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嵌入式智能电表及上位机系统设计

嵌入式智能电表及上位机系统设计

作者：刘晓华南理工大学

学位级别：硕士

随着经济的飞速发展，各行业对电能的需求量逐年攀升，在资源日益溃乏的今天，电力供求不平衡之间的矛盾逐渐凸显，合理使用电资源已成为社会广泛关注的课题。为了缓解电力资源不足的问题，国家出台了一系列电费计量政策，用经济杠杆宏... 详细信息

随着经济的飞速发展，各行业对电能的需求量逐年攀升，在资源日益溃乏的今天，电力供求不平衡之间的矛盾逐渐凸显，合理使用电资源已成为社会广泛关注的课题。为了缓解电力资源不足的问题，国家出台了一系列电费计量政策，用经济杠杆宏观调控人们的用电行为，以达到科学节能的目的。多种电费计价方式的推行，促使具有综合业务能力的新型智能电表的研究与开发。针对目前国内电表在功能、成本和应用等方面的局限，本文设计了一款基于MSP430F4794微处理器的低功耗、低成本智能电表及上位机系统。它支持复费率、阶梯费率及功率因数影响因子的电费计量方式，可实现实时时钟、定时备份数据、监控环境温湿度等功能，同时具有预估未来一段时间用电器耗能量与二氧化碳排放量的能力。结合上位机的软件实现，智能电表的备份数据能以报表、详细数据清单、数据曲线的方式呈现给用户，方便用户进一步分析与处理。整个嵌入式智能电表与上位机系统提供良好的人机界面，可实现用户个性化服务配置和软件校表功能。本文主要在下列几方面进行研究：（1）针对目前电能表的应用背景大多是“一户一表”制或“多户一表”制的特点，提出了“一用电器一表”的应用，适应市场的需求。根据系统的功能要求，确定了系统的总体结构，将系统划分为智能电表和上位机软件两部分设计。（2）结合国内外研究现状，分析了目前电能表的主要设计方案，确定了硬件简单、结构紧凑、性能优越的单片SOC（System On a Chip）解决方案，在此基础上，论证了以MSP430F4794为核心处理器的硬件结构的可行性。（3）根据主控芯片的特点，给出了接口外围电路的设计方法，并详细阐述了嵌入式部分软件结构和设计流程。（4）结合功能需求，介绍上位机软件基本功能及实现思想。在的实际测试中，嵌入式智能电表及上位机系统的计量精度达到1.0级电能表的标准。它的硬件成本低廉，开发周期短，功能强大，用户体验良好，具有广阔的市场前景。

关键词：智能电表 MSP430 无功功率功率因数软件校表

基于ATT7022B的多功能智能电力监测仪

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基于ATT7022B的多功能智能电力监测仪

作者：梁敬敬山东科技大学

学位级别：硕士

电能是现代社会中最重要的能源,电网的稳定安全,电能质量的高低,已成为影响国民经济发展的重要因素。在查阅国内外电能质量监测技术的有关文献资料,总结研制电能质量监测仪器的成功经验的基础上,提出了基于ATT7022B的电能质量监测仪器... 详细信息

电能是现代社会中最重要的能源,电网的稳定安全,电能质量的高低,已成为影响国民经济发展的重要因素。在查阅国内外电能质量监测技术的有关文献资料,总结研制电能质量监测仪器的成功经验的基础上,提出了基于ATT7022B的电能质量监测仪器的总体设计方案。该监测仪在硬件上采用深圳炬力公司的ATT7022B电能计量专用芯片测量三相电网的各参数,选用新华龙公司的C8051F020单片机为主控制单元,完成数据的简单处理、数据存储与显示等功能。此外,还设计了一些外围辅助硬件,包括采样调理电路、人机界面(液晶、触摸屏)、数据存储、实时时钟、串行通讯以及电源模块等;在软件上,采用了模块化的设计方法,由模块到整体构成了监测仪稳健的软件体系。包括了更加人性化的人机接口软件,在两个CPU之间以及控制器与上位机之间,设计了更加稳定可靠的通信握手协议,还有一些其它的硬件驱动程序等。本设计中的校表采用与触摸屏相结合的软件校表,在进行软件校表时,监测仪不需要与上位机通信,只与校表装置连接即可校表,这样大大简化了校表程序。最后本文对监测仪的功能进行了实验测试,剖析了测量误差的来源。对本设计方案做了总结,并在总结几项监测仪课题经验的基础上,对以后的技术升级做了分析。该监测仪集电网各参数检测、数据传输与存储等功能于一身,开发成本低、周期短,性能稳定可靠,基本能够满足目前电能质量监测的需要。

关键词： ATT7022B C8051F020 电能质量监测触摸屏软件校表

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高精度智能电力仪表的研究与开发

高精度智能电力仪表的研究与开发

作者：李天培福州大学

学位级别：硕士

电能是现代社会重要的能源形式,电力产业已然成为整个社会的基础产业。电力系统的安全可靠运行至关重要,而电力系统的谐波污染是影响其稳定运行的重要因素。而且在太阳能和风能等新能源的蓬勃发展下,如何实现规模化发展下新能源的高效... 详细信息

