三相電能計量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了三相電能計量系統(tǒng)，包括設(shè)置在三相電力線路中的電流互感器CT和電壓互感器PT，所述電流互感器CT通過模擬開關(guān)連接有計量芯片，電壓互感器PT也與計量芯片連接，所述計量芯片還連接有中央處理器CPU，所述中央處理器連接有存儲器。本發(fā)明的優(yōu)點在于：本設(shè)計中的三相電能計量系統(tǒng)集檢測、計量、控制、存儲、顯示、通信等模塊于一身，并且可實現(xiàn)峰谷分時的復(fù)費率計量。
【專利說明】三相電能計量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電能計量監(jiān)控設(shè)計，具體是指三相電能計量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電能計量系統(tǒng)是衡量電能消費數(shù)量的計量儀器，其技術(shù)性要求很高。它既要求能精確計量，更要求能穩(wěn)定工作，并能保證長期高度的可靠性。目前，由于近年來能源的日益緊張，電力供應(yīng)時常出現(xiàn)短缺現(xiàn)象，各地紛紛采取了各種應(yīng)對措施，很多地區(qū)不約而同地出臺了峰谷分時電價和避峰電價政策，因此，多費率表市場需求進一步加大，尤其是大工業(yè)用戶，對三相多費率表的需求快速增長。另外，隨著現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)和電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電能計量系統(tǒng)正在向智能化、多功能的方向發(fā)展，可以測量多種參數(shù)，并可實現(xiàn)自動抄表、分時費率、實時費率、預(yù)付費等多種功能的測量電路和集成化、模塊化已成為未來發(fā)展的趨勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種三相電能計量系統(tǒng)，本設(shè)計中的三相電能計量系統(tǒng)集檢測、計量、控制、存儲、顯示、通信等模塊于一身，并且可實現(xiàn)峰谷分時的復(fù)費率計量。
[0004]本發(fā)明的實現(xiàn)方案如下:三相電能計量系統(tǒng)，包括設(shè)置在三相電力線路中的電流互感器CT和電壓互感器PT，所述電流互感器CT通過模擬開關(guān)連接有計量芯片，電壓互感器PT也與計量芯片連接，所述計量芯片還連接有中央處理器CPU，所述中央處理器連接有存儲器。
[0005]所述中央處理器CPU還連接有顯示器。
[0006]所述中央處理器CPU還連接有鍵盤電路。
[0007]所述中央處理器CPU還連接有通信電路。
[0008]通信電路為RS-485通信模塊，中央處理器CPU通過RS-485通信模塊與鏈接有上位機。
[0009]中央處理器CPU的型號為MC68HC908LJ12。
[0010]計量芯片為三相電能計量芯片ATI7022B。
[0011]本發(fā)明的設(shè)計原理為:電能計量系統(tǒng)最重要的功能是精確測量各種電能參數(shù)，如電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、欠壓和斷相檢測、諧波分析等。本系統(tǒng)采用專用的計量芯片來檢測電信號，即三相電能計量芯片ATI7022B來檢測電信號，同時配以中央處理器CPU (MC68HC908LJ12)編程來實現(xiàn)多種功能。系統(tǒng)主要由檢測、計量、控制、存儲、顯示、鍵盤、通信接口和電源等部分組成。其中，檢測部分由精密的電流互感器CT、電壓互感器PT和外圍處理電路組成，可將得到的電流、電壓、頻率、相位等實時數(shù)據(jù)輸入到計量芯片中。計量芯片通過對各個輸入信號進行計量，可將計量得到的各種電能參數(shù)輸入到控制部分(即中央處理器CPU中)，然后由中央處理器CPU中的程序決定它將那些參數(shù)經(jīng)過處理后送到存儲器中儲存，同時送到顯示部分進行顯示。