元、数据处理单元等组成，具有电能计量、信息储存及处理、实时监测、自动控制以及带有完备的通信接口，支持双向计量、自动采集、冻结、控制、监测等功能。

阐述了系统的误差校正、电能计量等设计，探讨了系统软件的的抗干扰设计。

该电表能计量当前总有功、当前余额、瞬时电压、瞬时电流、瞬时功率，并且有STS预付费、液晶显示、事件记录、光电通讯、声光报警、继电器控制等功能。

实际运行表明，预付费单相电能表读写稳定、抗干扰能力强、数据传递可靠、管理实时便捷，计量与管理功能满足国际国内有关标准的要求。

关键词：STS；预付费电能表；键盘表；MSP430-4793AbstractTo effectively solve meter reading, electricity fee retrieving, and improve meter reading efficiency and avoid the wrong copy. The single phase prepaid energy meter which based on STS adopts the power market model of "Buy first, Use later". This model enhance the security level for meter management from manual to automated meter reading, and implement the computer to manage the user’s information, in order to facilitate query, statistics, fees and printing paper and so on. The intermational standards STS promotion the domestic energy metering system changes but also meet the international prepaid energy meter industry trends, and solve the current energy meter prepaid vending system standards are not uniform. In achi- achieving accurate measurement of electrical energy, based on accurate real-time screening but also a variety of stealing behavior, and low cost. Thus, STS single-phase prepaid keyboard table has a broad market prospect.Single-phase prepaid keyboard table which based on STS is a new fully electronic power meter, and it takes MSP430-4973 as the core. the system mainly by the measuremnt unit,the data processing unit and other components, with power measurement, information storage and processing, real-time monitoring, automatic control and communication interface with the complete support of two-way metering, automatic collection, freezing, control, monitoring and other functions. Describes the system error correction, energy metering, such as design, system software of the anti-jamming design.The table can measure Comulative Energy, Balance Credit, V oltage rms, Current rms, Currently Power Consumed, and own STS pre-paid, LCD display, event recording, optical communication, alarm and relay control functions.Practical operation shows that the single-phase prepaid energy meter read and write stability, anti-interference ability, reliable data transmission, management, and convenient real-time, measurement and management capabilities to meet the relevant international and domestic standards.Key words:STS; Prepayment meter; Keyboard tables; MSP430-4793目录绪论 (1)1 STS预付费电能表的整体设计系统概述 (3)1.1系统设计的基本要求 (3)1.2外观及显示设计的基本要求 (3)1.2.1 液晶显示屏内容及要求 (3)1.2.2 预付费键盘式电能表外形图说明 (3)1.2.3 预付费键盘式电能表的整体外观设计与安装要求 (4)1.2预付费键盘式电能表整体功能 (5)2 STS预付费键盘式电能表系统构成与工作原理 (7)2.1概述系统的构成 (7)2.2系统的总体设计 (7)2.3电能表的工作原理 (8)2.4电能表的功能设计 (9)3 STS预付费键盘式电能表的硬件设计 (11)3.1信号调理与采集单元 (11)3.1.1 前端输入信号调理单元 (11)3.1.2 信号采集单元 (13)3.2信息管理单元 (15)3.2.1 电能表的嵌入式信息处理芯片 (15)3.2.2 信息管理单元硬件电路 (15)3.2.3 显示及检测报警单元 (17)3.3电源管理单元 (18)3.3.1 电源类型的选择 (19)3.3.2 系统电源的工作原理及硬件电路图 (20)3.4硬件电路设计中的抗干扰措施 (21)3.4.1 电路抗干扰设计 (22)3.4.2 PCB板抗干扰设计 (22)4 单相电子式预付费电能表的软件设计 (24)4.1单片机的开发工具 (24)4.2单片机资源分配 (24)4.2.1 ROM空间的分配 (25)4.2.2 RAM空间的分配 (25)4.3主程序设计 (26)4.4误差校正 (26)4.4.1 误差来源 (26)4.4.2 误差校正的工作原理 (27)4.4.3 误差软件调整的实现 (29)4.5电能计量及预付费程序设计 (30)4.6软件设计中的抗干扰措施 (31)5 通信协议概述 (33)5.1IEC62056-41通信规约 (33)5.2IEC62056-21通信规约 (34)5.3通信接口硬件设计 (35)5.4通信接口软件设计 (35)6 单相电子式预付费电能表的测试与工程实现 (37)6.1功能测试 (37)6.1.1 采集模块调试 (37)6.2性能测试 (38)6.2.1准确度要求试验 (38)6.2.2气候影响试验 (38)6.2.3电气要求试验 (38)6.2.4电磁兼容试验 (39)6.3工程实现 (39)结束语 (40)参考文献 (41)致谢 (43)附录A 短码表 (44)附录B 软件流程图 (46)附录C 硬件抗干扰设计实验 (50)附录D 事件测试状态及显示 (51)附录E 硬件电路图 (52)绪论随着国民经济的不断发展,电力已经成为国家的最重要能源。

