三相本地费控智能电能表的设计

摘要

随着电子技术和通信技术的飞速发展，电力设备逐渐实现了智能化、数字化、网络化，为智能电网的发展奠定了技术基础。智能电网的发展对电能表的相关技术提出了新的要求，在功能及智能化方面提出了更高的目标，除了具备基本的计量功能之外，还要实现分时计量功能、预付费功能、结算功能、负荷监控、用电管理及相关控制功能。
　　本研究从电能表实际应用的角度出发，结合相关电能表的设计要求，针对本地及远程预付费相关功能设计了一款三相智能电能表，本设计的主要特点是能够实现本地充值、扣费及拉合闸控制功能。设计过程整体上采用模块化的设计思路和面向对象的设计思想，通过对电能表系统设计要求进行分析，将系统设计分解为的若干子模块，先针对模块进行开发及测试，最后进行系统联调与验证。在硬件设计方面，采用基于ARM Cortex-M3内核的CP3268为主控芯片，ADE7878为计量芯片，此外，本设计主要针CPU卡模块、ESAM模块及继电器控制模块进行设计，同时对 CPU卡模块与 ESAM模块之间的数据交互进行分析和设计，在对继电器控制模块电路设计中增加了容错方面的处理；软件设计方面，采用C++语言进行分层次、分模块的设计开发，对模块功能进行抽象，建立相应的模型，降低模块之间的耦合度，提高了系统的开发效率及可维护性。通过对电能表的设计进行全面的调试和测试，验证了本地费控智能电能表设计的各项功能及性能指标。三相本地费控智能电能表的设计具有计量精确、功能完善、性能可靠等特点，达到了既定的设计要求。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 智能电表研究的背景

1.2 课题研究的目的及意义

1.3 国内外研究现状及发展趋势

1.4 本文的主要内容及文章结构

第2章 智能电能表系统设计

2.1 智能电能表的设计要求

2.2 本地费控智能表的系统设计方案

2.3 本章小结

第3章 本地费控智能电能表的硬件设计

3.1 硬件设计思路

3.2 微控制器模块硬件设计

3.3 计量模块硬件设计

3.4 本地费控模块硬件设计

3.5 继电器控制模块硬件设计

3.6 看门狗电路模块硬件设计

3.7 时钟模块硬件设计

3.8 本章小结

第4章 本地费控智能电能表的软件设计

4.1 软件设计整体介绍

4.2 软件系统设计架构

4.3 数据存储结构设计

4.4 计量模块软件设计

4.5 扣费流程设计

4.6 安全认证模块软件设计

4.7 通讯模块设计

4.8 时钟模块软件设计

4.9 继电器控制软件设计

4.10 本章小结

第5章 系统联调与试验

5.1 电能计量误差的调试

5.2 电能量计量组合示值误差测试

5.3 扣费功能的调试

5.4 读卡功能的调试

5.5 通讯功能的调试

5.6 本章小结

第6章 结论

6.1 总结

6.2 前景展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果