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電子式多功能電能表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 多功能電能表技術(shù)指標(biāo)
圖1 多功能電能表總體結(jié)構(gòu)框圖
圖2 通信串行口復(fù)用電路
圖3 SA9904引腳及其外圍電路圖
圖4 RTC-4553引腳及其外圍電路
圖5 主程序流程圖
圖6 日常事務(wù)處理流程圖
隨著電子技術(shù)的發(fā)展,大規(guī)模集成電路的應(yīng)用,芯片逐步趨于小型化,而功能卻越來(lái)越強(qiáng)。隨之應(yīng)運(yùn)而生的多功能電能表種類也越來(lái)越多。通過(guò)對(duì)單片機(jī)的程序開發(fā),電能表還可以增加許多輔助功能。 簡(jiǎn)答來(lái)說(shuō)就是具有計(jì)量功能的儀器,可以計(jì)量有/無(wú)功電能,分時(shí)計(jì)量,測(cè)量需要等,并且能夠顯示和存儲(chǔ)輸出數(shù)據(jù)(下圖為多功能電能表展示圖)。接下來(lái)為大家解讀多功能電能表的主要功能,具體有以下16點(diǎn):
1.電能計(jì)量 一只電能表能同時(shí)計(jì)量正向有功, 反向電量有4種計(jì)量方式: (1)反向電量計(jì)入正向電量中,同時(shí)反向總電量單獨(dú)計(jì)量,并顯示; (2)反向電量計(jì)入正向電量中,同時(shí)反向總電量單獨(dú)計(jì)量,不顯示; (3)反向電量,正向電量單獨(dú)計(jì)量,反向總電量顯示; (4)反向電量,正向電量單獨(dú)計(jì)量,反向總電量不顯示。 2.需量計(jì)量 多功能電能表可以計(jì)量用戶的最大需量。我國(guó)一般把15min平均功率叫需量,分別按滑差時(shí)間1,3,5,15min求得需量的最大值稱為最大需量。 3.電壓/電流計(jì)量 電子式多功能電能表可以提供總電壓,電流值和分相電壓,電流值。 4.時(shí)段控制 電子式多功能電能表內(nèi)部設(shè)計(jì)了一個(gè)日計(jì)時(shí)誤差相當(dāng)準(zhǔn)確的百年日歷,實(shí)時(shí)時(shí)鐘,能夠顯示實(shí)際時(shí)間的年,月,日,時(shí),分,秒,授權(quán)人通過(guò)專用介質(zhì)可對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)節(jié)。 5.預(yù)置 在什么時(shí)間讓多功能電能表完成什么任務(wù)就叫參數(shù)預(yù)置。 需要預(yù)置的參數(shù)主要有時(shí)區(qū),時(shí)段,凍結(jié)日,代表日,清需量日,清需量方式,滑差步進(jìn)時(shí)間,時(shí)段功率限額,時(shí)段費(fèi)率,跳閘延時(shí),用戶級(jí)別,循環(huán)顯示,表號(hào)等。可以用固態(tài)介質(zhì)或虛擬介質(zhì)對(duì)電能表進(jìn)行參數(shù)的預(yù)置。 6.監(jiān)控 電子式多功能電能表已經(jīng)發(fā)展成為有較強(qiáng)監(jiān)視與控制功能的設(shè)備。它能不斷地監(jiān)視外線路功率,能進(jìn)行超功率限額報(bào)警,超功率時(shí)間大于設(shè)定值時(shí)給出跳閘信號(hào)。應(yīng)用于預(yù)付費(fèi)時(shí),剩余電量小于限額值大于零時(shí)給出報(bào)警信號(hào),小于等于零時(shí)發(fā)出跳閘信號(hào)。 7.數(shù)據(jù)顯示 由于生產(chǎn)廠家和類型的不同,儀表顯示方法及內(nèi)容一定是不一樣的。 8.數(shù)據(jù)傳輸 電子式多功能電能表可通過(guò)多種方式與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 (1)通過(guò)專用介質(zhì)與外界數(shù)據(jù)交換。專用介質(zhì)一般選用數(shù)據(jù)電鑰匙或1C卡。 可以通過(guò)這些專用介質(zhì)對(duì)多功能表進(jìn)行參數(shù)預(yù)置,預(yù)付電費(fèi)。