[发明专利]三相电能计量系统

说明书

技术领域

本发明涉及电能计量监控设计，具体是指三相电能计量系统。

背景技术

电能计量系统是衡量电能消费数量的计量仪器，其技术性要求很高。它既要求能精确计量，更要求能稳定工作，并能保证长期高度的可靠性。目前，由于近年来能源的日益紧张，电力供应时常出现短缺现象，各地纷纷采取了各种应对措施，很多地区不约而同地出台了峰谷分时电价和避峰电价政策，因此，多费率表市场需求进一步加大，尤其是大工业用户，对三相多费率表的需求快速增长。另外，随着现代电子产业和电力系统的不断发展，电能计量系统正在向智能化、多功能的方向发展，可以测量多种参数，并可实现自动抄表、分时费率、实时费率、预付费等多种功能的测量电路和集成化、模块化已成为未来发展的趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三相电能计量系统，本设计中的三相电能计量系统集检测、计量、控制、存储、显示、通信等模块于一身，并且可实现峰谷分时的复费率计量。

本发明的实现方案如下：三相电能计量系统，包括设置在三相电力线路中的电流互感器CT和电压互感器PT，所述电流互感器CT通过模拟开关连接有计量芯片，电压互感器PT也与计量芯片连接，所述计量芯片还连接有中央处理器CPU，所述中央处理器连接有存储器。

所述中央处理器CPU还连接有显示器。

所述中央处理器CPU还连接有键盘电路。

所述中央处理器CPU还连接有通信电路。

通信电路为RS-485通信模块，中央处理器CPU通过RS-485通信模块与链接有上位机。

中央处理器CPU的型号为MC68HC908LJl2。

计量芯片为三相电能计量芯片ATT7022B。

本发明的设计原理为：电能计量系统最重要的功能是精确测量各种电能参数，如电压、电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、欠压和断相检测、谐波分析等。本系统采用专用的计量芯片来检测电信号，即三相电能计量芯片ATT7022B来检测电信号，同时配以中央处理器CPU （MC68HC908LJl2）编程来实现多种功能。系统主要由检测、计量、控制、存储、显示、键盘、通信接口和电源等部分组成。其中，检测部分由精密的电流互感器CT、电压互感器PT和外围处理电路组成，可将得到的电流、电压、频率、相位等实时数据输入到计量芯片中。计量芯片通过对各个输入信号进行计量，可将计量得到的各种电能参数输入到控制部分(即中央处理器CPU中)，然后由中央处理器CPU中的程序决定它将那些参数经过处理后送到存储器中储存，同时送到显示部分进行显示。显示部分采用高品质液晶显示器，可显示4行，每行20个字符。如果需要实现分时费率的功能，则可以在编程时将各时段的电价编入程序中，然后通过实时时钟测量时间，以确定此时段的电价并加以分时计费。通信电路采用RS-485通信模块来和上位机进行通信，通信电路中本系统采用MAX4872芯片，该芯片为单一+5 V电源供电，有8个引脚而且使用简单、方便。如果通信电路接到电力线上位机的命令，则将命令传输到中央处理器CPU，再根据命令将电能参数传送到上位机，这样便可以实现自动抄表和远程控制等功能。

基于性能和成本等方面的考虑，作为电能计量系统核心部件的中央处理器CPU可选择飞思卡尔半导体公司的MC68HC908LJl2。MC68HC908IJl2是一款适用于电能计量设计的8位MCU，是基于HC08架构的通用器件，具有12K字节的Flash存储器、512字节的RAM，以及一个红外通信接口、一个串行外设接口、一个AD转换器、8个键盘输入中断和一个LCD驱动器模块。电能的计量芯片可选择三相电能计量芯片ATT7022B。ATT7022B是一款高精度且功能强大的多功能防窃电基波谐波三相电能专用计量芯片，该芯片适用于三相三线和三相四线应用，而且使用十分方便。ATT7022B内部的电压检测电路可以保证加电和断电时正常工作，它提供有一个SPI接口，可以方便地与外部MCU之间进行计量参数以及校标参数的传递。存储器则可采用带有SPI接口的铁电存储器FM33256。FM33256是Ramtron公司推出的一款带高速串行SPI接口且内含FRAM处理器的外围系列产品，它在小型封装中整合了非易失性FRAM，能降低成本、减小电路板空间并支持以处理器为基础系统的常用功能，非常适合用于先进的多功能电能表。

本发明的优点在于：本设计中的三相电能计量系统集检测、计量、控制、存储、显示、通信等模块于一身，并且可实现峰谷分时的复费率计量。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式