智能电能表课程设计

智能电能表课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解智能电能表的基本原理和功能，掌握其与传统电能表的区别。

2. 使学生掌握智能电能表的数据读取、分析与应用，了解其在节能降耗方面的作用。

3. 帮助学生了解智能电能表在我国能源管理和节能减排领域的应用及其重要性。

技能目标：1. 培养学生运用智能电能表进行数据采集、分析和处理的能力。

2. 提高学生实际操作智能电能表，进行家庭用电监测和管理的能力。

3. 培养学生团队协作、沟通表达的能力，能就智能电能表相关问题进行讨论和分析。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对智能电能表及新能源技术的兴趣和热情，提高环保意识。

2. 增强学生对我国能源政策的认识，树立节能减排的责任感和使命感。

3. 通过学习，使学生认识到科技进步对生活的改善，激发创新精神。

本课程针对初中年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。

在教学过程中，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。

同时，关注学生情感态度价值观的培养，使学生在掌握知识技能的同时，形成良好的环保意识和责任感。

为实现课程目标，后续教学设计和评估将围绕以上内容展开。

二、教学内容1. 智能电能表基础知识：介绍智能电能表的工作原理、结构、功能及其与传统电能表的差异，涉及课本第3章第2节内容。

- 工作原理与结构- 功能特点- 与传统电能表的对比2. 智能电能表的数据读取与分析：学习智能电能表的参数读取、数据传输及分析方法，涵盖课本第4章第1节内容。

- 数据读取与传输- 数据分析方法- 节能效果评估3. 智能电能表的应用实例：分析智能电能表在家庭、企业和能源管理领域的应用案例，参考课本第6章第3节内容。

- 家庭用电监测与管理- 企业用电优化- 能源管理及节能减排4. 实践操作：安排学生进行智能电能表的实际操作，包括数据采集、分析及应用，结合课本第5章实践环节。

- 数据采集与处理- 实际案例分析- 节能措施探讨根据以上教学内容，制定详细的教学大纲，明确教学内容的安排和进度。

智能化远传电能表的设计与应用

提供信息和进行数据交换，原理图见图１其。
据处理量大，时性和精度要求高，时采集处理后的信号应快实同速传输给微处理器进行操作，故采用了ＰＬＰ公司的ＨＩＩＳ
一一
电能表ＣＰ采用ＬＣ２０，主要有电ＵＰ２０
便等特点。具有双向计量功能，够精确测量正、两个方向的功率，以一个方向累计电量。可以大面积推广。能反硬件，件设计软
ＡｂｓｒｃｔａｔＴｅｎｇｙｈｅｅｒｍｅｅｉｔｉｐａｐｕｅａｄｅｄｉａｅＣＭＯＳｈｉ－ＬｔｒｎｈｓｅｒｓｓｃｔｄｃｐＰＣ２０ｗｈｉｉｉａａｒ２１ｃｈｓｎｌｇｅ—ｓａｌｉｔａｅｃｉｕｉｃｅｎｅｇｒｔｄｒｔｃ．
源、振、据采集、Ｓ８晶数Ｒ４５接口、晶接口、液数据存储等模块组成，外外扩以太网接口另
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智能电表项目规划设计方案

智能电表项目规划设计方案
智能电表规划设计方案
一、智能电表项目介绍
智能电表是一种基于智能电能表的智能系统，它可以将电能表数据传输至中央控制系统，以实现集中监控管理，节能控制，远程运行，故障诊断，数据收集等功能，从而提升电力系统资源利用率，节约能源，提高电力设备的安全性和可靠性，降低电力运行成本。

