满足IR46计量独立性要求电能表数据接口,智能多用户单相卡载一体化电能表的研制

满意I奥迪Q546计量独立性要求电能表数据接口

智能多客户单相卡载生龙活虎体化电能表的研制

2018年7月24日

2006年7月12日

前天为我们介绍生机勃勃项国家表达授权专利——满足I纳瓦拉46计量独立性必要电能表数据接口及注解措施。该专利由国网阿比让市电力集团电力科研院提请,并于二零一八年12月12日赢得授权公告。
内容表明本发明涉及电能表领域,特别提到大器晚成种满意I奥迪Q346计量独立性必要的电能表数据接口,以致该接口的求证情势。
发明背景
近期电能表基本上选用CPU+计量微电路的设计方式,也会有少数高精度电能表接收CPU+DSP的格局,在那之中计量集成电路、DSP用于采集样板、总结,输出上电后的总电能或上次读取后的增进电能、实时衡量数据给CPU,然后经过CPU来计量历史总电能、各费率电能、需量等,并经过人机接口、通信来达成抄表以至其余数据显现效果。无论哪类设计形式,CPU的各个功用都杂糅在一块儿、相互成效,以致程序的强壮性、可信赖性别变化得比相当差,比方通讯模块设计上的谬误或不稳固,或者会促成计量功用甘休或一些计量数据非常不够。
此外,电能表国际提议IPAJERO46也对电能表的布署建议了新的必要。I奇骏46是行政诉讼法制计量组织OIML起草的二个才能文件,为新安插生产的电能表的型式批准提议建议,是法制计量的组成都部队分,国内作为OIML的一个成员国,须求推行OIML相关提议。在二零一二年公布的I奥迪Q346本事文件中,明显建议计量独立性的供给,总结来说,首要归纳如下方面:
法制计量相关组件的独立。须要无论是硬件依旧软件,应将法制计量相关组件与任何组件隔开分离开来,法制计量相关组件在未经授权情形下不应受任何零件的响;法制计量相关软件模块的分手。将软件模块分为法制计量相关软件(legallyrelevant
software)与违规章制度计量相关软件(legally non-relevant
software),法制计量相关软件与任何模块的相互使用唯大器晚成的数目接口。
最近电能表所使用的CPU+计量微电路或CPU+DSP的设计格局,根据前边的分析,计量功效与其他通讯、展现效果杂糅在一块,不能够产生独立性。由此,要求生机勃勃种能满意IEnclave46计量独立性须求的电能表数据接口以至依据该接口的数据管理办法。
发明内容
本发明的目标正是提供风度翩翩种能满意I科雷傲46计量独立性要求的电能表数据接口以致基于该接口的数码管理形式。
本发明的目标是通过那样的才干方案达成的:本发明提供的满足I昂科雷46计量独立性须要的电能表数据接口,包括法制计量组件与违规章制度计量组件,所述违法制计量组件包含展现模块、通讯模块、存款和储蓄模块和测算模块;所述法制计量组件富含石英钟模块、计量模块和采集样本模块;所述石英钟模块连接外界RTC以博得时钟,并通过中间停车计时器分频获得基本时间单元;所述采集样板模块用于采摘并将表面电压、电流模拟随机信号转变为数字时域信号;所述计量模块通过石英钟能量信号调节来总结分钟增量电能累加和实时衡量数据。银河国际点击登录 1

智能多顾客单相卡载意气风发体化电能表的研制

张旭辉

(罗兹理管理大学,帕罗奥图,150040卡塔 尔(英语:State of Qatar)

摘要:介绍了豆蔻梢头种基于PIC单片机的多客户卡载意气风发体化电能表的研制,表明了劳作原理和关健本领,给出了硬件、软件的组织。所研制的电衡量提醒仪表接纳模块化应用方案、兼有复费率电衡量提醒仪表、预支费电度量指示仪表和低压电力载波集抄式电衡量提示仪表的优势,计量精度高、抗忧愁性好。

关健词:电子电能表;多客商;电力线载波通讯

1、概

本国都市人住宅建设的高效发展,楼房用表日益扩大,古板的将四个电能表聚焦挂成一面“表墙”的接纳措施,开销高,体量大,工程造价高,不便利新型住宅的汇集供电管理。多客户智能电能表的诞生有效地减轻了上述难点,该表接受大面积专项使用集成电路与高品质单片机实时对四个客户用电量分别总计、集中央调控制和保管,可平价实现分时计量和海外自动抄表。