顯示部分采用高品質(zhì)液晶顯示器，可顯示4行，每行20個字符。如果需要實現(xiàn)分時費率的功能，則可以在編程時將各時段的電價編入程序中，然后通過實時時鐘測量時間，以確定此時段的電價并加以分時計費。通信電路采用RS-485通信模塊來和上位機進行通信，通信電路中本系統(tǒng)采用MAX4872芯片，該芯片為單一+5 V電源供電，有8個引腳而且使用簡單、方便。如果通信電路接到電力線上位機的命令，則將命令傳輸?shù)街醒胩幚砥鰿PU，再根據(jù)命令將電能參數(shù)傳送到上位機，這樣便可以實現(xiàn)自動抄表和遠程控制等功能。
[0012]基于性能和成本等方面的考慮，作為電能計量系統(tǒng)核心部件的中央處理器CPU可選擇飛思卡爾半導(dǎo)體公司的MC68HC908LJ12。MC68HC908IJ12是一款適用于電能計量設(shè)計的8位MCU，是基于HC08架構(gòu)的通用器件，具有12K字節(jié)的Flash存儲器、512字節(jié)的RAM，以及一個紅外通信接口、一個串行外設(shè)接口、一個AD轉(zhuǎn)換器、8個鍵盤輸入中斷和一個IXD驅(qū)動器模塊。電能的計量芯片可選擇三相電能計量芯片ATT7022B。ATI7022B是一款高精度且功能強大的多功能防竊電基波諧波三相電能專用計量芯片，該芯片適用于三相三線和三相四線應(yīng)用，而且使用十分方便。ATT7022B內(nèi)部的電壓檢測電路可以保證加電和斷電時正常工作，它提供有一個SPI接口，可以方便地與外部MCU之間進行計量參數(shù)以及校標參數(shù)的傳遞。存儲器則可采用帶有SPI接口的鐵電存儲器FM33256。FM33256是Ramtron公司推出的一款帶高速串行SPI接口且內(nèi)含F(xiàn)RAM處理器的外圍系列產(chǎn)品，它在小型封裝中整合了非易失性FRAM，能降低成本、減小電路板空間并支持以處理器為基礎(chǔ)系統(tǒng)的常用功能，非常適合用于先進的多功能電能表。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點在于:本設(shè)計中的三相電能計量系統(tǒng)集檢測、計量、控制、存儲、顯示、通信等模塊于一身，并且可實現(xiàn)峰谷分時的復(fù)費率計量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]實施例一
如圖1所示。
[0016]三相電能計量系統(tǒng)，包括設(shè)置在三相電力線路中的電流互感器CT和電壓互感器PT，所述電流互感器CT通過模擬開關(guān)連接有計量芯片，電壓互感器PT也與計量芯片連接，所述計量芯片還連接有中央處理器CPU，所述中央處理器連接有存儲器。
[0017]所述中央處理器CPU還連接有顯示器。
[0018]所述中央處理器CPU還連接有鍵盤電路。
[0019]所述中央處理器CPU還連接有通信電路。
[0020]通信電路為RS-485通信模塊，中央處理器CPU通過RS-485通信模塊與鏈接有上位機。
[0021]中央處理器CPU的型號為MC68HC908LJ12。
[0022]計量芯片為三相電能計量芯片ATI7022B。
[0023]本發(fā)明的設(shè)計原理為:電能計量系統(tǒng)最重要的功能是精確測量各種電能參數(shù)，如電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、欠壓和斷相檢測、諧波分析等。本系統(tǒng)采用專用的計量芯片來檢測電信號，即三相電能計量芯片ATI7022B來檢測電信號，同時配以中央處理器CPU (MC68HC908LJ12)編程來實現(xiàn)多種功能。系統(tǒng)主要由檢測、計量、控制、存儲、顯示、鍵盤、通信接口和電源等部分組成。其中，檢測部分由精密的電流互感器CT、電壓互感器PT和外圍處理電路組成，可將得到的電流、電壓、頻率、相位等實時數(shù)據(jù)輸入到計量芯片中。計量芯片通過對各個輸入信號進行計量，可將計量得到的各種電能參數(shù)輸入到控制部分(即中央處理器CPU中)，然后由中央處理器CPU中的程序決定它將那些參數(shù)經(jīng)過處理后送到存儲器中儲存，同時送到顯示部分進行顯示。