一種新型多費率單相電能表設(shè)計

電能表的工作過程主程序模塊如圖 3所示，每次上電要進(jìn)行初始化，初始化包括對AT89S52單片機定時器、串行口、中斷等工作方式的設(shè)定，寫入串行存儲芯片 X25045的控制字，串行時鐘芯片 S3530A控制字，串行液晶驅(qū)動芯片 HT1621控制字。新電能表的初次工作要對 X25045初始值設(shè)定，包括電能表表號的設(shè)置，時段的設(shè)置，時鐘的設(shè)置，存儲地址的分配等。本系統(tǒng)設(shè)置了三個時段，單片機每秒從時鐘芯片 S3530A中讀取時鐘值，然后根據(jù)串行存儲芯片 X25045中預(yù)先設(shè)置好的時段，分析該時刻屬于哪個時段，根據(jù)相應(yīng)的時段把電能存儲 AT89S52的 RAM存儲器中，然后電能每累計夠 1度便寫入到 X25045相應(yīng)的地址中。16位液晶顯示器輪流顯示時段與電能信息。若有通訊請求將采用中斷方式與上位機進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。若停電，將執(zhí)行掉電保護(hù)程序。其它程序模塊流程圖略。

測試結(jié)果
該電能表在淄博貝林電子有限公司進(jìn)行了誤差測試和運行試驗，上位計算機完成用電管理時段設(shè)置，設(shè)置三個費率時段，第一時段 00點 00分點到 06點 30分，為谷電量時段，第二時段 06點 30點到 22點 30分，為峰電量時段，第三時段 22點 30點到 24點 00分，為平電量時段。費率時段設(shè)置由電力供電公司根據(jù)國家政策規(guī)定設(shè)定到計算機管理系統(tǒng)中，通過RS485串行通訊傳送到電能表中，并存儲于 X25045中。每月峰、平、谷、累計電量存入電能表中，并打包傳送到上位計算機管理系統(tǒng)，通訊波特率設(shè)為9600 bit/s。用 0.1級標(biāo)準(zhǔn)電子式電能表校驗臺作為標(biāo)準(zhǔn)表，該多費率電能表為被測表，貝林電子有限公司針對不同負(fù)荷的情況下進(jìn)行測試，限于篇幅僅列出負(fù)荷為 5KW時的實測數(shù)據(jù)如表1 所示。測試結(jié)果表明該復(fù)費率電能表誤差小于1%，屬于 1.0級標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)實驗得知減小電能計量誤差方法，一是通過調(diào)節(jié) AD7755的匹配電阻調(diào)整到精確值；二是該匹配電阻阻值要求隨溫度變化阻值變化較??；三是在電能計量過程中，在時間段的切換時，計量電能的尾數(shù)部分不足 0.01度的電能計入下一個時間段中，避免了不足 0.01度的電能丟失而造成累計電量有誤差。

表 1 標(biāo)準(zhǔn)表與被測表測量值，負(fù)荷 5KW

結(jié)束語
多費率電能表根據(jù)不同的時段設(shè)置，實現(xiàn)電能分時計量，采用 RS485串行通訊，實現(xiàn)電量自動回抄，實時校時。該電能表經(jīng)淄博貝林電子有限公司生產(chǎn)表明，設(shè)計技術(shù)新穎，計量準(zhǔn)確，走時精確，時段設(shè)置靈活，防竊電設(shè)計新穎，各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國家多費率電能表的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
本文作者創(chuàng)新點在于采用 AD7755電能計量芯片計量準(zhǔn)確；串行 X25045存儲靈活可靠，串行時鐘 S3530A走時精確，RS485總線傳輸可靠性高，防竊電新穎設(shè)計。采用 I2C總線結(jié)構(gòu)多費率單相電能表設(shè)計更加合理，具有性價比高的特點。