摘要：目前我國(guó)大部分家庭都采用機(jī)械式電表。機(jī)械表誤差大，抄表困難，每次抄表都需要電力工作人員挨家挨戶抄寫電表數(shù)據(jù)，耗費(fèi)了大量人力物力，同時(shí)容易出錯(cuò)引起電費(fèi)糾紛。

關(guān)鍵詞：精準(zhǔn)計(jì)量 遠(yuǎn)程抄表 智能供電

智能電表采用高穩(wěn)定性材料制作電流采樣元件，高質(zhì)量的電路作運(yùn)算處理元件，總體的穩(wěn)定性很好，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)計(jì)量、實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)通訊遠(yuǎn)程抄表，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)供電部門對(duì)電能精確到戶進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，有利于供電部門對(duì)電能進(jìn)行調(diào)度，實(shí)現(xiàn)智能供電。

本設(shè)計(jì)的意義在于，智能電表能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表，其準(zhǔn)確而便捷的收費(fèi)系統(tǒng)，既可節(jié)省人力，又可減少相關(guān)事業(yè)部門與客戶之間的糾紛，不但能提高管理部門的工作效率，也適應(yīng)了用戶對(duì)繳費(fèi)方式的新需求。

本設(shè)計(jì)采用具有單相電能計(jì)量的SOC芯片ATT7027，用先進(jìn)的單片機(jī)技術(shù)和專門設(shè)計(jì)的電能測(cè)量集成電路，具有計(jì)量精度高、防止竊電、自身損耗低和可靠性高等特點(diǎn)。單相智能電表集測(cè)量、控制、通訊于一體，在國(guó)家節(jié)能減排政策下，使用新型的智能電表可創(chuàng)建節(jié)約型校園，也可用在大型公共建筑設(shè)施。

一、單相智能電表的基本原理

ATT7027提供單相電能計(jì)量所需要的全部功能，包括有功功率與有功電能、無功功率和無功電能、視在功率和視在電能、電壓有效值、電流有效值及頻率計(jì)算等，支持靈活的防竊電方案和校表方案。

電能計(jì)量單元EMU包括三路完全獨(dú)立的∑-△ADC以及數(shù)字信號(hào)處理部分。三路ADC完成兩路電流信號(hào)和一路電壓信號(hào)的采樣，數(shù)字信號(hào)處理部分完成有功功率和有功電能、無功功率和無功電能、視在功率和視在電能、電壓有效值、電流有效值及頻率計(jì)算等計(jì)量功能。通過SFR寄存器和中斷的方式，可以對(duì)數(shù)字信號(hào)處理部分進(jìn)行校表參數(shù)配置和計(jì)量參數(shù)讀??；計(jì)量的結(jié)果還可以通過PF／QF引腳輸出，也即校表脈沖輸出，也可直接接到標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行誤差對(duì)比。

ATT7027有三路完全獨(dú)立的兩階∑-△ADC，每路ADC都有一個(gè)模擬增益放大器（PGA），內(nèi)部有一個(gè)1.25V的高穩(wěn)定度片內(nèi)基準(zhǔn)電壓。模擬增益放大器完成輸入差分信號(hào)的幅度放大，放大后的信號(hào)再送給ADC進(jìn)行采樣，在極小信號(hào)輸入時(shí)能夠保證測(cè)量的線性度。

ATT7027提供有功功率、無功功率和視在功率輸出寄存器，有功功率通過電壓、電流相乘經(jīng)過低通濾波器后得到。無功功率計(jì)算時(shí)，先將電壓移相90°，然后通過移相后電壓和電流相乘，經(jīng)過低通濾波器得到。 視在功率通過電壓有效值與電流有效值相乘得到。ATT7027同時(shí)輸出兩路電流和一路電壓的有效值，有效值可以保證0.5%的精度，通過對(duì)過零計(jì)數(shù)的方式，提供電壓頻率輸出。

二、單相智能電表的基本功能

1.計(jì)量

（1）計(jì)量正反向有功和無功電能；

（2）正向有功、反向有功、正向無功、反向無功電能分別存儲(chǔ)、并保存在相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中；

（3）斷電后所有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)不丟失，并能保存10年以上。

2.顯示

（1）7位寬溫型LCD顯示；

（2）可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)循環(huán)顯示，循環(huán)顯示時(shí)間為3s；

（3）電能脈沖用紅色LED指示。

3.輸出

有功電能脈沖輸出。

4.通訊

（1）用于校表、采集電量；

（2）用于參數(shù)設(shè)置及抄表。

5.可編程

（1）編程設(shè)置通過上位機(jī)進(jìn)行；

（2）地址設(shè)置；

（3）波特率設(shè)置；

（4）電壓、電流變比設(shè)置；

（5）電量底數(shù)清零設(shè)置。

單相智能電表包括測(cè)量、顯示、通訊、開關(guān)量輸入、繼電器輸出和繼電保護(hù)等功能。另外，電表提供多項(xiàng)保護(hù)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)過流、過載、低電壓、過電壓保護(hù)等功能，保護(hù)動(dòng)作信息可記錄、顯示和保存。

三、結(jié)束語

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步、人民生活水平的不斷提高，原有的機(jī)械式電表及IC卡電表已經(jīng)不能滿足要求，傳統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)式監(jiān)控也越來越力不從心，新型的智能電表將逐步登上供電系統(tǒng)的舞臺(tái)走進(jìn)千家萬戶，實(shí)現(xiàn)能源計(jì)量數(shù)字化、監(jiān)控細(xì)致化、供電智能化。

本設(shè)計(jì)滿足了計(jì)量精細(xì)、遠(yuǎn)端抄表、智能監(jiān)控等新一代智能電表的設(shè)計(jì)要求，可靠性高、價(jià)格低，適于大規(guī)模的生產(chǎn)，將會(huì)有效地方便人民的生活提高社會(huì)的信息化水平，保證人民的用電安全，增強(qiáng)人民的節(jié)約意識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張?chǎng)?單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

[2]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2005.

[3]邱關(guān)源，羅先覺.電路[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4]炬力集成電路設(shè)計(jì)有限公司，ATT7027用戶手冊(cè)V2.2. 珠海: 炬力集成電路設(shè)計(jì)有限公司，2008.

（作者單位：趙文倉(cāng)，青島科技大學(xué)；

李釗，萊蕪市高級(jí)技工學(xué)校）