多功能电能表的研制和电能计量算法的研究

摘要

随着我国电力的发展和市场要求的不断提高，电能表迫切向高精度、多功能、智能化方向发展；同时电力系统中自动抄表技术和分时计费也对电能表提出了更高的要求。本课题设计和实现了一款单相多功能电能表，并提出了一种改进的FFT电能计量算法。 本文提出的多功能电能表采用电能计量芯片+MCU的电路结构，应用专用的电能计量芯片保证了电能计量的精确度，同时通过MCU及其外围电路，实现了电能表的多种功能，包括：分时计费、需量计量、液晶显示、键盘控制、通断电控制、远程通讯等。论文对电能表的需求进行了深入的分析，分别从硬件和软件两方面介绍了电能表的设计细节，并重点介绍了电能表通讯的实现，包括RS485和电力线载波通讯。文中对载波通讯的实现做了重点阐述。所研制的多功能电能表能够很好地满足电能计量、用电管理及远程抄表等需求，具有较高的实用价值。 基于FFT电能计量算法目前已经得到广泛应用，本文对改进的FFT电能计量算法作了研究，其所提算法具有一定参考价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.2多功能电能表

1.2.1电能表概述

1.2.2多功能电能表的计量功能

1.2.3多功能电能表的复费率功能

1.2.4多功能电能表的计量需量功能

1.2.5电能表自动抄表系统

1.3电能计量算法介绍

1.4本文所要研究的主要内容及大纲

第二章多功能电能表的硬件设计

2.1电能表的功能需求及总体方案设计

2.2电能计量模块电路设计

2.3铁电存储电路设计

2.4通断电控制电路设计

2.5 RS485通讯电路设计

2.6电力线载波通信电路设计

2.7电源电路设计

第三章多功能电能表的软件设计

3.1系统开发环境介绍

3.2电能表主程序算法设计

3.3整机初始化设计

3.4脉冲处理模块算法设计

3.5页面显示及键盘处理算法设计

3.6时间事件处理模块算法设计

3.6.1超负荷事件的实现

3.6.2计算需量的实现

3.6.3计算、存储电量

3.7故障处理模块算法设计

3.8读写铁电程序设计

第四章多功能电能表的通讯

4.1 RS485通讯的实现

4.1.1 MODBUS协议介绍

4.1.2 RS485通讯程序实现

4.2电力线载波通讯的实现

4.2.1电能表载波通讯协议介绍

4.2.2上位机与电能表通讯的实现

第五章抗干扰设计及代码优化

5.1抗干扰设计

5.1.1硬件抗干扰

5.1.2软件抗干扰

5.2程序的代码优化

第六章电能计量算法的研究

6.1谐波对电能计量的影响

6.2电能计量的方法介绍

6.3基于FFT的电能计量方法

6.3.1同步采样

6.3.2基于FFT法计量电能

6.3.3频谱分析误差

6.4改进的电能计量算法的实现

6.4.1频谱重心法则

6.4.2电网参数校正

6.4.3插值FFT法计量电能

第七章结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录

作者简介