|
摘要本文論述研制電子式多用戶智能單相有功電能表的意義及該儀表的結(jié)掏，提出一種新穎的有功功率取樣3-法，應(yīng)用MCS一51單片機(jī)技術(shù)及本文提出的有功功率取樣方法設(shè)計(jì)電子武24用戶智能單相有功電能表，該儀表經(jīng)桂定達(dá)到2級(jí)精度. ??   
2 系統(tǒng)的硬件組成
電子式24用戶智能單相電能表硬件如圖3所示， 系統(tǒng)由80C31擴(kuò)展8KEP0M 、8KRAM、8279、8255，8KRAM 用于存儲(chǔ)系統(tǒng)參數(shù)、各用戶上月峰平谷三時(shí)段及總的電能累計(jì)值、當(dāng)前峰平谷三時(shí)段及總的電能累計(jì)值、上月各時(shí)段的f：l平均用電量、上月抄表時(shí)間等重要數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)均有2份備份.8279組成8位顯示器 ，顯示器自動(dòng)分時(shí)顯示當(dāng)前各用戶峰平谷三時(shí)段及總的電能累計(jì)值，前2位顯示用戶代碼，后6位顯示電能累計(jì)值XXXX·XXKWh，三個(gè)指示發(fā)光管分別指示峰平谷三個(gè)時(shí)段.8255作為A/D轉(zhuǎn)換器和時(shí)鐘電路的接口，A/D轉(zhuǎn)換器采用AD574A ，AD574A是高速直接比較式12位A/D轉(zhuǎn)變器，轉(zhuǎn)換周期典型值為25微秒，A/D轉(zhuǎn)換周期結(jié)束標(biāo)志輸出作為80C31外部中斷1NTO的中斷源.時(shí)鐘電路MSM5832作為系統(tǒng)的常年走時(shí)鐘。 ，用于峰平谷時(shí)段的劃分.P1.0～P1.2控制各用戶電流測(cè)量通道的切換，P1.3和P1.4控制3組用戶測(cè)量通道的切換、PI.5控制電壓和電流有功分量測(cè)量通道的切換.串行通訊接口采用中距離的RS一485標(biāo)準(zhǔn).硬件抗干擾采用TL7705作為電源監(jiān)視器 ，一旦干擾從電源串人，TL7705立即產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)封鎖80C31及RAM6264，保護(hù)數(shù)據(jù).此外，為防止程序出軌，硬件還設(shè)有WATCHDOG 電路 ，如圖4所示，程序正常運(yùn)行時(shí)，從P1.6定時(shí)輸出脈沖使電容放電. 比較器輸出保持高電平，程序失控時(shí).電容充滿后，比較器輸出低電平，TL7705產(chǎn)生復(fù)位信號(hào). 
3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)運(yùn)行分為“工作” 和“校正” 二個(gè)狀態(tài)，在工作狀態(tài)下，顯示器分時(shí)顯示用戶當(dāng)前峰平谷及總的電能累計(jì)值4種數(shù)據(jù).每8秒變換一種數(shù)據(jù)，每32秒更換一戶數(shù)據(jù);也可用k和k 鍵快速查閱各用戶的電能數(shù)據(jù)，按k 鍵一次，顯示數(shù)據(jù)向前退一戶，按k。鍵一次， 顯示數(shù)據(jù)向后進(jìn)一戶.在校正狀態(tài)下，顯示器只顯示各用戶的有功功率.不進(jìn)行電能的累積運(yùn)算，工作狀態(tài)與校正狀態(tài)由按鈕k。切換，k 鍵置于表內(nèi).復(fù)位后，系統(tǒng)自動(dòng)處于工作狀態(tài)，在工作狀態(tài)下，按k s鍵一次后，系統(tǒng)進(jìn)人校正狀態(tài)，系統(tǒng)顯示A相相電壓的測(cè)量值，用于A相相電壓取樣電路的校正.A相相電壓校正后，再按k 鍵一次，顯示器顯示A組0號(hào)用戶有功功率，用于校正A組0號(hào)用戶電流取樣電路的校正.A組0號(hào)用戶校正后，按k。鍵轉(zhuǎn)人A組1號(hào)用戶校正.第1o次按k s鍵后，進(jìn)人B相校正，第1 9次按k 鍵.進(jìn)人C相校正，第28次按k。鍵校正完成，回到工作狀態(tài).