专利名称：一种电子式多功能电能表的制作方法
技术领域：
本发明属于电子设备领域，具体涉及一种具有四种费率、六条负荷曲线和两套费率结构的三相四线电子式多功能电能表。
背景技术：
随着我国经济的飞速发展，各行各业对电的需求越来越大，不同时间用电量不均衡的现象也日益严重。为缓解我国日趋尖锐的电力供需矛盾，调节负荷曲线，改善用电量不均衡的现象，全面实行峰、平、谷分时电价制度，“削峰填谷”，提高全国的用电效率，合理利用电力资源，国内部分省市的电力部门已开始逐步推出了多费率电能表，对用户的用电量分时计费。1995年4月，由国家计委、国家经贸委和电力工业部联合在上海召开的全国计划用电工作会议上决定，用3 4年时间，在全国各大电网内，有计划、分步骤全面推行峰谷分时电价制度。总目标是各网转移高峰电力10 15%，全国实现转移高峰电力1000 2000 万千瓦，推行的范围不仅是工业、商业用户，而且对非工业、农业用电也要逐步实行。在有条件的地区，即已经实行一户一表的居民用电区，也将有计划的开发低谷用电，实行峰谷电价，以提高电能利用率，提高居民的用电质量。对电力用户采用不同时段和不同计费标准。 鼓励低谷时段的电力消费。电子式多功能电能表主要针对国内市场三相用电的工业用户。随着电力行业改革深入，工业三相用电对多功能电能表的需求大量增加。目前国内多功能表种类少、价格较高、功能不完善，往往仅是针对某些地区的特定要求开发，缺乏通用性，某些产品未能完全达到国标的要求。
发明内容
为了解决现有多功能电能表种类少、价格高、功能不完善、缺乏通用性等缺点，本发明提供了一种电子式多功能电能表，它是一款智能型高科技电能计量产品，该表可以同时计量正/反向有功电能、正/反向无功电能、四象限无功电能，还具有多费率控制，负荷曲线记录，各相失压、过压、频率超限记录，数据LCD显示等多种功能，主站可以通过RS-485总线或手持RFID抄表器对该电表进行查表、设表、抄表等操作，能够很好的满足现阶段工业用户对电能表的需要。为了实现上述技术目的，本发明是采用了如下的设计电子式多功能电能表硬件的核心是MCU主控制器，它负责按键输入扫描、工作状态检测、计量数据的读入、计算和存储、电表参数的现场配置以及与外界的通信控制等，其主要功能单元包括MCU主控制器单元、电量计量�？�、RFID和RS-485通信�？�、校表�？�、EEPROM存储阵列，其他辅助�？橹饕惺敝尤绽缏�、工作异常报警电路、按键输入电路、复位控制电路、电源供应�？�、大屏幕液晶显示�？楹蚅ED显示模块。为了方便用户抄表，本发明采用RFID和RS-485两种通信�？椤Ｏ啾韧ǔ５暮焱獬矸绞剑琑FID由于其特有的射频识别方式能够实现高速率读取、多个目标同时识别等优点，能极大的减轻用户的工作量，特别是当多个电表集中放在一起时，更能提供相当大的便利。本发明采用高精度的电量计量�？椋屏磕？橛筛呔茸ㄓ玫缒芗屏啃酒缌骰ジ衅骱推渌馕У缏吩槌�。所述专用电能计量芯片是三相双向功率/电能计量芯片，可以计量有功/无功功率、电压、频率、相序异常等，可以单独计量每一相的用电信息， 符合IEC521/1036标准，可达到1级交流电能表的精度要求，各数据寄存器具有对位精度， 可通过三线SPI接口与CPU交换数据，从而可以较好地适应多功能表需要计量多种电量数据的要求。本发明所述时钟电路采用集成式实时时钟芯片，其内部集成了 32. 768kHz的石英晶体振荡器，并可以根据需要进行自由设置以得到较高的频率；同时集成有时钟和日历计数器，可选择M或12小时显示模式，时钟可通过软件方式进行间隔30秒的调整，并提供 0. IHz或IOMHz的定时脉冲输出，以便于在电能表的外部对时钟精度进行定期检查。本发明所述MCU主控单元的处理软件包括主程序及日常事务处理两个方面。主程序流程主要包括初始化、数据校验、负荷曲线修补和事务处理等；日常事务处理流程集中体现了多功能表的大部分主要功能，包括费率处理、计量数据采集及处理、自动抄表、电能脉冲输出、校表�？楹偷舻缂觳饧按砟？榈�。所述处理软件全部由C/C++编写，具有编码效率高，可维护性好，便于实现�？榛杓疲筛萦没У男枨蠓奖愕囟怨δ苣？榻胁眉舻扔诺�。
图1是本发明的总体结构框图；图2是本发明所述MCU主控单元处理软件的主程序流程图；图3是本发明所述MCU主控单元处理软件的日常事务处理程序流程图。图中1.MCU主控单元，2.电量计量模块，3.时钟日历电路，4.按键输入电路，5.复位控制电路，6.电源供应�？椋�7.异常报警电路，8. RFID通信�？椋�9. RS-485通信�？椋� 10.校表�？椋�11. LCD/LED显示�？椋�12. EEPROM存储阵列。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步的说明。如图1所示，本发明所述电子式多功能电能表包括MCU主控单元(1)，电量计量�？镺)，时钟日历电路(3)，按键输入电路G)，复位控制电路(5)，电源供应�？�(6)，异常报警电路(7)，RFID通信�？�(8)，RS-485通信�？�(9)，校表�？�(10)，LCD/LED显示�？�(11) ,EEPROM存储阵列(12)。其中MCU主控单元(1)、电量计量�？�0)、RFID通信模块 (8)、RS-485通信模块(9)、校表模块(10)、EEPROM存储阵列(12)为主要功能单元，时钟日历电路(3)、异常报警电路(7)、按键输入电路G)、复位控制电路(5)、电源供应模块(6)、 IXD/LED显示模块(11)为辅助功能单元。MCU主控单元(1)的一个优化选择为NEC公司8位单片机中的高档产品 UPD78P0338。该款单片机为120脚QFP封装，单片集成有60KBFIash、一个异步通信串行口、 40X4段IXD驱动器、高达IOMHz的总线时钟和10路10位精度的ADC，并可通过简单的接
