基于MC68HC908LJl2的新型三相電能計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：介紹了一種新型的三相電能計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，該系統(tǒng)用MCU+專用計(jì)量芯片的設(shè)計(jì)模式，集檢測(cè)、計(jì)量、控制、存儲(chǔ)、顯示、通信等模塊于一身，并可實(shí)現(xiàn)復(fù)費(fèi)率功能。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有精度高、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：電能計(jì)量；三相；校準(zhǔn)；MC68HC908IJl2

0 引言
電能計(jì)量系統(tǒng)是衡量電能消費(fèi)數(shù)量的計(jì)量?jī)x器，其技術(shù)性要求很高。它既要求能精確計(jì)量，更要求能穩(wěn)定工作，并能保證長(zhǎng)期高度的可靠性。目前，由于近年來(lái)能源的日益緊張，電力供應(yīng)時(shí)常出現(xiàn)短缺現(xiàn)象，各地紛紛采取了各種應(yīng)對(duì)措施，很多地區(qū)不約而同地出臺(tái)了峰谷分時(shí)電價(jià)和避峰電價(jià)政策，因此，多費(fèi)率表市場(chǎng)需求進(jìn)一步加大，尤其是大工業(yè)用戶，對(duì)三相多費(fèi)率表的需求快速增長(zhǎng)。另外，隨著現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)和電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電能計(jì)量系統(tǒng)正在向智能化、多功能的方向發(fā)展，可以測(cè)量多種參數(shù)，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表、分時(shí)費(fèi)率、實(shí)時(shí)費(fèi)率、預(yù)付費(fèi)等多種功能的測(cè)量電路和集成化、模塊化已成為未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。本設(shè)計(jì)中的電能計(jì)量系統(tǒng)正是基于這一背景，集檢測(cè)、計(jì)量、控制、存儲(chǔ)、顯示、通信等模塊于一身，并且可實(shí)現(xiàn)峰谷分時(shí)的復(fù)費(fèi)率計(jì)量。

1 電能計(jì)量系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案
電能計(jì)量系統(tǒng)最重要的功能是精確測(cè)量各種電能參數(shù)，如電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、頻率、功率因數(shù)、欠壓和斷相檢測(cè)、諧波分析等。本系統(tǒng)采用專用計(jì)量芯片來(lái)檢測(cè)電信號(hào)，同時(shí)配以CPU編程來(lái)實(shí)現(xiàn)多種功能。系統(tǒng)主要由檢測(cè)、計(jì)量、控制、存儲(chǔ)、顯示、鍵盤、通信接口和電源等部分組成。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。其中，檢測(cè)部分由精密電流互感器、電壓互感器和外圍處理電路組成，可將得到的電流、電壓、頻率、相位等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸入到計(jì)量芯片中。計(jì)量芯片通過(guò)對(duì)各個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行計(jì)量，可將計(jì)量得到的各種電能參數(shù)輸入到控制部分(即CPU中)，然后由CPU中的程序決定它將那些參數(shù)經(jīng)過(guò)處理后送到存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存，同時(shí)送到顯示部分進(jìn)行顯示。顯示部分采用高品質(zhì)液晶顯示模塊，可顯示4行，每行20個(gè)字符。如果需要實(shí)現(xiàn)分時(shí)費(fèi)率的功能，則可以在編程時(shí)將各時(shí)段的電價(jià)編入程序中，然后通過(guò)實(shí)時(shí)時(shí)鐘測(cè)量時(shí)間，以確定此時(shí)段的電價(jià)并加以分時(shí)計(jì)費(fèi)。通信接口采用RS-485通信模塊來(lái)和上位機(jī)進(jìn)行通信，本系統(tǒng)采用MAX4872芯片，該芯片為單一+5 V電源供電，有8個(gè)引腳而且使用簡(jiǎn)單、方便。如果通信接口接到電力線上位機(jī)的命令，則將命令傳輸?shù)紺PU，再根據(jù)命令將電能參數(shù)傳送到上位機(jī)，這樣便可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表和遠(yuǎn)程控制等功能。