顯示部分采用高品質(zhì)液晶顯示器，可顯示4行，每行20個字符。如果需要實現(xiàn)分時費率的功能，則可以在編程時將各時段的電價編入程序中，然后通過實時時鐘測量時間，以確定此時段的電價并加以分時計費。通信電路采用RS-485通信模塊來和上位機進行通信，通信電路中本系統(tǒng)采用MAX4872芯片，該芯片為單一+5 V電源供電，有8個引腳而且使用簡單、方便。如果通信電路接到電力線上位機的命令，則將命令傳輸?shù)街醒胩幚砥鰿PU，再根據(jù)命令將電能參數(shù)傳送到上位機，這樣便可以實現(xiàn)自動抄表和遠程控制等功能。
[0024]基于性能和成本等方面的考慮，作為電能計量系統(tǒng)核心部件的中央處理器CPU可選擇飛思卡爾半導(dǎo)體公司的MC68HC908LJ12。MC68HC908IJ12是一款適用于電能計量設(shè)計的8位MCU，是基于HC08架構(gòu)的通用器件，具有12K字節(jié)的Flash存儲器、512字節(jié)的RAM，以及一個紅外通信接口、一個串行外設(shè)接口、一個AD轉(zhuǎn)換器、8個鍵盤輸入中斷和一個IXD驅(qū)動器模塊。電能的計量芯片可選擇三相電能計量芯片ATT7022B。ATI7022B是一款高精度且功能強大的多功能防竊電基波諧波三相電能專用計量芯片，該芯片適用于三相三線和三相四線應(yīng)用，而且使用十分方便。ATT7022B內(nèi)部的電壓檢測電路可以保證加電和斷電時正常工作，它提供有一個SPI接口，可以方便地與外部MCU之間進行計量參數(shù)以及校標參數(shù)的傳遞。存儲器則可采用帶有SPI接口的鐵電存儲器FM33256。FM33256是Ramtron公司推出的一款帶高速串行SPI接口且內(nèi)含F(xiàn)RAM處理器的外圍系列產(chǎn)品，它在小型封裝中整合了非易失性FRAM，能降低成本、減小電路板空間并支持以處理器為基礎(chǔ)系統(tǒng)的常用功能，非常適合用于先進的多功能電能表。
[0025]如上所述，則能很好的實現(xiàn)本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.三相電能計量系統(tǒng)，其特征在于:包括設(shè)置在三相電力線路中的電流互感器CT和電壓互感器PT，所述電流互感器CT通過模擬開關(guān)連接有計量芯片，電壓互感器PT也與計量芯片連接，所述計量芯片還連接有中央處理器CPU，所述中央處理器連接有存儲器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相電能計量系統(tǒng)，其特征在于:所述中央處理器CPU還連接有顯示器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相電能計量系統(tǒng)，其特征在于:所述中央處理器CPU還連接有鍵盤電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的三相電能計量系統(tǒng)，其特征在于:所述中央處理器CPU還連接有通信電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三相電能計量系統(tǒng)，其特征在于:通信電路為RS-485通信模塊，中央處理器CPU通過RS-485通信模塊與鏈接有上位機。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三相電能計量系統(tǒng)，其特征在于:中央處理器CPU的型號為MC68HC908LJ12o
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三相電能計量系統(tǒng)，其特征在于:計量芯片為三相電能計量芯片 AIT7022B。
【文檔編號】G01R22/06GK103630740SQ201210305310
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月27日
【發(fā)明者】李強 申請人:成都眾山科技有限公司