安科瑞多0.5s級多回路電能表ADW200-D16-4S
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安科瑞電氣股份有限公司

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商品介紹
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品牌 安科瑞
頻率 45-65HZ
電壓 AC3*220V/380V
功耗 <0.5VA(每路)
電流 AC 5A ,100A
通訊 RS485
協(xié)議 Modbus-RTU
波特率 1200-38400
輔助電源 AC/DC 85-265
測量精度 0.5級
商品介紹
      安科瑞電氣深耕用戶側(cè)能效管理多年,逐漸完善了從電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺到終端傳感器的生態(tài)體系,在“源(電源)-網(wǎng)(電網(wǎng))-荷(負荷)-儲(儲能)”各個環(huán)節(jié)加大研發(fā)投入,已經(jīng)形成“云(云平臺)-管(有線/無線物聯(lián))-邊(邊緣計算)-端(終端設(shè)備)”的生態(tài)系統(tǒng),積極參與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè),為國家電網(wǎng)建設(shè)“三型兩網(wǎng)”提供解決方案,使用戶在任何時間、地點、人、物之間實現(xiàn)信息連接和交互,產(chǎn)生共享數(shù)據(jù),從而為電網(wǎng)、發(fā)電、供應(yīng)商、用戶服務(wù)。

        摘要:通過提出一種基于71M6543+STM32F103的“單MCU+多計量芯片”的最大12個三相用戶的設(shè)計方案,設(shè)計出一種精度高、可靠性好的多回路電能管理終端,并在實際應(yīng)用中得到肯定。

        關(guān)鍵字:多回路;電能管理;多用戶;電能表

         

        0   前言

          隨著我國對用電管理能耗分析的相關(guān)要求越來越明晰化,對終端用電的計量與監(jiān)控需求也越來越細化(如要求插座、照明與空調(diào)分三路進行計量與監(jiān)控),而傳統(tǒng)的終端用電計量設(shè)備只能計量單個回路,這就導(dǎo)致一個配電系統(tǒng)中需要使用大量的終端計量設(shè)備,不利于配電系統(tǒng)的裝配與維護。

          近些年來,隨著我國居民住宅建設(shè)的迅速發(fā)展,城市樓房所用電能表的數(shù)量也日益增多?,F(xiàn)行建筑電氣設(shè)計常將單塊電能表集中掛成一面“表墻”,體積較大,維護管理不便[1]。如在智能小區(qū)、學生公寓等場所,分戶計量時每層需安裝多塊電表,給施工、抄表、控制等帶來諸多困難。本文設(shè)計出一種計量精度高、功能全、性能可靠的多回路電能管理終端,并已經(jīng)在實際中應(yīng)用中得到了肯定。

        功能介紹:

          本文設(shè)計的多回路電能管理終端的主要包括以下功能:

          計量:可計量每個回路的尖、峰、平、谷各時段的電能及總電能,精度為1級。

          檢測:實時檢測各回路的相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電壓頻率等。

          設(shè)置:可以自由設(shè)置復(fù)費率的時段、時間及通訊參數(shù)。

          顯示:實時顯示各回路的用電量。

          通信:通過RS485接口進行遠程抄表,可支持Modbus與DL/T 645-2007協(xié)議。

      2 設(shè)計方案

        本終端的設(shè)計包括硬件設(shè)計與軟件設(shè)計兩個部分。

      2.1硬件設(shè)計

        主控部分硬件包括:MCU、LED數(shù)碼顯示、時鐘電路、RS485通訊、按鍵輸入。其中,顯示界面采用的是LED數(shù)碼管,用戶可以通過輪顯顯示來了解當前的使用電量和剩余電量;通訊采用兩路RS485,一路為主控模塊與電腦、通訊管理機等設(shè)備之間的通訊,另外一路為主控模塊與計量模塊之間的通訊。

        計量部分硬件包括:計量芯片、鐵電存儲、磁保持控制電路、有功脈沖輸出、信號輸入。其中,計量芯片對電壓、電流信號分別進行采集,并將有功電能數(shù)據(jù)存儲至鐵電中,用于后續(xù)數(shù)據(jù)的查看、對比。每個計量部分和主控部分之間采用RS485通訊,以進行數(shù)據(jù)處理和控制。多回路計量終端采集到的電能最終會存儲至鐵電中。具體的硬件處理流程如圖1所示。

