基于TDK6513的高精度多功能电能表的研究与设计

论文摘要

本文通过分析国内外电能表的发展现状,针对电力部门对电能表的高精度、多功能的实际需求,对高精度多功能电能表产品的研制理论及设计方案进行了研究与设计。本文首先综述了电子式多功能电能表的发展现状及电能测量的基本原理;研究了常用电能量的数字化计量和电能参数数字化测量方法;设计了多功能电子式电能表的总体方案;提出了一种新的符合电力系统计量发展的计量方法:分功率因数计量法,在保留电能表已有功能的基础上,新增加了分功率因数电能计量功能;在分析了常用失压电能追补方案的劣势后,提出了一种利用安时值进行电能量追补的失压电能追补方案,该方案优点是追补量只与本相的记录值有关,不受电网的不平衡性影响。本文按功能需求进行了各个硬件电路单元的设计,包括计量单元、功能管理单元、电源单元、显示单元、通信接口单元、时钟芯片单元电路等,并分析了系统的误差及误差补偿方法;软件方面,上位机实现参数设置和数据抄读,表计部分采用模块化软件设计方法实现了多功能表的有功和无功电能分时计量、需量计量、通讯、停电抄表、按键与数字显示、时段投切等功能,并给出了相应部分的程序流程图,最后研究和设计了分功率因数计量电量的方法和本电能表采用的失压电能追补方案。本文研究和设计的三相多功能电子式电能表的精度可达到有功0.2S级,无功1.0级,并且系统在设计时充分考虑了通用性,以满足不同客户的要求。实践证明,此新型多功能电子式电能表具有精度高、多功能、运行稳定、可靠性高、通用性好和抗干扰能力强等优点,适应电表市场的需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外电子式电能表的发展概况
• 1.3 课题研究目的
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 电子式电能表电能计量基础
• 2.1 电子式电能表的电能计量原理与方法
• 2.1.1 数字乘法器
• 2.1.2 有功电能的计量
• 2.1.3 无功电能的计量
• 2.1.4 最大需量的计算
• 2.2 电能参数的测量原理
• 2.2.1 电压电流有效值的计算
• 2.2.2 功率因素的计算
• 第3章 基于6513 计量芯片的多功能电能表的硬件设计
• 3.1 电能表总体设计方案
• 3.2 硬件单元电路设计
• 3.2.1 计量单元电路
• 3.2.2 功能管理单元电路
• 3.2.3 电源单元电路
• 3.2.4 显示单元电路
• 3.2.5 通信接口单元电路
• 3.2.6 时钟芯片单元电路
• 3.3 电能表误差分析与补偿
• 3.3.1 电压回路误差分析与补偿
• 3.3.2 电流回路误差分析与补偿
• 3.3.3 计量芯片的温度补偿
• 第4章 系统软件设计
• 4.1 上位机（三相表参数管理系统）软件设计
• 4.1.1 需求规定与目标
• 4.1.2 上位机软件功能结构介绍
• 4.1.3 上位机模块功能分配
• 4.2 下位机（电能表）软件设计
• 4.2.1 程序设计思想
• 4.2.2 程序模块化设计
• 第5章 电能表的失压电能追补方案
• 5.1 常用失压电能追补方案
• 5.2 本电能表失压电能追补方案
• 5.2.1 失压判定与数据记录
• 5.2.2 失压电能追补方法与计算
• 5.2.3 本失压电能追补方案的优点和不足
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