电能表毕业设计.docx

毕业设计（论文）
题 目：单相电子式电能表的设计
系 别：电气工程系
专 业：电子电气专业
班 级：
学生姓名：
指导老师：
完成时间：
的基础上进行拓展，拓展时钟电路，拓展显示模块，拓展CPU以及一些与具体的要求相对应的通讯模块：485通讯，红外通讯，载波通讯以及无线GPRS通讯模块，构成各个时基电路，控制电路与通讯电路，引入时基电路的目的很明确，为每一次电量累计提供时基参照，以确定电价系数，而引入CPU则是建立一座时间与电量的桥梁，并提供智能化的操作与控制，CPU是单相电子式电能表的一个核心枢纽，电能表的各个量变参数汇聚到CPU进行进行各种复合的运算，最终得到一些和电量相关的加权参数，以供电力部门调查取用，其间牵涉到的数据量的大小取
决于用户对电能表功能的要求，我们可以拓展存储功能的模块进行优化存储算法，作为电力计量类的产品，电子式电能表要求其在十年内出现故障的概率为万分之三，为此在对电能表进行功能设计的同时，还必须着重考虑电能表的数据安全性与稳定性，而要达到这两个方面，则必须在硬件设计和软件优化两个方面都要进行具体细致的考虑，并需要比较长时间的现场测试与调整。
电力部门对时钟精度的要求误差标准在±5PPM的范围之内，也就是一天的累计日误差在±，时钟一般在晶振的基础上进行运行，普通的的晶振误差在±20PPM，达不到我们的所需要求，因此必须选用高精度的晶振作为时钟的基准源，除此之外，由于温度的变化会影响到晶振频率的变化，从而引起时钟精度的变化，因此，我们还要加入温度芯片进行实时校正补偿，依此来达到精度所要求的范围。
电能表本身除去计量存储的功能外，还在不同的程度上具备一些通讯功能：红外通讯、串行通讯等。在电能表应用设计中串行通讯供485抄读，直接供给PC机，而红外通讯则是借助红外掌上机为媒介，将众多数据通过红外掌上机传送至PC机，利于配电分步集中管理。
更进一步，在电能表中引入载波模块，即可实现对电能表的远程抄表与远程控制，这里的载波是电力载波，是在电力线的电能传输过程中加载在我们的控制信号或者数据信号，通过调制和解调的办法滤取信息，这种载波形式应用于电能表领域的，考虑起数据传输的安全性，所以滤取信号或者加载信号总在交流的跨零点的时刻加载信号，这样防止了交流干扰信号对于载波信号的叠加，只是传送的速率会相对的慢一些，但载波通讯可以随时对电能表进行远程的抄控，其实时性也就弥补了速率方面的不足；另外，随着科技的发展，一些更先进的功能模块也会逐渐引入电能表进行通讯，如GPRS。
总之，作为一种计量产品，单相电子式电能表从功能结构单一到功能强大、结构复杂，也是国家电力部门推行电力现代化的一个必然的趋势；其表型繁多，从单相到三相、从静止到复费率、预付费到多功能电能表、再外扩诸多的功能块、配合集抄系统，最终要达到电力集中抄表的自动化。电能表的设计与研究开发，也应该始终站在科技的前沿，掌握信息，任重道远。

1．输入电网额定电压：220V
2．输入额定电流：20A
3．精度：1级
4．检测电网侧电压频率，并实时显示，
5．测量并实时显示电功率
2．硬件系统设计
电能表硬件设计突出重点的就是计量功能和抗干扰功能两部分，电能表一般分为二级表、，是对其测量误差精度的要求，计量部分的设计是电能表的设计中比较关键的部分。本文采用电能芯片ADE7753和单片机AT89S52以及外围电路共同组成硬件系统。其原理框图如图一所示：
电流采样滤波

电压采样滤波


图一

电压、电流经过电压分压网络和电流互感器，再通过滤波，转化成符合ADE7753芯片要求的输入信号，再经过芯片内部对电压和电流进行A/D转换、数字运算和能量累加，从而得到有功电能、无功电能、电压、电流有效值和频率值的原始寄存器值。采用外部中断读取这些数值，ZX与INT1相连，当过零时进行中断，这些值通过SPI接口传送到微控制器中，微控制器再进行计算，最后通过LED显示出来。另外，微控制器也可以把测量的值通过串口把数据传到微机中，便于人们保存分析，这一点可以使人机对话功能大大增强。本系统选用高性价比的微控制器89S52，完成各种参数的计算、通信命令处理和控制功能, 89S52内部集成了8KB的ROM，程序存储能满足系统的需求，因而不需要外部扩展ROM。芯片X25045作为看门狗设置，加强系统的抗干扰性能,2片74LS145芯片驱动16路发光二极管（LED）。