新型多功能单相智能电表研究与设计

摘要

本课题设计的智能电子式电能表，除实现基本的计量电能和费用核算外，还可以实现与智能电网数据信息的双向传输，用户用电的同时可向供电部门反馈客户实际用电情况以及整体用电分布的相关信息。另外，针对一些发现的问题进行了深入分析，提出了具有高精度、防偷电漏电、过压、欠压报警保护以及双向计量等特点的单相多功能电子式电能表的设计方案，并进行了试验。整个系统带有采集、计量、显示和通信处理，其中采用无新线通讯技术——电力载波，从而实现了可靠、稳定又简易的集中智能抄表的可能。
　　整个电能表的硬件设计采用模块化、支持热插拔的结构，包含通用接口主板和具有各功能的模块，方便了硬件故障的维修，也为以后功能模块的硬件升级做好了准备。电能表的液晶采用电网公司的专用段式液晶屏，具有对比度高，视角宽，节能又简洁美观的特点，体现了系统的人性化设计。
　　软件处理上编写了两套可以设定费率和时段的程序，有支持法定节假日费率设定的阶梯电价，并可在设定时段点进行费率切换，同时，实行信誉等级制，程序对长时间无欠费记录的用户放宽透支用电额度或赠送电能，有效杜绝欠费行为。
　　最后介绍了对电能表的抗干扰设计和健壮性测试，使得整个电能表更加可靠稳定的运行。
　　本课题设计的智能电子式电能表，不仅可以实现电力流的计量，还实现了数据信息的传输、业务的办理等等。真正向智能化电子计量仪表迈近了一小步，这将是未来电子式电能表的发展趋势。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外发展状况及发展趋势

1．3 技术要求和主要设计内容

1．3．1 技术要求

1．3．2 主要设计内容

第二章 系统总体设计方案

2．1 电能计量核心技术研究

2．1．1 电能计量原理

2．1．2 电流通道和电压通道

2．1．3 功率因数的考虑

2．2 硬件总体方案设计

2．3 软件总体方案设计

2．4 本章小结

第三章 单相智能电表硬件电路设计

3．1 电能计量模块电路

3．2 时钟模块电路

3．3 数据存储模块

3．4 MCU模块

3．5 通信模块

3．5．1 红外通信接口电路

3．5．2 RS485通信接口电路

3．5．3 电力载波无新线通信模块

3．6 液晶显示模块及显示驱动设计

3．6．1 段式液晶屏的结构

3．6．2 段式LCD的显示原理

3．6．3 段式LCD的驱动设计

3．7 报警及电压电流检测电路

3．8 本章小结

第四章 单相智能电能表软件程序设计

4．1 程序设计思想

4．2 电能数据处理

4．3 液晶显示软件编写

4．4 通讯功能信号处理

4．5 本章小结

第五章 系统抗干扰设计及安全保护设计

5．1 电子式电能表的干扰源以及影响

5．1．1 系统内部干扰

5．1．2 系统外部干扰

5．1．3 干扰造成的影响

5．2 总体抗干扰和安全性设计

5．2．1 硬件抗干扰设计

5．2．2 软件抗干扰设计

5．2．3 掉电保护电路

5．2．4 安全保护设计

5．3 本章小结

第六章 系统调试及结果分析

6．1 智能电子式电能表的调试

6．2 数据分析、性能改进及结论

6．2．1 准确度测试

6．2．2 电气性能测试

6．2．3 一致性测试

6．3 调试过程中遇到的问题

6．4 结果分析

6．5 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