隨著電力的需求越來越大，不同時(shí)間段用電量不均衡的現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。為了合理地調(diào)控電力負(fù)荷和節(jié)約能源，電力公司已開始鼓勵(lì)使用多費(fèi)率電能表。傳統(tǒng)的多費(fèi)率電能表一般采用機(jī)械轉(zhuǎn)盤式計(jì)量方式，計(jì)量精度隨機(jī)械磨損而降低，時(shí)段設(shè)置單一，人工抄表勞動(dòng)強(qiáng)度大，且偶有竊電情況發(fā)生等諸多弊端。本文給出基于AD7755電能計(jì)量芯片，電能計(jì)量準(zhǔn)確。該電能表具有分時(shí)段計(jì)量，液晶顯示，自動(dòng)回抄，時(shí)段設(shè)置靈活，時(shí)間校正及時(shí)，新穎的防竊電，功耗低的特點(diǎn)。并對該電能表實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行性了誤差分析，指出電能計(jì)量中減小與消除誤差的方法。2硬件電路設(shè)計(jì)
　　
　　2.1總體結(jié)構(gòu)　
　　基于S3530A電路模塊，
　　
　　RS485總線通訊電路模塊，防竊電檢測電路模塊，總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。　
　　
　　2.2電能計(jì)量單相電能計(jì)量采用美國ADI公司的AD7755輸出端CF的脈沖進(jìn)行計(jì)量，計(jì)算出電能表的累計(jì)用電量。電能與脈沖的關(guān)系為：Ｗ＝Ｍ／Ｃ，式中的Ｗ為電能，單位為千瓦時(shí)，Ｍ為脈沖累計(jì)個(gè)數(shù)，Ｃ為電表脈沖常數(shù)，選取Ｃ=1600，每千瓦時(shí)為1600個(gè)脈沖。
　　
　　2.3AT89S52的P1.4引腳來控制收發(fā)工作狀態(tài)。
　　
　　2.4串行存儲(chǔ)器串行存儲(chǔ)器采用美國XICOR公司的AT89S52可采用SPI協(xié)議總線接口相連。
　　
　　2.5時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路采用AT89S52提供周期為1秒的中斷信號，單片機(jī)系統(tǒng)將根據(jù)該信號通過I2C通訊接口讀取當(dāng)前的時(shí)間，計(jì)算出該時(shí)刻所屬的時(shí)段，實(shí)現(xiàn)多費(fèi)率電能表的分時(shí)段計(jì)量電能。該時(shí)鐘電路帶有備用鋰電池，正常工作時(shí)有電源Vcc供電，同時(shí)給3.6V鋰電池充電；當(dāng)出現(xiàn)停電時(shí)，自動(dòng)切換鋰電池為時(shí)鐘電路供電，即使停電時(shí)鐘走時(shí)也準(zhǔn)確。
　　
　　2.6液晶顯示　　
　　采用HOLTEK公司AT89S52的P2.4、P2.5、P2.6分別接到它的CS片選、WR寫允許、DATA串行數(shù)據(jù)三個(gè)引腳上，來控制刷新顯示RAM緩沖區(qū)。另外應(yīng)用中，在VDD、VLCD間接一個(gè)20kΩ可調(diào)電阻，用來調(diào)節(jié)LCD顯示對比度，調(diào)節(jié)電阻，使得VDD=5V，VLCD=4V對比度較好。
　　
　　2.7防竊電檢測等　　
　　記錄電能表接線端子蓋被人為打開的次數(shù)而分析是否竊電。電能表被安裝好后將表殼打上鉛封，用戶不能私自打開電能表接線的表蓋破壞鉛封，否則屬于竊電行為。因此我們采用霍爾傳感器，檢測接線端子蓋是否被打開。如果接線端子蓋被打開，AT89S52的P1.6引腳的電平變化，就檢測到開蓋一次，記錄表的接線端子蓋被人為打開和破環(huán)的次數(shù)，判定是否有竊電發(fā)生，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有竊電現(xiàn)象時(shí)，給出報(bào)警、斷電并及時(shí)上傳到上位管理計(jì)算機(jī)。實(shí)踐證明該新穎的防竊電技術(shù)有效的防止竊電情況發(fā)生，效果較好。檢測電路框圖如圖2所示?！?br />　　
　　掉電保護(hù)電路，用RS485通訊端分別使用了4N35光電隔離器。通過光的耦合作用傳遞電信號，把干擾源和易受干擾的部分隔離開來，提高系統(tǒng)抗干擾的能力。
　　
　　軟件程序設(shè)計(jì)　
　　3.1軟件程序資源分配多費(fèi)率單相電能表軟件程序共包括初始化及主程序，RS485異步通訊接收中斷。
　　
　　3.2程序模塊的設(shè)計(jì)　
　　電能表的工作過程主程序模塊如圖3所示，每次上電要進(jìn)行初始化，初始化包括對X25045相應(yīng)的地址中。16位液晶顯示器輪流顯示時(shí)段與電能信息。若有通訊請求將采用中斷方式與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。若停電，將執(zhí)行掉電保護(hù)程序。其它程序模塊流程圖略。
　　　
　　測試結(jié)果　　
　　該電能表在淄博貝林電子有限公司進(jìn)行了誤差測試和運(yùn)行試驗(yàn)，上位計(jì)算機(jī)完成用電管理時(shí)段設(shè)置，設(shè)置三個(gè)費(fèi)率時(shí)段，*時(shí)段00點(diǎn)00分點(diǎn)到06點(diǎn)30分，為谷電量時(shí)段，第二時(shí)段06點(diǎn)30點(diǎn)到22點(diǎn)30分，為峰電量時(shí)段，第三時(shí)段22點(diǎn)30點(diǎn)到24點(diǎn)00分，為平電量時(shí)段。費(fèi)率時(shí)段設(shè)置由電力供電公司根據(jù)國家政策規(guī)定設(shè)定到計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)中，通過AD7755的匹配電阻調(diào)整到值；二是該匹配電阻阻值要求隨溫度變化阻值變化較小；三是在電能計(jì)量過程中，在時(shí)間段的切換時(shí)，計(jì)量電能的尾數(shù)部分不足0.01度的電能計(jì)入下一個(gè)時(shí)間段中，避免了不足0.01度的電能丟失而造成累計(jì)電量有誤差。
　　
　　表1標(biāo)準(zhǔn)表與被測表測量值，負(fù)荷5KW　
　　結(jié)束語　
　　多費(fèi)率電能表根據(jù)不同的時(shí)段設(shè)置，實(shí)現(xiàn)電能分時(shí)計(jì)量，采用RS485串行通訊，實(shí)現(xiàn)電量自動(dòng)回抄，實(shí)時(shí)校時(shí)。該電能表經(jīng)淄博貝林電子有限公司生產(chǎn)表明，設(shè)計(jì)技術(shù)新穎，計(jì)量準(zhǔn)確，走時(shí)，時(shí)段設(shè)置靈活，防竊電設(shè)計(jì)新穎，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國家多費(fèi)率電能表的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。