实时计量双向通信智能电表制造技术

一种实时计量双向通信智能电表，它包括单片机、信号采集与处理电路、三相电能计量芯片、存储芯片、通信芯片、功能按键和显示器，所述三相电能计量芯片的输入端接信号采集与处理电路的输出信号，输出端接单片机的输入端口。本发明专利技术通过存储模块刷新电量数据可以全面地监控电能信息的实时性参数，用户可以近于实时地查看其用电信息。而双向交互式通信使智能电表作为电力公司与用户进行通信的网关，用户可以从电力公司接收电价信号，同时电力公司也可以准确快速地定位电网故障，评估设备运行状况及电能质量。此外，本发明专利技术还可以通过对功率因数的判断进行双向电量的计量，支持具有分布式发电的用户并入电网。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有实时计量和双向交互式通信功能的智能电能表，属计量技术 领域。
技术介绍
智能电网中的高级量测体系(AMI)要求智能电表可以对用电量进行实时计量并具 有双向交互式通信功能，以实现用户负荷信息的详细记录和负荷响应。然而现有的智能电 表显然还不能满足这种要求。例如，当需要分段计量时，现有的智能电表只能按固定的时间 划分峰值段和谷值段，而不能根据实际用电情况来判断，因而并非真正意义上的实时分段 计量。使用现有的IC卡智能电表进行计量时，用户电表和供电公司是相互独立的，用户不 能实时查询用电信息和电价信息，供电公司也不能做到负荷响应，这样就不能满足智能电 网的实时互动要求。因此，设计一种具有实时计量和双向交互式通信功能的智能电能表是 有关技术人员目前所面临的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足、提供一种实时计量双向通信智能电表， 以满足智能电网的要求。本专利技术的问题是以下述技术方案实现的一种实时计量双向通信智能电表，构成中包括单片机、信号采集与处理电路、三相电能 计量芯片、存储芯片、通信芯片、功能按键和显示器，所述三相电能计量芯片采用ADE7758， 其输入端接信号采集与处理电路的输出信号，APCF、VARCF、IRQ、DOUT、SCLK、DIN、CS端分别 接单片机的Τ0、Τ1、ΙΝΤ1、Ρ1· 2、Ρ1· 3、Ρ1· 4、Ρ1· 5端口 ；所述存储芯片采用DS32C35，其SCL、 SDA端分别接单片机的Pl. 6、Pl. 7端口 ；所述通信芯片采用ΜΑΧ485，其R0、DI端分别接单 片机的RXD、TXD端口，RE、DE端均接单片机的INTO端口，A、B端接上位机；所述功能按 键接单片机的P2端口 ；所述显示器接单片机的PO端口。上述实时计量双向通信智能电表，所述信号采集与处理电路由三相电压互感器、 三相电流互感器和双变比控制模拟开关组成，所述双变比控制模拟开关采用⑶4053，其 ax、bx、cx端分别接三相电流互感器的高变比输出端，ay、by、cy端分别接三相电流互感器 的低变比输出端，A、B、C端均接单片机的Pl. 0端口，a、b、c端分别接三相电能计量芯片的 IAP、IBP、ICP 端。本专利技术利用计量电路读取信号采集与处理电路中的电流、电压信号，由单片机、三 相电能计量芯片和存储芯片组成计量电路，通过不断地刷新存储芯片中的电量数据，可以 全面地监控电能信息的实时性参数。通信芯片用于实现双向交互式通信，使智能电表成为 电力公司与用户户内网络进行通信的网关，用户可以从电力公司接收电价信号，同时电力 公司也可以准确快速地定位电网故障，评估设备运行状况及电能质量。此外，本智能电表还 可以通过对功率因数的判断进行双向电量的计量，支持具有分布式发电的用户并入电网。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术的电原理框图； 图2是电原理图3是主程序流程图； 图4是通信查询处理程序流程图。图中各标号为U1、单片机，U2、三相电能计量芯片，U3、双变比控制模拟开关，U4、 显示器，U5、存储芯片，U6、通信电路，KEY、功能按键，CTA、CTB、CTC、电流互感器，PTA、PTB、 PTC、电压互感器。图中各集成块的型号是U1为AT89S52，U2为ADE7758，U3为CD4053，U4为JHD 204A, U5 为 DS32C35，U6 为 MAX485。具体实施例方式以下结合实施例对本专利技术作进一步详述 一、硬件方面参看图1、图2，实时计量双向通信智能电表的硬件电路由系统电源电路(图中未画出)、 信号采集与处理电路(包括电流互感器、电压互感器、双变比控制模拟开关U3 )、高精度三相 电能计量芯片U2、单片机U1、存储芯片U5、通信芯片U6、IXD显示器U4和功能按键KEY组 成。1、实时计量的实现采用高精度电能计量芯片ADE7758和微控制器AT89S52相结 合，利用存储芯片DS32C35进行刷新。存储芯片DS32C35的SCL引脚与AT89S55的Pl. 6相 连，SDA引脚与AT89C55的Pl. 7相连，并且接有3. OV后备电池。