基于AT89S52单片机的三相电度表研究

论文摘要

本文以智能计量总表为研究对象,采用计量芯片ADE7758和AT89S52设计三相电度表,介绍了计量电路原理、系统结构特点以及分段计量的软件设计与实现。针对10～35kV输配电网正常负荷和超低负荷两种情况下的精确计量,提出按功率额度实时分段计量的电度表设计方案;为了调整电力负荷曲线,针对用电量的时间不均衡问题,提出复费率分时段计量方案。采用双变比电流传感器进行信号的检测采样,当负荷电流低于额定电流的20%时,单片机通过检测功率,自动切换到低负荷计量回路,即小电流比计量回路,最大限度降低了电流传感器低负荷运行时造成的信号检测误差,提高电能计量精度。单片机通过对瞬时有功功率的检测,实现了计量回路的实时选通切换和功率分段计量;通过对时间参数的检测,实现了定时存储和分时段计量。根据电度表参数配置进行ADE7758初始化参数计算。为了评估电度表计量数据的真实性和有效性,对模拟信号输入电路进行试验设计,应用ME300B单片机开发系统进行在线仿真调试。以功率参数为性能指标,通过仿真试验,对功率参数的理论值和电度表的显示值两组数据进行分析比较,得出电度表计量数据是真实有效的结论。采用双变比电流传感器进行电度表设计,扩大了负荷计量范围,提高了电能计量精度,且计量回路切换无需进行人工干预。该方案有望实现全量程的精度均衡和精确计量,为具有实时分段计量功能的三相电度表设计提供一种可行的方案。目前,已完成样表的设计与测试工作。基于精确的试验平台,完成对电度表的增益和偏差校准,即可进行现场试验和数据采集,具有良好的市场应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 电度表技术现状与发展趋势
• 1.2 拟解决的问题和本文的创新性工作
• 1.3 电度表参数配置和论文组织结构
• 第二章 系统结构框图与设计要求
• 2.1 系统结构框图
• 2.2 内容显示与设计要求
• 第三章 系统硬件电路设计与实现
• 3.1 计量芯片ADE7758
• 3.1.1 引脚配置及功能描述
• 3.1.2 计量电路原理
• 3.1.3 接口电路设计
• 3.2 单片机外围电路设计与器件选择
• 3.2.1 单片机及外围电路设计
• 3.2.2 显示模块HC1602
• 3.2.3 数据存储AT24C02
• 3.2.4 时钟芯片 DS1302
• 3.2.5 串行接口芯片MAX485
• 3.2.6 选通开关CD4053
• 3.2.7 电源模块设计
• 第四章 系统硬件调试与功能函数定义
• 4.1 电路板规格与焊接操作
• 4.2 系统硬件电路测试
• 4.2.1 电源模块测试
• 4.2.2 RS-485 通信模块测试
• 4.2.3 显示模块与显示函数
• 4.2.4 存储模块与存储函数
• 4.2.5 时钟模块晶振测试
• 4.2.6 ADE7758 串口通信特点
• 4.2.7 调试中遇到的问题与解决
• 4.3 本章小结
• 第五章 系统软件设计与实现
• 5.1 软件总体设计
• 5.2 分段计量的设计与实现
• 5.3 瞬时功率计算
• 5.3.1 能量寄存器最低有效值计算
• 5.3.2 瞬时功率计算
• 5.4 按键中断处理与时钟初值输入调整
• 5.4.1 按键处理与按键状态检测
• 5.4.2 时钟初值输入调整
• 5.5 基于ADE7758 的断相、过流、过压检测
• 第六章 仿真试验
• 6.1 试验电路设计与功率理论值计算
• 6.2 试验过程与数据记录
• 6.3 试验数据分析与结论
• 6.4 系统测试评估
• 6.5 校表问题
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 仿真试验原理图设计
• 附录B 仿真试验电路板设计
• 附录C 在线仿真调试
• 附录D 显示函数测试
• 附录E 部分源程序测试
• 附录F 作者在攻读硕士学位期间发表的论文