4口进行在系统编程，极大地方便在线调试和软件升级。并且支持高级语言，较好地满足了多功能表任务繁多、数据量庞大、算法较复杂的功能要求。电量计量�？镺)的优化选择为高精度专用电能计量芯片SA9904。SA9904是 Sames公司生产的一款三相双向功率/电能计量芯片，可以计量有功/无功功率、电压、频率、相序异常等，可以单独计量每一相的用电信息，符合IEC521/1036标准，可达到1级交流电能表的精度要求，备数据寄存器具有M位精度，可通过三线SPI接口与CPU交换数据，从而可以较好地适应多功能表需要计量多种电量数据的要求。时钟日历电路(3)的优化选择为EPSON生产的RTC-4553实时时钟芯片，其内部集成了 32. 768kHz的石英晶体振荡器，简化外围电路，并可以根据需要进行自由设置以得到较高的频率；同时集成有时钟和日历计数器，可选择对或12小时显示模式，时钟可通过软件方式进行间隔30秒的调整，并提供0. IHz或IOMHz的定时脉冲输出，以便于在电能表的外部对时钟精度进行定期检查。为了保证电源供应的稳定，电源供应�？�(6)采用开关电源与备用电池结合的供电方式。如图2所示，本发明所述MCU主控单元处理软件的主程序流程为a. MCU 初始化；b.进行初始化检测，如果初始化未完成，则执行RAM、EEPR0M、日历时钟和IXD的初始化；c.检测RAM数据校验和，如果校验不正确，则执行RAM数据重置；d.检测复位控制端口，如果需要复位，则执行上电恢复及负荷曲线修补；e.进行日常事务及并行事务的处理。如图3所示，本发明所述MCU主控单元处理软件日常事务处理子程序的流程如下a.费率结构及当前费率判断；b.计量数据采集及处理；c.自动抄表；d.电能脉冲输出；e.按键扫描及IXD显示处理；f.系统检测；g.校表判断及处理；h.掉电检测及处理；i.返回a，循环执行。以上是对本发明的说明而非限定，基于本发明思想的其他实施方式，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种电子式多功能电能表，它是这样实现的，其特征是，由MCU主控单元、电量计量�？椤FID和RS-485通信�？椤⑿１砟？�、EEPROM存储阵列组成。
2.根据权利要求1所述的一种电子式多功能电能表，其特征是，还包括时钟日历电路、 异常报警电路、按键输入电路、复位控制电路、电源供应�？�、LCD/LED显示模块。
3.根据权利要求1所述的一种电子式多功能电能表，其特征是，所述MCU主控单元为 UPD78P0338型单片机。
4.根据权利要求1所述的一种电子式多功能电能表，其特征是，所述电量计量�？槲� SA9904型高精度专用电能计量芯片。
5.根据权利要求2所述的一种电子式多功能电能表，其特征是，所述时钟日历电路为 RTC-4553型实时时钟芯片。
6.根据权利要求1所述的一种电子式多功能电能表，其特征是，所述MCU主控单元的处理软件由C/C++编写。
7.根据权利要求1或2所述的一种电子式多功能电能表，其特征是，所述MCU主控单元的处理软件的主程序流程为a)MCU初始化；b)进行初始化检测，如果初始化未完成，则执行RAM、EEPR0M、日历时钟和LCD的初始化；c)检测RAM数据校验和，如果校验不正确，则执行RAM数据重置；d)检测复位控制端口，如果需要复位，则执行上电恢复及负荷曲线修补；e)进行日常事务及并行事务的处理。
8.根据权利要求7所述的一种电子式多功能电能表，其特征是，所述MCU主控单元的处理软件的日常事务处理子程序流程为a)费率结构及当前费率判断；b)计量数据采集及处理；c)自动抄表；d)电能脉冲输出；e)按键扫描及IXD显示处理；f)系统检测；g)校表判断及处理；h)掉电检测及处理；i)返回a)，循环执行。
全文摘要
一种电子式多功能电能表，其硬件的核心是MCU主控制器，它负责按键输入扫描、工作状态检测、计量数据的读入、计算和存储、电表参数的现场配置以及与外界的通信控制等；该电能表的主要功能单元包括MCU主控制器单元、电量计量�？�、RFID和RS-485通信�？�、校表�？�、EEPROM存储阵列，其他辅助�？榘ㄊ敝尤绽缏�、工作异常报警电路、按键输入电路、复位控制电路、电源供应�？�、大屏幕液晶显示模块和LED显示�？椋桓玫缒鼙砜梢酝奔屏空�/反向有功电能、正/反向无功电能、四象限无功电能，还具有多费率控制，负荷曲线记录，各相失压、过压、频率超限记录。
文档编号G01R11/57GK102478595SQ201010559530
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月24日 优先权日2010年11月24日
发明者何兵, 徐小科 申请人:上海复莱信息技术有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