三相电压、电流首先经过ADE7758的高速ADC采样，单片机AT89S52的Pl. 2、P1. 3、 Ρ1· 4和Pl. 5管脚对ADE7758的DOUT、DIN、SCLK、CS端子进行SPI通信，实现片内寄存器 的写入及电量参数和中断数据的读出。单片机AT89S52的T0、T1端口对ADE7758的APCF、 VARCF计算出累积周期内的有功、无功电能。然后，通过单片机AT89S52控制由IIC通信接 口分门别类地写到DS32C35的各个FRAM区段中，以便与上位机通讯和用户按键查询。这期 间通过存储芯片U5做必要的数据存储刷新，通过和软件程序相结合，实现实时分段电能计 量，从而电能信息的实时性参数就会得到全面监控。2、双向通信的实现双向通信电路采用低功耗收发器MAX485搭建，控制单片机内 置的通用异步串行接口 UART实现数据的发送和接收。由于RS-485是半双工通信，将控制 端RE和DE短接后接至单片机Ul的INTO引脚即可实现对MAX485通信方式的选择。INTO =1为发送状态，电能数据可以通过TXD线发送出去；INTO = 0为接收数据，可以通过RXD 线接收电价数据。发送实时电能信号流向三相电压、电流首先经过计量芯片ADE7758高速ADC采样。单片机AT89S52 的 Pl. 2、Pl. 3、Pl. 4 和 Pl. 5 管脚对 ADE7758 的 DOUT、DIN、SCLK, CS端子进行SPI通信，读出电量参数。单片机AT89S52的TO、Tl端口对ADE7758的APCF、VARCF计算出累积的有功、无功电能。单片机AT89S52的PLl. 6、PLl. 7管脚对存储芯片DS32C35的SCL、SDA端子进行 IIC通信，将各项电能参数分门别类地写到DS32C35的各个FRAM区段中。单片机AT89S52的INTO管脚对通信芯片MAX485的RE和DE控制端进行状态控制， 当INTO = 1为发送状态，电能信号通过单片机AT89S52的TXD管脚发送至通信芯片MAX485 的DI端子，进而将打包的电能数据通过通信芯片MAX485的A和B管脚发送出去。通信芯片MAX485的A和B管脚将电能信号通过RS-485总线传送至电力公司的上 位机。利用功能按键KEY给单片机AT89S52输入脉冲信号，控制显示屏显示用电信息。单 片机AT89S52的PL2. 5、PL2. 6和PL2. 7管脚控制显示屏JHD 204A的E、R/W和RS端子， 当E=l，RS=I, R/ff=0时，单片机AT89S52的PO 口对显示屏JHD 204A的DB 口传送并行的电 能数据。发送异常故障信号流向ADE7758检测到工作电源失电(或其它异常)时，ADE7758的IRQ端口向单片机的INTl 端口发中断申请，单片机读取ADE7758状态复位寄存器内容，判断中断事件的类型。置单片机AT89S52的INTO = 1，为发送状态。将判断出的异常故障信号通过单片 机AT89S52的TXD管脚发送至通信芯片MAX485的DI管脚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实时计量双向通信智能电表，其特征是，它包括单片机（Ｕ１）、信号采集与处理电路、三相电能计量芯片（Ｕ２）、存储芯片（Ｕ５）、通信芯片（Ｕ６）、功能按键（ＫＥＹ）和显示器（Ｕ４）；所述三相电能计量芯片（Ｕ２）采用ＡＤＥ７７５８，其输入端接信号采集与处理电路的输出信号，ＡＰＣＦ、ＶＡＲＣＦ、ＩＲＱ、ＤＯＵＴ、ＳＣＬＫ、ＤＩＮ、ＣＳ端分别接单片机（Ｕ１）的Ｔ０、Ｔ１、ＩＮＴ１、Ｐ１．２、Ｐ１．３、Ｐ１．４、Ｐ１．５端口；所述存储芯片（Ｕ５）采用ＤＳ３２Ｃ３５，其ＳＣＬ、ＳＤＡ端分别接单片机（Ｕ１）的Ｐ１．６、Ｐ１．７端口；所述通信芯片（Ｕ６）采用ＭＡＸ４８５，其Ｒ０、ＤＩ端分别接单片机（Ｕ１）的ＲＸＤ、ＴＸＤ端口，ＲＥ、ＤＥ端均接单片机（Ｕ１）的ＩＮＴ０端口，　Ａ、Ｂ端接上位机；　所述功能按键（ＫＥＹ）接单片机（Ｕ１）的Ｐ２端口；所述显示器（Ｕ４）接单片机（Ｕ１）的Ｐ０端口。

【技术特征摘要】
1.一种实时计量双向通信智能电表，其特征是，它包括单片机(U1)、信号采集与处理 电路、三相电能计量芯片(U2)、存储芯片(U5)、通信芯片(U6)、功能按键(KEY)和显示器 (U4);所述三相电能计量芯片(U2)采用ADE7758，其输入端接信号采集与处理电路的输出 信号，APCF、VARCF, IRQ, DOUT, SCLK, DIN、CS 端分别接单片机(Ul)的 TO、Tl、INTU Pl. 2、 Ρ1· 3、Ρ1· 4、Ρ1· 5端口 ；所述存储芯片(U5)采用DS32C35，其SCL、SDA端分别接单片机(Ul) 的Pl. 6、Ρ1· 7端口 ；所述通信芯片(U6)采用ΜΑΧ485，其R0、DI端分别接单片...

【专利技术属性】
技术研发人员：律方成，谢庆，陈亮，蓝幸妮，孙绍钧，李燕青，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：13[]