当前的全自动抄表技巧在如何落实高可信、低本钱的数额通讯难点上相见非常大的辛勤。今世通讯手艺为我们提供了诸如电话线、有线电、电力线、双绞线、光导纤维等二种可供选用的通讯媒体。低压电力线布满外地,不需另行布线,投资和路线维护花销低,其优势极为生硬,深为电力部门青睐。但低压电力线路的通讯情状恶劣形成抄表实时性差这一气象却使得供电管理机关难以把抄表数据作为向客商收取金钱的借助。预支费卡表经过长此以往运营改革,才干相对成熟,已在国内一些城市得到应用,有效地解决了电能计费和电费拖欠的难点。只是卡式电衡量提醒仪表客商的买电时间和买电量是任性的,不可能正确驾驭客商的前些日子电量,无法满意电力处理部门当下精晓电力网负荷景况和线路损耗总括的渴求;电度量提示仪表被口诛笔伐产生调控连串失效后,原始数据难以取证确认,记录的回复易引发用电争辨,电能收取薪水管理处于开环失控状态。本文研制的卡载风流洒脱体化电能表,兼有预支费电度量提醒仪表和低压电力载波集抄式电衡量提醒仪表的优势,使用项胜F卡完成收取薪俸调整,载波抄表的多寡首要用于线路损耗总计和用邮电通新闻保管,因此对用电的实时性要求不高,只要有限支撑在自然则然的年华内能够把用电数据集中就能够。由于本表五个客商分享贰个载波收发模块和公用卡接口,开销低,极具市镇潜质。

2、电度量提示仪表组成与原理

电能表选拔四只单客商计量单元(单台表最多:5/30A为24户;5/40A为18户卡塔尔、智能管理种类和供电单元设计在同等结构中,对客户的用电实现集中计量并显示各客户用电意况及用电量,远程电力线载波抄表,射频卡收取金钱调节,完成购电用尽时自动跳闸和过载自动爱惜。单客商计量单元采电能总结专用晶片ADE7755,将输入的弹指间功率转变为对应的电能脉冲输出,经I/0接口送给智能管理系统,分别储存电能、存款和储蓄回想、展现及串口输出。智能处理种类接纳主从式结构,主从机之间利用串行通讯方式交换音信。主机的显要职能是:电能脉冲的搜聚、累积和数码管理与存款和储蓄;实时石英钟连接;客户日前剩下电量、购电和石英钟送LED展现;与从机之间的数据传输;通过红外通信口达成机械钟费率设置。从机首要作用是:CRUISERF卡的合法性查验,读取奥迪Q3F卡数据;接纳主机命令以成功相应各户避雷器分合调控和情形呈现;与载波模块通信以落到实处远程数据传送。多客商卡载豆蔻梢头体化电能表的体系硬件结构框图如图1(略,详见《电工仪表与公用表计行业音讯》第6期卡塔尔国所示。

3、硬件电路设计

电度量提示仪表的可相信性、使用寿命、计量精度是系统规划时追求的最珍视的指标,其促成方式可从软、硬件两地点构成能够完结。随着单片机及外围器件多种化、全方位的升华,使在硬件上寻求最大限度的种类融为意气风发体,以收缩外围器件数量,成为完成系统目的的基本点路线,也是系统规划的首要[1]。

3.1 单客户计量单元

单客户计量单元选取米利坚ADI公司的ADE7755专项使用计量集成电路。它生龙活虎种高准确度电能衡量微集成电路,对来自电流和电压传感器的非信号举办采样,并产生电能计量脉冲输出。该脉冲非确定性信号通过光耦隔绝后,送入CPU相应输入端管理。AD7755除
A/
D转变器和规范化电路中接受了模拟电路,别的的持有频域信号处理都利用了数字电路。这种方法能够使电度量提醒仪表在种种极端的条件规范下和点名时间内提供可以的稳定性和和准确度。其职能方框图见图2。(略,详见《电工仪表与公用表计行业消息》卡塔尔国第6期

3.2 单片机及系统扩张

在兼备中,须要多客户电能表体量小,功能强,电磁包容性好且可信性高。咱们接受了美利坚同盟军Microchip公司临蓐的PIC16C65B,该微芯片内集成了成都百货上千的功用模块并动用CMOS工艺。其主干脾性:简练指令集(全部指令都以单字节卡塔尔国;实践进程快(DC/200
ns);间接、直接和周旋二种寻址方式;各类硬件中断成效和八级硬件货仓;具备协同串行口I2C/
SPI操作,可用以调节外部实石英钟及存款和储蓄器;具有协同通讯硬件接口SCI/USART操作,可惠及地实外通讯功效;别的,它的低工作电压、低功耗、强盛的驱动才能、壹遍性编制程序微芯片的实惠位、小体量等特点使得它极度适同盟为多顾客电能表的CPU。