      2.2 軟件設(shè)計

        軟件設(shè)計分為計量板與主控板兩個部分,其中,計量板包括:電能計量程序、繼電器控制程序及與主控通訊程序,軟件處理流程如圖2所示;主控板包括:顯示處理程序、與計量通訊程序、上位機通訊程序、按鍵處理程序,其軟件處理流程如圖3所示。


        軟件設(shè)計過程中,計量板部分將電能的計量與繼電器控制交給71M6543完成,并且每個三相回路配置一塊芯片,保證的電能計量的高精度與高可靠性,也使得繼電器控制具有實時性與準確性;主控部分的主控芯片STM32F103只負責通訊、顯示按鍵等操作。

        在設(shè)計繼電器控制程序時,考慮到現(xiàn)場應(yīng)用的復(fù)雜性,設(shè)計實現(xiàn)了強制控制、時間控制、負載控制及預(yù)付費控制四種控制邏輯。其中,強制控制優(yōu)先級最高,可強制控制繼電器合閘或分閘;時間控制可根據(jù)預(yù)設(shè)的時段表進行分/合閘操作,負載控制可識別是否接入惡性負載進行分/合閘操作;預(yù)付費控制可實現(xiàn)先交費后使用的功能。繼電器具體控制邏輯如圖4所示。

      3 檢驗測試數(shù)據(jù)

        校準后的多回路電能管理終端在額定電壓為220V,基本電流為10A,最大電流為60A的條件下,1~4回路的精度檢測數(shù)據(jù)如表1所示。

      電壓

      負載 %Ib

      功率因數(shù)

      有功電能誤差

      回路1(%)

      回路2(%)

      回路3(%)

      回路4(%)

      220V

      Imax

      1.0

      -0.222

      +0.089

      +0.023

      -0.089

      220V

      Imax

      0.5L

      +0.267

      -0.089

      -0.089

      -0.133

      220V

      Imax

      0.8C

      -0.222

      +0.044

      +0.045

      -0.044

      220V

      5

      1.0

      +0.065

      -0.046

      +0.038

      +0.050

      220V

      10

      0.5L

      +0.464

      -0.204

      -0.222

      -0.222

      220V

      10

      0.8C

      -0.204

      +0.373

      +0.000

      -0.089

      220V

      10

      1.0

      -0.012

      +0.000

      +0.267

      +0.071

      220V

      100

      1.0

      +0.000

      +0.232

      +0.241

      -0.089

      220V

      100

      0.5L

      +0.214

      -0.044

      +0.071

      +0.000

      220V

      100

      0.8C

      +0.160

      -0.178

      +0.348

      +0.232

       

       

      4 應(yīng)用方案

        多回路電能管理終端在某廣場商鋪中的應(yīng)用情況如圖5所示。三相四線電壓總進線經(jīng)過塑殼斷路器接入到電能管理終端上,電能管理終端再分別接到各個回路上,使得一個配電箱中僅使用一個多回路電能管理終端就可實現(xiàn)對多個回路的計量、檢測和控制,同時配電系統(tǒng)的裝配與維護也會更加便利。電能管理終端通過RS485總線配合安科瑞遠程預(yù)付費電能管理系統(tǒng),用戶可以通過電腦后臺控制、充值、抄表等功能。如圖6所示,為遠程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)應(yīng)用圖。


      5 結(jié)束語

        根據(jù)提出的多回路電能管理終端設(shè)計方案,以STM32F103為主控芯片,71M6543為計量芯片設(shè)計終端的硬件組成部分,并以此為基礎(chǔ)設(shè)計調(diào)試終端的軟件程序。經(jīng)調(diào)試,多回路電能管理終端成功研制,并且在實際應(yīng)用中得到了肯定。

       

      文章來源:《智能建筑電氣技術(shù)》2016年5期

       

      參考文獻:

      [1] 萬全.新型多用戶電子式電能表的研究和設(shè)計[D].湖南:湖南大學,2004:1-28

    公司地址:安科瑞電氣股份有限公司   郵編:201801

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