單相多功能電能表參考設計方案

尋求一個低成本、優質的方案一直是電能表行業所追求的目標。隨著電力改革，新技術的推進及分時電價的調整等用電政策的出臺，國家電網公司出臺了電能表的新標準，為此，中電公司設計出單相多功能電能表參考解決方案，來滿足市場的需求。

電能表采用了飛思卡爾MC9S08MZ60微控制器為控制核心、整合了CEACSZ、Epson、NS、貝嶺BL6523、BL55076等重點高性能器件。整體電能表系統結構如圖1。

當電能表接入交流電路，BL6523對電流電壓信號進行采樣，兩端電流信號和電壓信號先后分別經高精度的模數轉換(ADC)將模擬信號轉換為數字信號，然后通過采樣濾波器、高通濾波器濾去高頻噪聲與直流增益、得到需要的電流采樣數據和電壓采樣數據，如圖2所示。

其中電流電壓瞬態值是將電流采樣數據和電壓采樣數據相乘得到、電流電壓瞬態值經過低通濾波器輸出平均有功功率。將電流電壓采樣數據分別通過平方電路、低通濾波器、開平方電路得到電流有效值和電壓有效值。

BL6523對輸入數字信號進行處理，完成數字濾波、過零檢測、相位校正后得到數據，經過時間積分累計計算獲得電能計量。計量芯片BL6523集成一個SPI接口，通過SPI接口與MCU(MC9S08MZ60、之間進行計量參數以及校表參數的傳遞。MCU中斷捕獲并對電量脈沖進行計數，并查詢記錄電量方向。

主要器件及其性能分析

主控芯片8位MCU MC9S08MZ60采用增強型HCS08內核，40MHzCPU，20MHz內部總線：60kB片上flash和2kB片上RAM；等待模式加兩個停止模式的低功耗設計；具有掉電自動比較檢測功能，縮短開發時間，實現軟件零開銷。芯片配置較好，性能穩定可靠，功耗和成本低。計量芯片采用貝嶺數字防竊電的計量專用芯片BL6523，此芯片具有較高的性價比，集成了高精度Sigma-Delta ADC、參考電壓電路、電源管理電路等模擬電路模塊，以及處理有功功率、電流電壓有效值等電參數的數字信號處理電路。LCD驅動模塊采用貝嶺BL55076，這是一款通用型液晶控制和驅動單芯片，漢字顯示清晰直觀。電源管理芯片采用NSLM2841，這是一款低功耗高效率且具有短路保護電源管理芯片。實時時鐘采用RX-8025T，內置高穩定度的數字溫度補償晶振蕩器，I²C總線速度高達400kbit／s，具備日歷、計時、閏年自動調整功能，功耗低，日計時準確度≤0.5s／d。

中電設計單相多功能電能表，所采用器件都是以高質量、高精度、高穩定性、低功耗、低成本出發，具有一定的價格競爭力。電能表除了具有電能計量功能外，還具有多費率分時計量、預付費、防竊電、存儲、時間管理、紅外和RS485通訊接口等多種功能。功能完善，適用于屆民、商店、學校等場合，是當前用電體制改革，實現電能商品化和高低峰分時計量，調整電網負荷狀態的理想電能計量產品。