基于MC68HC908LJl2的新型三相电能计量系统设计

摘要：介绍了一种新型的三相电能计量系统的设计方法，该系统用MCU+专用计量芯片的设计模式，集检测、计量、控制、存储、显示、通信等模块于一身，并可实现复费率功能。实际应用结果表明，该系统具有精度高、维护方便等优点。
关键词：电能计量；三相；校准；MC68HC908IJl2

0 引言
电能计量系统是衡量电能消费数量的计量仪器，其技术性要求很高。它既要求能精确计量，更要求能稳定工作，并能保证长期高度的可靠性。目前，由于近年来能源的日益紧张，电力供应时常出现短缺现象，各地纷纷采取了各种应对措施，很多地区不约而同地出台了峰谷分时电价和避峰电价政策，因此，多费率表市场需求进一步加大，尤其是大工业用户，对三相多费率表的需求快速增长。另外，随着现代电子产业和电力系统的不断发展，电能计量系统正在向智能化、多功能的方向发展，可以测量多种参数，并可实现自动抄表、分时费率、实时费率、预付费等多种功能的测量电路和集成化、模块化已成为未来发展的趋势。本设计中的电能计量系统正是基于这一背景，集检测、计量、控制、存储、显示、通信等模块于一身，并且可实现峰谷分时的复费率计量。

1 电能计量系统的总体设计方案
电能计量系统最重要的功能是精确测量各种电能参数，如电压、电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、欠压和断相检测、谐波分析等。本系统采用专用计量芯片来检测电信号，同时配以CPU编程来实现多种功能。系统主要由检测、计量、控制、存储、显示、键盘、通信接口和电源等部分组成。系统总体框图如图1所示。其中，检测部分由精密电流互感器、电压互感器和外围处理电路组成，可将得到的电流、电压、频率、相位等实时数据输入到计量芯片中。计量芯片通过对各个输入信号进行计量，可将计量得到的各种电能参数输入到控制部分(即CPU中)，然后由CPU中的程序决定它将那些参数经过处理后送到存储器中储存，同时送到显示部分进行显示。显示部分采用高品质液晶显示模块，可显示4行，每行20个字符。如果需要实现分时费率的功能，则可以在编程时将各时段的电价编入程序中，然后通过实时时钟测量时间，以确定此时段的电价并加以分时计费。通信接口采用RS-485通信模块来和上位机进行通信，本系统采用MAX4872芯片，该芯片为单一+5 V电源供电，有8个引脚而且使用简单、方便。如果通信接口接到电力线上位机的命令，则将命令传输到CPU，再根据命令将电能参数传送到上位机，这样便可以实现自动抄表和远程控制等功能。