第八章 智能式电能表

第八章智能式电能表第一节智能式电能表的功能第二节单相智能式电能表第三节三相智能式电能表第四节智能式电能表的应用第一节智能式电能表的功能一、智能式电能表1.智能电能表作用为了实现电能计量自动化，出现智能式电能表，目的是为了电能表数据采集。2.分类（1）脉冲电能表：它是能输出与转盘转数成正比的脉冲串的电能表。按其输出脉冲的实现方式可分为电压型脉冲电能表和电流环型脉冲电能表两类。（2）智能电能表：它是通过串行口，以编码方式进行远方通信的。因为它传输的不是脉冲信号，所以准确、可靠。按智能电能表的输出接口通信方式的不同，可分为低压配电线载波接口型和RS485接口型两种类型。第一节智能式电能表的功能二、智能式电能表的功能（1）计量功能：具有正向、反向有功电能量和四象限无功电能量计量功能，同时包括累计计量和实时计量两类功能。（2）费率和时段功能：利用经济杠杆，使用电的峰值和谷值的电价有所差别，至少可设置尖、峰、平、谷四个费率，改善用电质量和经济效益。（3）最大需量计量：（4）测量功能：可测量各分相的有功功率、无功功率、功率因数、分相电压、分相（含零线）电流、频率等运行参数。（5）数据显示功能：智能式电能表对于电量数据的显示有两种方式：循环显示和固定显示。显示内容可通过编程进行设置，且具有停电后唤醒显示的功能。（6）通信功能：通信信道物理层必须独立，任意一条通信信道的损坏都不得影响其他信道正常工作；当有重要事件发生时，宜支持主动上报。第一节智能式电能表的功能•此外，智能电能表还具有事件记录功能、停电抄表功能、安全保护功能、时钟功能、冻结功能、清零功能、报警功能辅助电源功能等多种功能。第二节单相智能式电能表1.单相智能式电能表的系统结构及原理（1）结构适应远程自动抄表功能的智能电能表主要包括:电功率表计量模块、数据通信模块和中心控制单元CPU，外围模块包括稳压电路模块、存储器模块、数码显示模块和故障保护模块。系统总结构简图如图所示第二节单相智能式电能表（2）原理电网进户线通过稳压电源（7895,7810）产生+5V和+10V的两种直流工作电源，以满足系统中不同集成电路的需要。同时AD7751开始电功率计量，产生一个与实功率信息成正比的频率，输入到AT89C52进行脉冲计数，再通过专用modem芯片ST7537将功率信息以电力载波方式送回电网来实现远程抄表，并驱动数码管显示功率读数。其功率信息存放于外部存储器M93C46中以防掉电后数据丢失。系统故障保护部分由光耦MOC3063和电磁继电器组成，当AT89C52因故停止工作时，电磁继电器自动切断电源，保证电能表不会出现漏计电量现象。2.单相智能电能表的硬件设计第二节单相智能式电能表智能电能表硬件设计电气原理图如图8-3所示主要的结构包括：（1）中心控制单元CPU;（2）外围电路，如存储单元和系统故障保护部分等；（3）功率计量（AD7751）；（4）数据通信（ST7537）。第二节单相智能式电能表3.单相智能电能表软件设计控制软件的设计由主程序和中断程序组成，软件流程图如图8-4和图8-5所示第三节三相智能式电能表1.三相智能式电能表的系统结构及原理第三节三相智能式电能表•三相智能式电能表以AT89S51单片机为核心控制芯片，通过电能计量芯片CS5460A对电网A、B、C三相的电压、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，输入到CS5460A的电压通道输入脚，电网电流经过电流互感器转换，输入到芯片的电流通道输入脚。CS5460A将转换后得到的信号进行数字处理并计算得到电网电压、电流、功率等数据，再通过一个SPI口与单片机进行通信，将得到的数据传输到单片机进行处理，如计算视在功率、有功功率、功率因数等。第三节三相智能式电能表2.单相智能电能表的硬件设计主要的结构包括：（1）中心控制单元CPU;（2）功率计量（CS5460A）；（3）系统保护电路，如电压、电流信号通道的浪涌保护。第三节三相智能式电能表3.三相智能电能表软件设计本系统的软件设计编程主要有：CS5460A芯片的初始化，AT89S51对A/D转换数据的处理，人机界面的编程，软件看门狗及EEPROM的读写集。第四节智能式电能表的应用1.智能式电能表在智能电网中的作用（1）优化新能源用电秩序；（2）优化分布式能源配置；（3）提高负荷预测的准确度（4）提供故障分析依据（5）智能化需求侧管理（6）促进智能用电新技术的发展第四节智能式电能表的应用2.智能电能表的功能应用（1）结算和账务（2）配网状态估计（3）电能质量和供电可靠性监控（4）负荷分析、建模和预测（5）电力需求侧响应（6）能效监控和管理（7）用户能源管理（8）节能（9）智能家庭（10）预防维护和故障分析（11）负荷远程控制第四节智能式电能表的应用3.智能式电能表的应用实例智能式电能表具有十分广泛的应用，不同的场合应合理选用智能式电能表。（1）住宅中的选用（2）集体宿舍楼中的选用（3）商场、店面、办公楼等场所的选用