单相智能电表

摘要：目前我国大部分家庭都采用机械式电表。机械表误差大，抄表困难，每次抄表都需要电力工作人员挨家挨户抄写电表数据，耗费了大量人力物力，同时容易出错引起电费纠纷。

关键词：精准计量　远程抄表　智能供电

智能电表采用高稳定性材料制作电流采样元件，高质量的电路作运算处理元件，总体的稳定性很好，可以实现精准计量、实现组网通讯远程抄表，同时也可以实现供电部门对电能精确到户进行实时监控，有利于供电部门对电能进行调度，实现智能供电。

本设计的意义在于，智能电表能实现远程抄表，其准确而便捷的收费系统，既可节省人力，又可减少相关事业部门与客户之间的纠纷，不但能提高管理部门的工作效率，也适应了用户对缴费方式的新需求。

本设计采用具有单相电能计量的SOC芯片ATT7027，用先进的单片机技术和专门设计的电能测量集成电路,具有计量精度高、防止窃电、自身损耗低和可靠性高等特点。单相智能电表集测量、控制、通讯于一体，在国家节能减排政策下，使用新型的智能电表可创建节约型校园，也可用在大型公共建筑设施。

一、单相智能电表的基本原理

ATT7027提供单相电能计量所需要的全部功能，包括有功功率与有功电能、无功功率和无功电能、视在功率和视在电能、电压有效值、电流有效值及频率计算等，支持灵活的防窃电方案和校表方案。

电能计量单元EMU包括三路完全独立的∑-ADC以及数字信号处理部分。三路ADC完成两路电流信号和一路电压信号的采样，数字信号处理部分完成有功功率和有功电能、无功功率和无功电能、视在功率和视在电能、电压有效值、电流有效值及频率计算等计量功能。通过SFR寄存器和中断的方式，可以对数字信号处理部分进行校表参数配置和计量参数读取；计量的结果还可以通过PF／QF引脚输出，也即校表脉冲输出，也可直接接到标准表进行误差对比。

ATT7027有三路完全独立的两阶∑-ADC，每路ADC都有一个模拟增益放大器（PGA）,内部有一个1.25V的高稳定度片内基准电压。模拟增益放大器完成输入差分信号的幅度放大，放大后的信号再送给ADC进行采样，在极小信号输入时能够保证测量的线性度。

ATT7027提供有功功率、无功功率和视在功率输出寄存器，有功功率通过电压、电流相乘经过低通滤波器后得到。无功功率计算时，先将电压移相90°，然后通过移相后电压和电流相乘，经过低通滤波器得到。 视在功率通过电压有效值与电流有效值相乘得到。ATT7027同时输出两路电流和一路电压的有效值，有效值可以保证0.5%的精度，通过对过零计数的方式，提供电压频率输出。

二、单相智能电表的基本功能

1.计量

（1）计量正反向有功和无功电能；

（2）正向有功、反向有功、正向无功、反向无功电能分别存储、并保存在相应的存储单元中；

（3）断电后所有存储数据不丢失，并能保存10年以上。

2.显示

（1）7位宽温型LCD显示；

（2）可实现数据循环显示，循环显示时间为3s；

（3）电能脉冲用红色LED指示。

3.输出

有功电能脉冲输出。

4.通讯

（1）用于校表、采集电量；

（2）用于参数设置及抄表。

5.可编程

（1）编程设置通过上位机进行；

（2）地址设置；

（3）波特率设置；

（4）电压、电流变比设置；

（5）电量底数清零设置。

单相智能电表包括测量、显示、通讯、开关量输入、继电器输出和继电保护等功能。另外，电表提供多项保护功能，能够实现过流、过载、低电压、过电压保护等功能，保护动作信息可记录、显示和保存。

三、结束语

随着社会的不断进步、人民生活水平的不断提高，原有的机械式电表及IC卡电表已经不能满足要求，传统的节点式监控也越来越力不从心，新型的智能电表将逐步登上供电系统的舞台走进千家万户，实现能源计量数字化、监控细致化、供电智能化。

本设计满足了计量精细、远端抄表、智能监控等新一代智能电表的设计要求，可靠性高、价格低，适于大规模的生产，将会有效地方便人民的生活提高社会的信息化水平，保证人民的用电安全，增强人民的节约意识。

参考文献：

[1]张鑫.单片机原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2005.

[2]康华光.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2005.

[3]邱关源，罗先觉.电路[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4]炬力集成电路设计有限公司，ATT7027用户手册V2.2. 珠海: 炬力集成电路设计有限公司，2008.

（作者单位：赵文仓，青岛科技大学；

李钊，莱芜市高级技工学校）