二、智能电表项目规划设计方案
1、系统架构
a)系统概述
智能电表系统由智能电表、网络通信设备及中央控制系统三个部分组成，它们之间由数据传输通道连接，完成数据的传输，实现集中监控和管理的功能，提高电力设备的安全性和可靠性，节约能源，降低电力运行成本。

b)系统架构图
（图一：智能电表系统架构）
2、系统主要技术
a）数据传输通道
智能电表系统采用GPRS技术，GPRS网络可以实现智能电表和中央控制系统之间的数据传输，确保系统工作的稳定和安全性；
b）电表采集
智能电表采用电子电能表进行数据采集，它可以采集到实时的电能数据，以及时对电能数据进行分析和处理，从而实现对电能数据的节能控制和可靠运行；
c）中央控制系统。

电力系统中的智能电能表设计与优化

电力系统中的智能电能表设计与优化随着科技的发展和人们对能源消耗的关注逐渐增加，电力系统中的智能电能表正逐渐成为趋势。

智能电能表是一种能够实时监测和管理电力消耗的设备，它不仅能够提供准确的用电数据，还可以帮助用户改善能源效率，实现线上线下的精细化能源管理。

本文将介绍智能电能表的设计与优化，以及其在电力系统中的应用。

一、智能电能表的设计1. 功能设计智能电能表应具备数据采集功能、实时监测功能、能耗分析功能等。

数据采集功能是通过传感器或模块实时采集电能数据并传输给服务器；实时监测功能可以通过应用程序或者云平台实时监控电力消耗情况；能耗分析功能是针对电力消耗进行数据统计和分析，为用户提供准确的能源效率参考。

2. 网络通信设计智能电能表需要与服务器或云平台进行通信，数据传输方式可以选择有线或无线方式。

有线通信方式通常使用以太网或RS485总线，能够提供稳定可靠的传输；无线通信方式可以选择Wi-Fi、蓝牙、NB-IoT等，提供更灵活的数据传输方式。

3. 安全设计智能电能表作为能源数据的采集器，安全性至关重要。

可以采用数据加密、身份认证等安全机制，确保数据的完整性和保密性。

此外，还应考虑设备的防火阻燃性能，避免电气事故的发生。

二、智能电能表的优化1. 数据准确性优化智能电能表在数据采集过程中应注意减少误差，提高数据准确性。

可以采用较高精度的传感器和模块，并进行定期的校准和维护。

此外，还应考虑与其他设备或系统的数据对接，确保数据的一致性。

2. 能源效率优化智能电能表可以通过数据分析和能耗统计，为用户提供能源效率优化的建议。

例如，根据用户的用电习惯和需求，提供用电时间段的合理规划和优化，避免高峰期的过载现象；同时，结合能源监测系统，对耗能设备的运行状态进行实时监测和调整，提高能源利用效率。

3. 用户体验优化智能电能表作为用户与电力系统交互的窗口，用户体验至关重要。

可以通过设计用户友好的界面，提供直观、易懂的操作方式，使用户能够方便地查看和管理能源消耗情况。

电力系统中的智能电能表及负荷管理系统设计

电力系统中的智能电能表及负荷管理系统设计随着电力需求的不断增长和环境保护意识的提升，电力系统的可持续发展变得尤为重要。

为了满足用户的用电需求，提高电能利用效率，并且减少能源浪费和环境污染，智能电能表及负荷管理系统应运而生。

本文将详细讨论电力系统中智能电能表及负荷管理系统的设计。

一、智能电能表介绍智能电能表是一种运用先进的电子技术和通信技术的电能计量仪器，它可以实时监测并记录电力使用情况，为用户提供详细的用电数据和统计分析，从而增强用户对电能使用的了解，并且激励用户实施有效的能源管理。

智能电能表可以实现远程监测、远程抄表和远程控制等功能，为电力系统提供了高效的管理手段。

智能电能表的设计应考虑以下几个方面：1. 电能计量功能：智能电能表应具备准确计量电能消耗的能力，能够在全负载和部分负载下保持测量精度。

2. 数据通信功能：智能电能表应支持多种通信协议，以便与负荷管理系统和其他智能设备进行数据交换和远程控制。

3. 数据安全：智能电能表应采用加密传输技术，确保数据的隐私和安全。

4. 设备可靠性：智能电能表应具备较高的抗干扰能力和稳定性，能够适应复杂的电力环境，保证设备正常运行。

二、负荷管理系统设计负荷管理系统是为了对电网电力负荷进行优化调度和合理控制，以实现供需平衡、提高电能利用率和降低能源消耗。

负荷管理系统与智能电能表的结合，可以实现对用户用电行为的监控和分析，进而指导电力系统运行和管理。

负荷管理系统的设计应具备以下特点：1. 数据采集与分析：负荷管理系统应建立完善的数据采集和分析功能，可以实时获取用户的用电数据，并进行分析和预测，为负荷调度提供依据。

