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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單片機技術(shù)及本文提出的有功功率取樣方法設(shè)計電子武24用戶智能單相有功電能表，該儀表經(jīng)桂定達到2級精度. ??   
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擴展8KEP0M 、8KRAM、8279、8255，8KRAM 用于存儲系統(tǒng)參數(shù)、各用戶上月峰平谷三時段及總的電能累計值、當(dāng)前峰平谷三時段及總的電能累計值、上月各時段的f：l平均用電量、上月抄表時間等重要數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)均有2份備份.8279組成8位顯示器 ，顯示器自動分時顯示當(dāng)前各用戶峰平谷三時段及總的電能累計值，前2位顯示用戶代碼，后6位顯示電能累計值XXXX·XXKWh，三個指示發(fā)光管分別指示峰平谷三個時段.8255作為A/D轉(zhuǎn)換器和時鐘電路的接口，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)束標志輸出作為80C31外部中斷1NTO的中斷源.時鐘電路MSM5832作為系統(tǒng)的常年走時鐘。 ，用于峰平谷時段的劃分.P1.0～P1.2控制各用戶電流測量通道的切換，P1.3和P1.4控制3組用戶測量通道的切換、PI.5控制電壓和電流有功分量測量通道的切換.串行通訊接口采用中距離的RS一485標準.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)位信號封鎖80C31及RAM6264，保護數(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，程序正常運行時，從P1.6定時輸出脈沖使電容放電. 比較器輸出保持高電平，程序失控時.電容充滿后，比較器輸出低電平，TL7705產(chǎn)生復(fù)位信號. 
3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計
系統(tǒng)運行分為“工作” 和“校正” 二個狀態(tài)，在工作狀態(tài)下，顯示器分時顯示用戶當(dāng)前峰平谷及總的電能累計值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.不進行電能的累積運算，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)進人校正狀態(tài)，系統(tǒng)顯示A相相電壓的測量值，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號用戶有功功率，用于校正A組0號用戶電流取樣電路的校正.A組0號用戶校正后，按k。鍵轉(zhuǎn)人A組1號用戶校正.第1o次按k s鍵后，進人B相校正，第1 9次按k 鍵.進人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量，第1個32毫秒測量3次電流零點，求出平均零點;第2個32毫秒測量2次A相相電壓：第3個32毫秒測量A組0號用戶的有功功率，在此期間內(nèi)，測量1次A相相電壓，該相電壓測值與前二次相電壓測值用通濾波算法濾波，測量電流有功分量3次，三次測量值求算術(shù)平均， 去零點，乘以相電壓，乘巡檢周期，即得一個巡檢周期內(nèi)該戶所用電能，求電能累計;第4個32毫秒測量A組1號用戶.第u 個32毫秒測2次B相相電壓;第12個32毫秒測B組0號用戶;第20個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2次C相相電壓;第21個32毫秒測C組0號用戶;第29個32毫秒開始第二次巡檢.巡檢周期為28×32毫秒一0.896秒.
4 樣機的測試與分析
所制作的一臺樣機上各用戶標定電流為5A+最大電流為20A+額定電壓220V，頻率50Hz，2-0級精度-參照機械部標準“1.0級靜止式交流有功電度表JB5460—91”和國家標準“0-5、1·0、2.0級交流有功電度表GB/T15283 94”.在漳州標準計量局電學(xué)室對棒 掛行 4試.基本誤差滿足標準要求+單戶調(diào)整精度達到1級，24戶統(tǒng)調(diào)精度達到2級.這一結(jié)果表明本文提出的有功功率測量方法是可行的，該取樣方法的一個顯著特點是可以直接提取電流
有功分量，而不需進行功率因數(shù)的計算+從而縮短巡檢周期.電能表常數(shù)是電能表的一個重要指標，本方案電能的測量是間接測量+電能脈沖由軟件產(chǎn)生，受巡檢周期的限制，這樣的脈沖只能達到800脈沖/kWh，由80C31擴展3片74LS373，驅(qū)動24只發(fā)光管，分別輸出24個用戶的電能脈沖.另一方面顯示器的分辨率雖然只有0-01kWh+但儀器內(nèi)部RAM 中電能累計單元的分辨率為0.000001kWh，能夠保證計量的精度+不會遺失半個電能脈沖.本樣機設(shè)有校正狀態(tài)，在檢定實驗中可直接進行功率比對.受檢定條件的限制，只測試了部分檢定項目，主要指標達到2級精度要求.在本項目的研究過程中，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
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