單相智能電表

摘要：目前我國大部分家庭都采用機械式電表。機械表誤差大，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據，耗費了大量人力物力，同時容易出錯引起電費糾紛。

關鍵詞：精準計量 遠程抄表 智能供電

智能電表采用高穩定性材料制作電流采樣元件，高質量的電路作運算處理元件，總體的穩定性很好，可以實現精準計量、實現組網通訊遠程抄表，同時也可以實現供電部門對電能精確到戶進行實時監控，有利于供電部門對電能進行調度，實現智能供電。

本設計的意義在于，智能電表能實現遠程抄表，其準確而便捷的收費系統，既可節省人力，又可減少相關事業部門與客戶之間的糾紛，不但能提高管理部門的工作效率，也適應了用戶對繳費方式的新需求。

本設計采用具有單相電能計量的SOC芯片ATT7027，用先進的單片機技術和專門設計的電能測量集成電路，具有計量精度高、防止竊電、自身損耗低和可靠性高等特點。單相智能電表集測量、控制、通訊于一體，在國家節能減排政策下，使用新型的智能電表可創建節約型校園，也可用在大型公共建筑設施。

一、單相智能電表的基本原理

ATT7027提供單相電能計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算等，支持靈活的防竊電方案和校表方案。

電能計量單元EMU包括三路完全獨立的∑-△ADC以及數字信號處理部分。三路ADC完成兩路電流信號和一路電壓信號的采樣，數字信號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算等計量功能。通過SFR寄存器和中斷的方式，可以對數字信號處理部分進行校表參數配置和計量參數讀取；計量的結果還可以通過PF／QF引腳輸出，也即校表脈沖輸出，也可直接接到標準表進行誤差對比。

ATT7027有三路完全獨立的兩階∑-△ADC，每路ADC都有一個模擬增益放大器（PGA），內部有一個1.25V的高穩定度片內基準電壓。模擬增益放大器完成輸入差分信號的幅度放大，放大后的信號再送給ADC進行采樣，在極小信號輸入時能夠保證測量的線性度。

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、電流相乘經過低通濾波器后得到。無功功率計算時，先將電壓移相90°，然后通過移相后電壓和電流相乘，經過低通濾波器得到。 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，通過對過零計數的方式，提供電壓頻率輸出。

二、單相智能電表的基本功能

1.計量

（1）計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、并保存在相應的存儲單元中；

（3）斷電后所有存儲數據不丟失，并能保存10年以上。

2.顯示

（1）7位寬溫型LCD顯示；

（2）可實現數據循環顯示，循環顯示時間為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）用于參數設置及抄表。

5.可編程

（1）編程設置通過上位機進行；

（2）地址設置；

（3）波特率設置；

（4）電壓、電流變比設置；

（5）電量底數清零設置。

單相智能電表包括測量、顯示、通訊、開關量輸入、繼電器輸出和繼電保護等功能。另外，電表提供多項保護功能，能夠實現過流、過載、低電壓、過電壓保護等功能，保護動作信息可記錄、顯示和保存。

三、結束語

隨著社會的不斷進步、人民生活水平的不斷提高，原有的機械式電表及IC卡電表已經不能滿足要求，傳統的節點式監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的舞臺走進千家萬戶，實現能源計量數字化、監控細致化、供電智能化。

本設計滿足了計量精細、遠端抄表、智能監控等新一代智能電表的設計要求，可靠性高、價格低，適于大規模的生產，將會有效地方便人民的生活提高社會的信息化水平，保證人民的用電安全，增強人民的節約意識。

參考文獻：

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[4]炬力集成電路設計有限公司，ATT7027用戶手冊V2.2. 珠海: 炬力集成電路設計有限公司，2008.

（作者單位：趙文倉，青島科技大學；

李釗，萊蕪市高級技工學校）