2. 负荷预测与优化调度：负荷管理系统应用先进的算法模型，结合历史数据和实时数据，对未来一段时间的负荷进行预测和优化调度，以确保电力系统的可靠供电。

3. 用户参与和反馈：负荷管理系统应向用户提供用电信息和建议，鼓励用户采取有效的节能措施，并通过用户反馈不断优化系统的性能。

三相本地费控智能电能表的设计

三相本地费控智能电能表的设计三相本地费控智能电能表的设计一、引言随着电力系统的不断发展，智能电表作为电能管理和计量的重要工具在能源领域得到广泛应用。

本文将介绍一种基于三相本地费控智能电能表的设计方案。

二、设计原理1. 三相电路三相电路是工业和商业用电中常见的电路形式，它由三个相位相互间隔120度的交流电压组成。

三相电路具有功率大、稳定性好等特点，因此被广泛应用于大功率负载的供电系统中。

2. 本地费控本地费控是指用户在使用电能时，通过本地控制方式来管理电能的消耗和费用。

通过本地费控智能电能表，用户可以灵活地设置电费标准，进行实时电费计算和显示，并且可以根据需求进行费控操作，以实现用电费用的有效控制。

3. 智能电能表智能电能表集电能计量、通信、计费等功能于一体，可以实现对用户的用电情况进行实时监测、计量和控制。

通过与电力系统网络的连接，智能电能表可以方便地获取电能数据，并且支持远程抄表和远程计费等功能。

三、设计方案1. 硬件设计（1）电路设计：本地费控智能电能表采用三相四线制设计，通过相间电压和相间电流传感器获取电能数据。

同时，电路中还包括功率因数计算电路，用于计算功率因数并进行显示。

（2）微控制器：使用单片机作为主控芯片，负责实现电能数据的采集和处理，以及费控功能的实现。

通过与电能传感器和其他外设的连接，实现与用户的交互和数据传输。

（3）通讯模块：通过添加通讯模块，实现与电力系统网络的连接，支持远程抄表、远程计费等功能。

2. 软件设计（1）采集与处理：通过单片机采集电能数据，进行相应的数据处理和算法计算，得到有关电能的各项参数，如电流、电压、功率因数等。

（2）费控功能：单片机内置费控算法，根据设定的电费标准和用户用电情况，实时计算累积电能和费用，并进行显示和报警。

同时，还可以通过设定电量阈值来实现超电量报警和自动断电功能。

（3）通讯功能：通过通讯模块与电力系统网络连接，实现远程抄表、远程计费、用电数据上报等功能。

高级计量体系(AMI)中的智能电能表设计

对用户供电电压和电流实时采样，过ＭＣ进行处理通Ｕ
网（Ｒ）ＧＰＳ和短距离无线、Ｓ４５电力红外等方式与Ｒ８、智能显示终端、能手持终端双向通信。支持其他通信智
技术的无缝接入，块更换后具备自动识别功能。模
２２ＭＣＵ设计．
智能电能表含有功能较强的微控制器（Ｕ）将ＭＣ，计算机的ＣＵ，ＡＭ，ＯＭ，时器／数器和多种ＰＲＲ定计ＩＯ接口集成在一片芯片上，成芯片级的微计算机。／形
时通信，使人们能够基于环境和价格的考虑，大程度最
计量芯片将来自电压／电流互感器的模拟信号转换为数字信号，对其进行积分运算，而精确地获得有功、并从无
功电能，现防窃电功能、波分析等。实谐
量、量测量、梯电价、需阶费率和时段、结、付费功冻预能、数设置、参事件记录及上报、程通信、地通信、远本数
处理，计算后的结果保存在数据存储器单元中，可随并
行监测，而且可以通过仪表的网络通信接口实现双向数
据远程传输，组成分布式测控网络系统。
时向外部接口提供信息和进行数据交换。有ＭＣ的Ｕ
支持，以方便地实现智能电网供电系统内精确、可可靠地管理，仅可以实现用户清洁能源输送到电网的双向不