一种适用智能电网中的新型智能电表设计

发布时间：2017-08-20 15:06

  本文关键词：一种适用智能电网中的新型智能电表设计

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【摘要】：目前,智能电网为世界各国研究的对象,在这种背景下本课题为应对智能电网提出的种种技术要求,设计一种适用智能电网中的新型智能电表。本课题首先对国内外智能电表的研究现状进行了分析,在此基础之上,提出了新型智能电表的总体设计方案:采用意法半导体公司的STM32F103VET6单片机作为主MCU,ADE公司的专用计量芯片ADE7878作为为数据采集中心,来达到对采集的电能数据进行算法处理,以及按键、显示、外部接口的控制与管理工作。该设计通过电流、电压互感器采样得到瞬时电压和电流,然后将其输入到专用计量芯片,利用芯片内部的计算功能可得各项电力参数,结果送MCU处理并显示出来,最后通过通信模块传输给上位机,实现电能质量监测和抄表功能。新型智能电表设计分为硬件设计和软件设计两大部分,硬件设计部分的主控模块选用高性能低功耗微处理器STM32F103VET6单片机,DS1302芯片为实时时钟芯片,同时结合计量芯片ADE7878设计电网参数采集及处理电路,选用外加实时时钟、存储器、液晶、按键、电源、串行接口等器件完成了硬件电路的搭建,并通过RS-485通信数据传输单元电路,实现电能信息的及时存储和交互。软件设计部分提出了模块化的设计思想,将新型智能电表具有的功能分为不同的模块,并对不同的模块进行编程,实现了新型智能电表实现电能质量监测和抄表功能所需要的流程设计,采用主程序和子程序即模块化编程形式,减少程序之间存在的冗余,增强了软件系统的可读性与维护性。最后,通过实验对新型智能表进行系统调试,实验结果表明,在误差允许的范围内,本课题设计的新型智能表能够实现电能质量检测和抄表功能,对微处理器STM32与高精度计量芯片的进行组合是可行的,具有一定的实用价值。
【关键词】：智能电表 STM32F103VET6 ADE7878 电能质量监测 抄表
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM933.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 概述8-12
• 1.1 课题的研究背景及意义8-9
• 1.2 智能电表在智能网中的定位9
• 1.3 智能电表研究现状9-11
• 1.3.1 国外研究现状9-10
• 1.3.2 国内研究现状10-11
• 1.4 主要研究内容11-12
• 第二章 新型智能电表系统总体设计方案12-18
• 2.1 设计思想12
• 2.2 主要技术要求12-13
• 2.3 电能质量监测算法13-17
• 2.3.1 电压允许偏差的算法13
• 2.3.2 电压波动算法13
• 2.3.3 三相电压不平衡度的算法13-15
• 2.3.4 谐波的算法15-16
• 2.3.5 电压骤降和中断16
• 2.3.6 频率偏差的算法16-17
• 2.4 本章小结17-18
• 第三章 新型智能电表硬件设计18-31
• 3.1 硬件总体结构设计18-19
• 3.2 MCU模块及外围电路设计19-21
• 3.2.1 MCU模块设计19-20
• 3.2.2 时钟电路设计20-21
• 3.3 电能计量模块设计21-26
• 3.3.1 互感器变换电路21-23
• 3.3.2 ADE7878引脚功能分配23-24
• 3.3.3 ADE7878电路设计24-26
• 3.4 通信系统硬件设计26-27
• 3.4.1 RS-485通信接26-27
• 3.4.2 红外通信设计27
• 3.5 电源模块27-28
• 3.6 数据存储电路设计28-29
• 3.7 人机交互电路设计29-30
• 3.7.1 按键控制电路设计29
• 3.7.2 显示电路设计29-30
• 3.8 本章小结30-31
• 第四章 新型智能电表软件设计31-46
• 4.1 软件总体设计方案31-32
• 4.2 计量部分程序设计32-40
• 4.2.1 寄存器配置32-33
• 4.2.2 SPI通信33-38
• 4.2.3 电能质量测算及判定38-40
• 4.3 RS-485通信模块设计40-42
• 4.4 存储程序部分设计42-44
• 4.4.1 总线操作42-44
• 4.4.2 存储器程序设计44
• 4.5 显示程序设计44-45
• 4.6 本章小结45-46
• 第五章 系统调试及测试结果分析46-56
• 5.1 系统调试过程46-48
• 5.2 测试结果分析48-55
• 5.2.1 有功基本误差试验48-50
• 5.2.2 电源电压影响试验50
• 5.2.3 电能质量监测测试数据50-52
• 5.2.4 抄表测试数据52-55
• 5.3 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-60
• 发表文章目录60-61
• 致谢61-62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 孔康;曲波;;基于STM32F103VET6单片机的永磁同步电机控制器设计[J];电工电气;2013年07期

，

本文编号：707290