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新型智能电能表的设计与开发

作　者: 黄亮
导　师: 王景存
学　校: 武汉科技大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 电能表 RN8302 智能预付费
分类号: TM933.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

在电能的生产和使用环节中，电能的计量和电能质量的监测至关重要。如果电能表的电能计量误差较大，则会给用户和供电部门造成直接经济损失，高性能的电能计量及检测技术的研究已成为电力系统中一个重要的研究方向。本课题在充分研究国内外电能计量及检测技术和国家电网相关标准的基础上，针对我国电能表在实际应用中由于量程较小而产生增容换表频繁的问题，研制了一款高精度、宽量程的新型三相多功能电子式电能表。论文的主要内容如下：首先，分析了电能表的研究背景、意义和国内外发展状况。第二，介绍了电能计量的原理基础。第三，结合电能表的功能需求：电能计量功能、最大需量测量功能、数据存储功能、通讯功能、显示功能和事件记录功能等，选择宽动态范围、高精度的专用三相电能计量芯片，提出了电能表的总体设计方案。第四，详细设计了电能表的电源、电能计量芯片、处理器、时钟、存储器、RS485和红外通讯、预付费和显示等部分的硬件电路。第五，按照电能表通信规约，对电能表主要软件算法进行了详细设计，主要包括：主程序算法、初始化子程序算法、电能计量子程序算法、通讯子程序算法和预付费子程序算法。在论文的最后，对系统进行了精度校验和测试，并对测试结果进行了总结和分析。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-12
  1.1 研究背景及意义  8
  1.2 电能表的发展及国内外研究现状  8-10
    1.2.1 电能表发展历程  8-9
    1.2.2 国内外研究发展现状  9-10
  1.3 本文主要工作  10
  1.4 本文结构安排  10-12
第二章电能计量原理  12-16
  2.1 交流电  12-13
    2.1.1 瞬时功率  12
    2.1.2 瞬时有功功率和瞬时无功功率  12-13
    2.1.3 平均功率（有功功率）  13
    2.1.4 无功功率  13
    2.1.5 视在功率  13
    2.1.6 功率因素  13
  2.2 电能计量原理  13-16
    2.2.1 单相电能计量原理  13-14
    2.2.2 三相电能计量原理  14-16
第三章系统总体设计方案  16-20
  3.1 系统功能需求  16-17
    3.1.1 电能计量功能  16
    3.1.2 最大需量测量功能  16
    3.1.3 数据存储功能  16
    3.1.4 通讯功能  16-17
    3.1.5 显示功能  17
    3.1.6 事件记录功能  17
  3.2 电能计量芯片选型  17-18
  3.3 系统总体设计方案  18-20
第四章系统硬件电路设计与实现  20-35
  4.1 系统电源电路  20-22
  4.2 电能计量芯片  22-26
    4.2.1 芯片简介  22
    4.2.2 电能计量芯片电路设计  22-23
    4.2.3 采样电路设计  23-24
    4.2.4 电流互感器二次侧开短路检测电路设计  24-26
  4.3 处理器及外围电路设计  26-33
    4.3.1 存储电路设计  27
    4.3.2 时钟电路设计  27-28
    4.3.3 通讯电路设计  28-29
    4.3.4 预付费电路设计  29-31
    4.3.5 显示电路设计  31-32
    4.3.6 掉电检测电路设计  32-33
  4.4 系统 PCB 设计  33-35
第五章系统软件设计与实现  35-42
  5.1 电能表通信规约  35-37
  5.2 电能表主程序算法分析  37
  5.3 初始化子程序算法分析  37-38
  5.4 电能计量子程序算法分析  38-39
  5.5 通讯子程序算法分析  39-40
  5.6 预付费子程序算法分析  40-42
第六章系统测试与分析  42-47
  6.1 系统电磁兼容试验  42-43
  6.2 系统精度校验  43-46
  6.3 系统测试结果与分析  46-47
第七章总结与展望  47-48
  7.1 系统设计的总结  47
  7.2 系统设计不足与展望  47-48
参考文献  48-50
致谢  50-51
攻读硕士学位期间发表的论文和参加的主要科研项目  51-52
详细摘要  52-56

新型智能电能表的设计与开发

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