基于IC 71M6533帶脈沖計量的能源管理儀表設計

作者：時(shí)間：2013-11-07 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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隨著(zhù)中國城市化進(jìn)程的推進(jìn)，經(jīng)濟的發(fā)展，能耗總量呈持續增長(cháng)的態(tài)勢，因此能源管理勢在必行。對工礦企業(yè)、建筑樓宇的能源管理，依賴(lài)于對能源信息的數據采集及分析。

除電能外，其它種類(lèi)能耗也需要采集，如水、氣等。目前大部分的水表、氣表，其信息遠傳方式為脈沖輸出，并不適合能源管理系統的直接采集需求，因此很難將非電量的能耗信息融入能源管理系統?，F有的脈沖采集器是針對老式機械式電度表開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，完成電能脈沖到電度數的數字轉化，但不能將水量、氣量等轉化成對應的數字當量。

針對上述情況，本文介紹一種帶脈沖計量的能源管理儀表。

1 儀表功能

儀表具備三相多功能電能表、脈沖采集器二合一的功能。除可測量常用電力參數及實(shí)現電能計量外，還具備3路外部輸入脈沖計量功能，可對基于脈沖電路技術(shù)的計量表進(jìn)行信號采集、運算處理、存儲，并與儀表自身測量的電參數一起通過(guò)RS485總線(xiàn)上傳至能源管理平臺，其示意圖如圖1所示。

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設計依據

儀表設計主要基于以下標準：

（1）GB/T 20866-2007基于用戶(hù)脈沖計量表的數據采集器；
（2）IEC 61557-8:2007 交流1000V和直流1500V以下低壓配電系統的電氣安全防護措施的試驗、測量或監控設備；

3 硬件設計

3.1 總體框圖

基于產(chǎn)品功能考慮，結合外型結構、生產(chǎn)及調試維修操作方便等因素，將硬件劃分分為處理器、電壓電流信號采集、存儲器、顯示液晶、按鍵輸入、能量脈沖輸入、電能脈沖輸出、通訊等部分。其中，信號采集部分將電網(wǎng)電壓、電流信號整定到71M6533所允許輸入的范圍之內，存儲器采用非易失性鐵電存儲器FM25CL04，其原理框圖如圖2所示。

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3.2 主芯片選型

儀表選用專(zhuān)用于三相多功能電表解決方案的SOC，TERIDIAN Energy Meter IC 71M6533（見(jiàn)圖3）。此芯片集電能計量和管理于一體，配備了1個(gè)高精度的22位Δ-ΣADC、7個(gè)模擬輸入、數字溫度補償、精密參考電壓和獨立的32位計算引擎，在超過(guò)2000:1范圍內計量精度優(yōu)于0.1%。

而且該SOC芯片只需要極少的低成本外部元器件，極大地簡(jiǎn)化了軟硬件設計，從而能夠高效快速的完成開(kāi)發(fā)設計。

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3.3信號采集

（1）三相交流電壓、電流信號采集：

基于成本、內部空間和0.5級精度設計的綜合考慮，電壓信號采樣選用電阻網(wǎng)絡(luò )分壓的方式，電流信號采樣選用電流互感器加電阻取樣的方式，并都采用二極管BAV199作箝位保護，其原理如圖4所示。

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