3.3 存储器、看门狗和实时挂钟电路

运用FM31256用作存款和储蓄器、石英钟日历、看门狗和电源监察和控制等电路。FM31256是U.S.Ramtron集团的多职能可编制程序微电路,I2C总线结构,与CPU接线轻巧。在单个微芯片中合拢铁电存储器单元和实时石英钟单元,非易失性事件流速计,系统重新设置调整,看门狗计数器,此外还包蕴可锁存的六二十一个人串行数据密码和用在开始时代电源失效监测的的通用相比较器等。

FM31256享有32k字节的FRAM,其同一时候具备自由存取器和非易失性存贮成品的特征,写入寿命可达意气风发亿个亿次,保障了装有用电户的电能储存值、预交电费的余额和各时段的电量数据在掉电情状下不致错失;FM31256的日子消息作为单片机系统石英钟,为多费率的电价测算提供准确的光阴和日历;外接后备电源,在主电源掉电的状态下转移为由后备电源供电。

3.4 通讯电路

长途通信接受电力线载波情势。利用电力线路作为传输通道,将非能量信号调制到高频载波上进行传输。有电的地点就有音信点,那是电力系统特有的、最划算的豆蔻梢头种通讯情势[2]。载波通讯电路接口选择专项使用的数据传输微电路PL2101,具有扩展频谱通讯作用,它在抗忧愁及抗衰败质量等地方表现出色,输出实信号谐波成分少,可信性高,且与单片机接口轻易实用。本表还布署了红外收发模块,与手持掌上计算机通讯,为未有安装远程抄表的客商提供地点抄表的成效。

3.5 辐射电磁频率卡接口

与接触IC卡比较,非接触式IC卡具有不便于被传染、划伤、磨损、不会因静电冲击而破坏,操作便利高效等风味,射频IC卡用于多顾客表比较完美。基站微电路选取U2270B,集成电路里面集成了振荡器、线圈驱动器、接纳实信号管理电路和集成供电电路,所需外围驱动电路非常少,与微调节器的总是十二分方便人民群众[3]。电能表作为计量收取薪俸成品,对数码的安全性供给相当高,由此布置中央银行使了E5560可重新读写的加密辐射电磁频率卡集成电路,个中间的加密逻辑电路提供了和基站之间开展双向密码验证的机能,可相信性异常高。

3.6 变阻器驱动电路

镇流器用来衔接或断开客户的供电回路。本表最多需形成对贰十七个避雷器的主宰,接收两片82C55以扩张I/O接口。避雷器使用JMX-99F
50A/220V微型磁保持避雷器,在避雷器触点之后大家设计了检查测验电路,当微型机发出镇流器合闸指令之后,若避雷器合不上闸,LED显示“BAD”,提醒避雷器失效;若微型机发出跳闸指令后,检查实验电路依然有确定性信号输出,则表达继电器坏了或有非平常用电现象,当时电度量提示仪表记录此景况的豆蔻梢头共时间,然后经过IC卡回读到售电系统中,提示电力局作相应的拍卖。

4软件设计

软件程序接纳PIC种类汇编语言编写制定,模块化设计。主CPU调节软件首要包涵脉冲检查评定及数量处理模块、通讯中断模块、电衡量指示仪表参数设置及电量展现模块等。从CPU首要有奥迪Q3F卡验证模块、电力线载波通讯、拉合闸调节及报告急察方模块等。为增高仪表的可信性,软件方面也运用了重重艺术,如命令冗余、软件陷井,增加软件容错作用及密码验证算法等。

银河国际点击登录,5结束语

多顾客电子电能表体积小,准确度高,功用全,有较高的天性价格比,并且配备了通讯接口,为落到实处自动抄表和用电的科学化管理莫定了基本功.本系统样板经过试运作,其属性稳定可靠,有很好的推广应用前程。

参谋文献

[1]李伟.多顾客IC卡预支费电表的研制.微Computer音讯.二零零零年04期。

[2]丁家俊.PL二〇〇〇在低压电力线载波通讯中的应用。仪表手艺与传感器。

[3] TEMIC Semiconductors,Read/ Write Base Station IC U2270B Data
Sheet 2002。

小编简单介绍:

张旭辉,女,波尔多理艺术高校测量试验计量及通讯工程高校,从事智能仪器的传授与调查研讨工作。

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