电能是现代社会重要的能源形式,电力产业已然成为整个社会的基础产业。电力系统的安全可靠运行至关重要,而电力系统的谐波污染是影响其稳定运行的重要因素。而且在太阳能和风能等新能源的蓬勃发展下,如何实现规模化发展下新能源的高效安全合理的利用,将是未来智能电网建设的核心内容和重要目标。智能电力仪表作为连接用户和智能电网之间的关键节点,能够实现对电网运行状态和电能质量的监控,将是未来智能电网发展的客观需求,同时也是智能电网实现对新能源合理分配和利用的关键设备。在此背景下,本课题研究并设计了一款高精度的智能电力仪表,实现对电网运行状态和电能质量的监测。首先,本文根据智能电力仪表的检测原理,详细分析各个基本电参量的计算原理及其数字实现方式。针对电能质量分析功能,讨论了交流信号离散采样下的FFT谐波分析方法,介绍了傅里叶变换的基本原理。针对使用FFT进行谐波分析导致的频谱泄露和栅栏效应等问题,讨论了各种窗函数特点及其在FFT算法中运用,提出了基于Nuttall窗插值的FFT谐波分析方法和各个电能质量参数的实现方式,提高了电能质量分析的精度。其次,根据智能电力仪表的功能需求,完成了系统的硬件设计和软件设计。系统的硬件部分给出基于ATT7022E和MK02FN128VLH10的硬件解决方案,详细介绍了系统电源模块、主控制器、实时时钟、外部扩展的FRAM存储器、RS485通讯以及人机交互模块的电路设计。系统软件采用模块化的设计思想,完成了系统主程序、数据采集、数据的远程通讯、液晶显示、外部事件报警记录、基本电参量计算以及基于加窗插值FFT算法的电能质量分析程序的设计。同时本文还分析了在硬件设计和软件设计时引入的误差及其原因,并且给出了相应的减小或消除误差的措施,设计了智能电力仪表详细的软件校表流程。最后对系统进行模块功能和整机的测试。实验结果表明所设计的智能电力仪表能够对电网的运行状态和电能质量进行监控,通过对实验数据的误差分析,智能电力仪表对电压电流有效值、2-31次谐波、有功测量的测量误差达到0.2%,对于无功测量的误差达到1%,并且具有较好的温度特性。

关键词：智能电力仪表谐波分析 FFT 软件校表

采用ATT7022E和MK02的多功能综合电力仪表设计

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福建水力发电 2017年第2期 24-27页

作者：李天培陈冲福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108

针对智能电力仪表的实际运用需求,以及专用计量芯片ATT7022E和单片机MK02的特点,提出了一种基于MK02和ATT7022E的多功能综合电力仪表的设计方案,重点阐述了模拟采样电路的设计,软件校表流程,基于FFT的谐波测量等。实验表明在设定的标准... 详细信息

针对智能电力仪表的实际运用需求,以及专用计量芯片ATT7022E和单片机MK02的特点,提出了一种基于MK02和ATT7022E的多功能综合电力仪表的设计方案,重点阐述了模拟采样电路的设计,软件校表流程,基于FFT的谐波测量等。实验表明在设定的标准输入和标准谐波输入下,其测量精度达到国家标准中的有关规定,满足正常测量的要求。对智能电力仪表设计方案有较好的参考价值。

关键词：多功能电力仪表 ATT7022E FFT 软件校表

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基于ATT7022A的多功能电表的设计

浙江科技学院学报 2008年第3期20卷 175-178页

作者：于爱华何日阳浙江科技学院自动化与电气工程学院杭州310023

采用高精度的电能专用计量芯片ATT7022A设计了一种电子式电能表。采用此方案测量各种电能参数,具有精度高,功能扩展方便,易于实现等优点。介绍了电能参数测量原理,详细分析了多功能电表的接口电路、软件结构、软件校表,给出了系统校表... 详细信息

采用高精度的电能专用计量芯片ATT7022A设计了一种电子式电能表。采用此方案测量各种电能参数,具有精度高,功能扩展方便,易于实现等优点。介绍了电能参数测量原理,详细分析了多功能电表的接口电路、软件结构、软件校表,给出了系统校表后的测量效果误差。

关键词： ATT7022 电能表软件校表

专用芯片ATT7022C的电参数测量模块设计

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单片机与嵌入式系统应用 2011年第11期11卷 55-58页

作者：黄梦涛王涛涛西安科技大学电气与控制工程学院西安710054

给出一种基于电能计量芯片ATT7022C和LPC2138的电参数测量模块的设计方案。详细描述了硬件电路接口和电能计量芯片与ARM通信接口的实现过程。通过实验对芯片进行软件校表,实现了电参数的精确测量。设计的电参数测量模块具有实时显示和... 详细信息

给出一种基于电能计量芯片ATT7022C和LPC2138的电参数测量模块的设计方案。详细描述了硬件电路接口和电能计量芯片与ARM通信接口的实现过程。通过实验对芯片进行软件校表,实现了电参数的精确测量。设计的电参数测量模块具有实时显示和与上位机通信的功能。

关键词： ATT7022C LPC2138 软件校表

基于ATT7022A电能计量芯片的电力监控终端设计

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信息技术 2006年第9期30卷 40-43页

作者：陈涛张春杰张文旭哈尔滨工程大学信息与通信工程学院哈尔滨150001

高压电力传输线路的监视控制、故障检测、故障定位对于保证电网的安全运行有着重要的意义。采用高精度三相电能专用计量芯片ATT7022A和低功耗、强抗干扰的STC89C516RD+单片机,开发高压电力线路监控终端硬件系统,可以完成电力参数及时、... 详细信息

高压电力传输线路的监视控制、故障检测、故障定位对于保证电网的安全运行有着重要的意义。采用高精度三相电能专用计量芯片ATT7022A和低功耗、强抗干扰的STC89C516RD+单片机,开发高压电力线路监控终端硬件系统,可以完成电力参数及时、准确地检测和报警。同时系统具有灵活的远程软件校表功能。现场运行表明,系统稳定可靠,具有较高的实用价值。

关键词： ATr7022A 软件校表电力监控 STC89CS16RD+