在預(yù)置參數(shù),預(yù)付 電費(fèi)的同時(shí)也把多功能表內(nèi)的用電數(shù)據(jù)及其他有關(guān)數(shù)據(jù)寫到專用介質(zhì)中。 (2)數(shù)據(jù)傳輸途徑是紅外抄表口。一般使用掌上電腦,通過(guò)紅外口與多功能 電能表進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 (3)通過(guò)RS232或RS485在一定的通信規(guī)約下進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程通信,實(shí)現(xiàn)本地或遠(yuǎn)方抄表和參數(shù)預(yù)置。 (4)通過(guò)載波和公網(wǎng)通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 9.脈沖輸出 多功能電能表通過(guò)輔助端子輸出電量脈沖。一般包括正向有功脈沖輸出,反向有功脈沖輸出,感性無(wú)功脈沖輸出和容性無(wú)功脈沖輸出。 10.預(yù)付費(fèi) 某些電子式多功能電能表還具有預(yù)付費(fèi)功能,能通過(guò)專用介質(zhì)(電鑰匙或1C 卡)預(yù)購(gòu)電量或預(yù)購(gòu)電費(fèi),欠費(fèi)提供報(bào)警信號(hào)和跳閘信號(hào)。預(yù)付費(fèi)多功能電能表必須具備記憶功能,保證剩余電量或剩余電費(fèi)不丟失;必須具有辨?zhèn)喂δ埽?dāng)使用非指定介質(zhì)時(shí),預(yù)付費(fèi)多功能電能表不應(yīng)接受或不工作,且應(yīng)有記錄。 11.存儲(chǔ) (1)存儲(chǔ)月用電數(shù)據(jù)。電子式多功能電能表必須能存上月的用電數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)存日以結(jié)算日或稱凍結(jié)日為界,結(jié)算日凍結(jié)時(shí)間可設(shè)。 (2)存儲(chǔ)負(fù)荷曲線。存儲(chǔ)負(fù)荷曲線是多功能電能表的一種擴(kuò)展功能。 12.事件記錄 所謂事件記錄就是多功能電能表某些參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí),記錄發(fā)生異常情況的 時(shí)間,異常情況下多功能電能表的狀態(tài),以備分析異常原因,追補(bǔ)電量;可監(jiān)視 多功能電能表是否出現(xiàn)故障;使用條件是否正常;有沒有竊電行為等。 13.電壓合格率記錄 電子式多功能電能表能夠給出在線實(shí)時(shí)記錄電壓合格率數(shù)據(jù)。 14.失壓記錄 電流大于基本電流的10%時(shí),電壓小于參比電壓的78%稱為失壓。失壓與停 電或欠壓概念不同。失壓是指在不停電時(shí),由于故障或竊電造成電能表電壓回路掉電或電壓幅值失真。停電是指供電中斷。欠壓是指由于供電質(zhì)量造成電壓幅值 達(dá)不到規(guī)定要求。電子式多功能表可對(duì)失壓情況進(jìn)行全面記錄,可記錄一相失壓 時(shí)間及一相失壓時(shí)的有功電量,兩相失壓時(shí)間和兩相失壓時(shí)的有功電量,以及三 相失壓時(shí)間。多功能電能表的失壓記錄可以代替失壓記時(shí)儀。 15.失流記錄 失流包含兩層意思: ①當(dāng)電流小于基本電流2%時(shí)判為失流; ②當(dāng)三相電流 不平衡超過(guò)某個(gè)限定值時(shí)判為失流,限定值可通過(guò)軟件設(shè)定。 16.停電抄表 電子式多功能電能表本身需要電源,一旦斷電,多功能電能表內(nèi)CPU不工作, 液晶屏無(wú)顯示,現(xiàn)場(chǎng)人工抄表會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。這是電子計(jì)度器(液晶LCD和發(fā)光 二極管LED)共同的缺點(diǎn)。停電抄表的方法有兩種: ①抄表時(shí)外加電池使CRJ 工作,使液晶顯示讀表; ②電子式多功能電能表內(nèi)部安裝高能電池,可在外線停電時(shí)由高能電池供電使CPU工作。