基于IEC62056-21通讯协议的多功能电能表设计

摘要

随着我国经济的迅猛发展，电能对各行各业越来越重要。大量电能的利用促使电能基本计量装置--电能表的精度、易操作性和智能化有较大的提高。 电子式多功能电能表是一个完整的系统，包括硬件、软件和结构件。作为计量工具，其指标必须严格遵循国家标准和行业标准。在本文中，首先阐述了电子式多功能电能表的定义、必须遵循的准则以及它们的分类。然后介绍了应用于电能表的IEC62056系列通讯协议，重点介绍了IEC62056-21、IEC62056-61和IEC62056-62的内容以及在电能表中的作用。电能表硬件部分包括各功能单元分析、电源部分和逻辑部分电路设计及主要器件的使用原则。详细解说了电磁兼容设计方案，并列举案例进一步说明它的实际应用方式。软件部分包括电能表的上电初始化、电能计算、事件记录、通讯协议等方面的设计，其中IEC62056-21，IEC62056-61和IEC62056-62部分在通讯方面的应用是重点。 本文设计的电能表经检测和用户使用表明：电能表准确度达到0.5S，实现了有功和无功的计量、多费率计算、数据备份功能、红外、RS485的通讯功能和显示功能等。并且将一种新的通讯协议IEC62056-21应用于电能表，该协议不但适用于简单的居民用表、复杂的大用户计量/监测仪表，还适用于相关的数据采集管理系统，已在国外广泛使用。并且该通讯协议可通过RS485及红外等电能表常用的通讯媒介进行数据传输，可以兼容其它的通讯协议，具有灵活的可移植性和组网功能。 实验表明，IEC62056-21通讯协议作为电子式多功能电能表的通讯协议是可行的。该电能表采用了国际统一的标识码格式IEC62056-61存贮内部的数据，极大地提高了计量系统对计量装置的统一管理性和兼容性，是值得重视和大力推广的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1电能表的通讯过程

1.2国外电能表通讯协议的发展概况

1.3国内电能表通讯协议的现状

1.4本文的研究背景与意义

1.5本文主要内容与创新点

第2章多功能电能表的原理与要求

2.1分类

2.1.1按等级分类

2.1.2按用途分类

2.1.3按接入方式分类

2.2技术要求

2.2.1环境条件

2.2.2电气基本要求

2.3特殊技术要求

2.3.1准确度要求

2.3.2误差一致性和变差

2.3.3功率消耗

2.4功能

第3章IEC62056-21及相关协议

3.1 IEC62056系列概述

3.1.1 IEC62056系列的内涵

3.1.2 IEC62056体系的介绍

3.2 IEC62056-21的简介

3.2.1 IEC62056-21的术语

3.2.2 IEC62056-21的工作模式简介

3.3 IEC62056-21的帧和帧内容定义

3.3.1模式A的简介

3.3.2模式B的简介

3.3.3模式C的简介

3.3.4模式D的简介

3.3.5模式E的简介

3.4模式C、模式E深入解析

3.4.1模式C与其它模式的比较

3.4.2模式C程序的工作模式

3.4.3响应和监管时间

3.4.4模式E

3.5对象标识系统

3.6接口类

第4章电子式多功能电能表的硬件设计方案

4.1电能表硬件的介绍

4.1.1电能表的电源单元

4.1.2电能表的逻辑部分

4.2电能表的电磁兼容设计

4.2.1影响电度表的电磁干扰源及影响

4.2.2电磁兼容设计的方法

第5章基于IEC62056-21协议的电能表软件设计

5.1程序内核封装性设计

5.2任务分时处理

5.3程序模块化设计

5.3.1上电初始化模块

5.3.2按键显示模块

5.3.3需量计算模块

5.3.4电能计量模块

5.3.5事件记录模块

5.3.6数据存储功能模块

5.3.7通讯模块

5.4数据安全措施

结论与展望

参考文献

附录

致谢