基于MC68HC908LJl2的新型三相電能計量系統設計

摘要：介紹了一種新型的三相電能計量系統的設計方法，該系統用MCU+專用計量芯片的設計模式，集檢測、計量、控制、存儲、顯示、通信等模塊于一身，并可實現復費率功能。實際應用結果表明，該系統具有精度高、維護方便等優點。
關鍵詞：電能計量；三相；校準；MC68HC908IJl2

0 引言
電能計量系統是衡量電能消費數量的計量儀器，其技術性要求很高。它既要求能精確計量，更要求能穩定工作，并能保證長期高度的可靠性。目前，由于近年來能源的日益緊張，電力供應時常出現短缺現象，各地紛紛采取了各種應對措施，很多地區不約而同地出臺了峰谷分時電價和避峰電價政策，因此，多費率表市場需求進一步加大，尤其是大工業用戶，對三相多費率表的需求快速增長。另外，隨著現代電子產業和電力系統的不斷發展，電能計量系統正在向智能化、多功能的方向發展，可以測量多種參數，并可實現自動抄表、分時費率、實時費率、預付費等多種功能的測量電路和集成化、模塊化已成為未來發展的趨勢。本設計中的電能計量系統正是基于這一背景，集檢測、計量、控制、存儲、顯示、通信等模塊于一身，并且可實現峰谷分時的復費率計量。

1 電能計量系統的總體設計方案
電能計量系統最重要的功能是精確測量各種電能參數，如電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數、欠壓和斷相檢測、諧波分析等。本系統采用專用計量芯片來檢測電信號，同時配以CPU編程來實現多種功能。系統主要由檢測、計量、控制、存儲、顯示、鍵盤、通信接口和電源等部分組成。系統總體框圖如圖1所示。其中，檢測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、相位等實時數據輸入到計量芯片中。計量芯片通過對各個輸入信號進行計量，可將計量得到的各種電能參數輸入到控制部分(即CPU中)，然后由CPU中的程序決定它將那些參數經過處理后送到存儲器中儲存，同時送到顯示部分進行顯示。顯示部分采用高品質液晶顯示模塊，可顯示4行，每行20個字符。如果需要實現分時費率的功能，則可以在編程時將各時段的電價編入程序中，然后通過實時時鐘測量時間，以確定此時段的電價并加以分時計費。通信接口采用RS-485通信模塊來和上位機進行通信，本系統采用MAX4872芯片，該芯片為單一+5 V電源供電，有8個引腳而且使用簡單、方便。如果通信接口接到電力線上位機的命令，則將命令傳輸到CPU，再根據命令將電能參數傳送到上位機，這樣便可以實現自動抄表和遠程控制等功能。