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电子式多用户智能单相有功电能表研制
武汉天立华高电气设备有限公司
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摘要本文论述研制电子式多用户智能单相有功电能表的意义及该仪表的结掏,提出一种新颖的有功功率取样3-法,应用MCS一51单片机技术及本文提出的有功功率取样方法设计电子武24用户智能单相有功电能表,该仪表经桂定达到2级精度.

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  2 系统的硬件组成

  电子式24用户智能单相电能表硬件如图3所示, 系统由80C31扩展8KEP0M 、8KRAM、8279、8255,8KRAM 用于存储系统参数、各用户上月峰平谷三时段及总的电能累计值、当前峰平谷三时段及总的电能累计值、上月各时段的f:l平均用电量、上月抄表时间等重要数据,所有数据均有2份备份.8279组成8位显示器 ,显示器自动分时显示当前各用户峰平谷三时段及总的电能累计值,前2位显示用户代码,后6位显示电能累计值XXXX·XXKWh,三个指示发光管分别指示峰平谷三个时段.8255作为A/D转换器和时钟电路的接口,A/D转换器采用AD574A ,AD574A是高速直接比较式12位A/D转变器,转换周期典型值为25微秒,A/D转换周期结束标志输出作为80C31外部中断1NTO的中断源.时钟电路MSM5832作为系统的常年走时钟。 ,用于峰平谷时段的划分.P1.0~P1.2控制各用户电流测量通道的切换,P1.3和P1.4控制3组用户测量通道的切换、PI.5控制电压和电流有功分量测量通道的切换.串行通讯接口采用中距离的RS一485标准.硬件抗干扰采用TL7705作为电源监视器 ,一旦干扰从电源串人,TL7705立即产生复位信号封锁80C31及RAM6264,保护数据.此外,为防止程序出轨,硬件还设有WATCHDOG 电路 ,如图4所示,程序正常运行时,从P1.6定时输出脉冲使电容放电. 比较器输出保持高电平,程序失控时.电容充满后,比较器输出低电平,TL7705产生复位信号.

  3 系统的软件设计

  系统运行分为“工作” 和“校正” 二个状态,在工作状态下,显示器分时显示用户当前峰平谷及总的电能累计值4种数据.每8秒变换一种数据,每32秒更换一户数据;也可用k和k 键快速查阅各用户的电能数据,按k 键一次,显示数据向前退一户,按k。键一次, 显示数据向后进一户.在校正状态下,显示器只显示各用户的有功功率.不进行电能的累积运算,工作状态与校正状态由按钮k。切换,k 键置于表内.复位后,系统自动处于工作状态,在工作状态下,按k s键一次后,系统进人校正状态,系统显示A相相电压的测量值,用于A相相电压取样电路的校正.A相相电压校正后,再按k 键一次,显示器显示A组0号用户有功功率,用于校正A组0号用户电流取样电路的校正.A组0号用户校正后,按k。键转人A组1号用户校正.第1o次按k s键后,进人B相校正,第1 9次按k 键.进人C相校正,第28次按k。键校正完成,回到工作状态.在工作状态下,系统每32毫秒完成一户有功功率的测量,第1个32毫秒测量3次电流零点,求出平均零点;第2个32毫秒测量2次A相相电压:第3个32毫秒测量A组0号用户的有功功率,在此期间内,测量1次A相相电压,该相电压测值与前二次相电压测值用通滤波算法滤波,测量电流有功分量3次,三次测量值求算术平均, 去零点,乘以相电压,乘巡检周期,即得一个巡检周期内该户所用电能,求电能累计;第4个32毫秒测量A组1号用户.第u 个32毫秒测2次B相相电压;第12个32毫秒测B组0号用户;第20个32毫3期 - 周小方:电于式多用户智能单相有功电能表研制 337秒测2次C相相电压;第21个32毫秒测C组0号用户;第29个32毫秒开始第二次巡检.巡检周期为28×32毫秒一0.896秒.

  4 样机的测试与分析

  所制作的一台样机上各用户标定电流为5A+最大电流为20A+额定电压220V,频率50Hz,2-0级精度-参照机械部标准“1.0级静止式交流有功电度表JB5460—91”和国家标准“0-5、1·0、2.0级交流有功电度表GB/T15283 94”.在漳州标准计量局电学室对棒 挂行 4试.基本误差满足标准要求+单户调整精度达到1级,24户统调精度达到2级.这一结果表明本文提出的有功功率测量方法是可行的,该取样方法的一个显著特点是可以直接提取电流

  有功分量,而不需进行功率因数的计算+从而缩短巡检周期.电能表常数是电能表的一个重要指标,本方案电能的测量是间接测量+电能脉冲由软件产生,受巡检周期的限制,这样的脉冲只能达到800脉冲/kWh,由80C31扩展3片74LS373,驱动24只发光管,分别输出24个用户的电能脉冲.另一方面显示器的分辨率虽然只有0-01kWh+但仪器内部RAM 中电能累计单元的分辨率为0.000001kWh,能够保证计量的精度+不会遗失半个电能脉冲.本样机设有校正状态,在检定实验中可直接进行功率比对.受检定条件的限制,只测试了部分检定项目,主要指标达到2级精度要求.在本项目的研究过程中,得到漳州师范学院科研处翁文亮、黄亚流、章渡等老师的大力支持,在此表示衷心感谢.

  参考文献

  1 何立民MCS~51系列单片机应用系统设计·系统配置与接口拄木.北京;北京航空航天大学出版社,1990

  2 徐君毅、张友得等单片微型计算机原理与应用.上海科学拄术出版社.1988

  3 黄长江实时日历时钟集成电路MSM5838及其应用.电子拄术应用.1990,(7) 驺

  4 于广溲.电源电压监视器TL7705CP 电子技术应用.1989,(8):48

  5 周航慈.单片机应用程序设计拄术.北京:北京航空航天大学出版社,1991


 

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