在工作狀態(tài)下，系統(tǒng)每32毫秒完成一戶有功功率的測(cè)量，第1個(gè)32毫秒測(cè)量3次電流零點(diǎn)，求出平均零點(diǎn);第2個(gè)32毫秒測(cè)量2次A相相電壓：第3個(gè)32毫秒測(cè)量A組0號(hào)用戶的有功功率，在此期間內(nèi)，測(cè)量1次A相相電壓，該相電壓測(cè)值與前二次相電壓測(cè)值用通濾波算法濾波，測(cè)量電流有功分量3次，三次測(cè)量值求算術(shù)平均， 去零點(diǎn)，乘以相電壓，乘巡檢周期，即得一個(gè)巡檢周期內(nèi)該戶所用電能，求電能累計(jì);第4個(gè)32毫秒測(cè)量A組1號(hào)用戶.第u 個(gè)32毫秒測(cè)2次B相相電壓;第12個(gè)32毫秒測(cè)B組0號(hào)用戶;第20個(gè)32毫3期 - 周小方：電于式多用戶智能單相有功電能表研制 337秒測(cè)2次C相相電壓;第21個(gè)32毫秒測(cè)C組0號(hào)用戶;第29個(gè)32毫秒開始第二次巡檢.巡檢周期為28×32毫秒一0.896秒.
4 樣機(jī)的測(cè)試與分析
所制作的一臺(tái)樣機(jī)上各用戶標(biāo)定電流為5A+最大電流為20A+額定電壓220V，頻率50Hz，2-0級(jí)精度-參照機(jī)械部標(biāo)準(zhǔn)“1.0級(jí)靜止式交流有功電度表JB5460—91”和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“0-5、1·0、2.0級(jí)交流有功電度表GB/T15283 94”.在漳州標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量局電學(xué)室對(duì)棒 掛行 4試.基本誤差滿足標(biāo)準(zhǔn)要求+單戶調(diào)整精度達(dá)到1級(jí)，24戶統(tǒng)調(diào)精度達(dá)到2級(jí).這一結(jié)果表明本文提出的有功功率測(cè)量方法是可行的，該取樣方法的一個(gè)顯著特點(diǎn)是可以直接提取電流
有功分量，而不需進(jìn)行功率因數(shù)的計(jì)算+從而縮短巡檢周期.電能表常數(shù)是電能表的一個(gè)重要指標(biāo)，本方案電能的測(cè)量是間接測(cè)量+電能脈沖由軟件產(chǎn)生，受巡檢周期的限制，這樣的脈沖只能達(dá)到800脈沖/kWh，由80C31擴(kuò)展3片74LS373，驅(qū)動(dòng)24只發(fā)光管，分別輸出24個(gè)用戶的電能脈沖.另一方面顯示器的分辨率雖然只有0-01kWh+但儀器內(nèi)部RAM 中電能累計(jì)單元的分辨率為0.000001kWh，能夠保證計(jì)量的精度+不會(huì)遺失半個(gè)電能脈沖.本樣機(jī)設(shè)有校正狀態(tài)，在檢定實(shí)驗(yàn)中可直接進(jìn)行功率比對(duì).受檢定條件的限制，只測(cè)試了部分檢定項(xiàng)目，主要指標(biāo)達(dá)到2級(jí)精度要求.在本項(xiàng)目的研究過(guò)程中，得到漳州師范學(xué)院科研處翁文亮、黃亞流、章渡等老師的大力支持，在此表示衷心感謝.
參考文獻(xiàn)
1 何立民MCS~51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)·系統(tǒng)配置與接口拄木.北京;北京航空航天大學(xué)出版社，1990
2 徐君毅、張友得等單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用.上�？茖W(xué)拄術(shù)出版社.1988
3 黃長(zhǎng)江實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘集成電路MSM5838及其應(yīng)用.電子拄術(shù)應(yīng)用.1990，(7) 騶
4 于廣溲.電源電壓監(jiān)視器TL7705CP 電子技術(shù)應(yīng)用.1989，(8)：48
5 周航慈.單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)拄術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1991
|
