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1、目 录摘 要iABSTRACTii第一章 绪 论11.1 研究电子式电能表的目的和意义11.2 电子式电能表的研究现状和发展趋势21.3 本文研究思路及安排3第二章 电子式电能表的总体方案52.1 电子式电能表的模块框图和相关组成62.2 电子式电能表各元器件的设计和要求82.3 电子式电能表在电力测量中的作用162.4 电子式电能表常见故障和故障分析182.5 计量核心部门的结构框图19第三章 电子式电能表的规约设计213.1 规约的进制转化方式及其格式213.2 通讯规约的相关介绍223.2.1 数据长度L233.2.2 数据域DATA233.2.3 校验码CS233.2.4 结束符16H
2、233.2.6 差错控制233.2.7 传输速率233.3 具体规约介绍243.3.1读数据243.3.2.从站正常应答243.3.3 从站异常应答帧243.4 规约修改密码设计253.4.1 写密码请求帧25第四章 总结与展望26致 谢28第一章 绪 论改革开放以来，台州作为沿海城市经济发展很快。乡镇企业如雨后春笋一般覆盖了整个台州，小规模、小作坊式的私营企业日渐增多。随着经济的迅猛发展、人民生活水平的日益提高、用电量也显著增加，电能的供应需求也越来越大，以前使用的感应式和机械式电能表无论从计量的精准度还是从使用寿命的长短来说都远不如电子式电能表。从自我国从20世纪50年代开始研究电能表以来
3、，从仿照国外电能表开始，经过了几十年的努力，使我们的电能表生产、制造水平达到国际先进水平，但造价却远低于国外同类商品。目前我国自行设计和大批量生产的各种类型的电能表，不仅供给国内，还远销于国外。1.1 研究电子式电能表的目的和意义随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，电能已经得到越来越广泛的运用，电能有别于其他产品，首先它是看不见摸不着的，在使用过程中无法直接通过人的感观器官确定量的多少，必须通过专用的设备进行测量。哲种专门用于测量电能量的设备叫电能计量装置，其次，电能一般不能储存，电力企业的生产和销售是同时完成的，等用户使用后再测量是无法测量的。所以在电能的生产，传输和使用中，电力部门装设
4、了大量的电能计量装置，以正确，及时的了解各环节中的电能数量。这些数据不仅是电力系统内部进行的依据，也是如今社会市场经济条件下，更需要依法测量。所以计量器具的精确度一定要高，误差一定要在技术规范中精确合格，做到公正公平。目前在电力系统中广泛应用的电子式电能表，由机电脉冲式电能表和全电子式电能表还有智能式电能表构成。由于工作原理和需求量的不同被应用于各种用户中。不过各种各样的电能表也有他们各自的优缺点，以下各列出几点它们的优缺点。感应式电能表和电子式电能表的优缺点比较特点误差灵敏度过载能力防雷电功能扩展防湿抗雷击电子式电能表好好好好好一般差感应式电能表差一般一般差难扩展好好电子式电能表具有感应式电
5、能表无法替代的一些优点，如误差精度（电子式可以做到0。2S、0。5S）、各种功能的扩展、电网质量的各种考核指标、事件的记录、实时负荷记录等。因此，电子式电能表在应用中逐步替代了感应式电能表。1.2 电子式电能表的研究现状和发展趋势 随着我国电力工业的飞速发展和社会主义市场经济体制的建立与完善，电力生产对计划调度和经济调度的要求越来越高。为满足我国经济发展的需要，国家除了有计划地组织和协调国民经济各部门各行业，按照市场经济的规律对发电供电和用电实行综合平衡，保证电网安全优质经济的运行，发挥电力资源最大经济效益以满足人民生活用电需要外，还必须在供电量小于用电量时，利用经济杠杆的手段，促使用户自觉地
6、限制高峰用电，使发电资源得到最大利用。例如：我国很多地方在电网负荷高峰时，不得不经常拉闸限电；而在负荷低谷时却又窝电严重，导致水电站弃水，火电站低负荷运行。为了加强电力生产的调度管理，平抑负荷线，发民更为有效的电能测量方法，这就需要有多功能的电能表产品作为基础，对用电单位的电能消耗进行分时计量和最大需量计量等管理。普通感应系电能表受其原理和结构等因素的制约，只能累计计量用户在一段时间内消耗的总电能，要进一步提高准确度和扩展测量功能是很困难的。微电子技术和单片机应用技术的发展及普及，为电能表多功能高精度的实现创造了条件，也为集中抄表用电现场管理系统等一些新技术的发展创造了条件，电子式电能表正是在
7、这种情况下产生并渐渐的发展起来并得到了飞速的发展，电子式电能表具有以下特点：1、功能强大通过对单片机程序软件的开发，电子式电能表可实现正，反有功，四象限无功，复费率，预付费，远程抄表等功能。特别是采用转换的电能表，其功能的拓展更是简单方便快捷。2、准确度等级高且稳定感应式电能表准确度等级一般为0.5级到3级，由于机械磨损，误差很容易发生变化，而电子式电能表可方便的利用各种补偿方式轻易的达到较高的准确度等级，并且误差性很好。电子式电能表的准确度等级一般为0.2级到1级。3、启动电流小且误差曲线平整感应式电能表要在0.3%Ib下才能启动并进行计量，而电子式电能表非常灵敏，在0.1%Ib电流下就能开
8、始启动并进行计量，且误差曲线好，在全负荷范围内误差几乎为一条直线。4、频率响应范围宽感应式电能表的频率响应范围为4555HZ，而电子式电能表的频率响应范围为401000HZ。5、受外磁场影响小感应式依靠磁场原理进行计量的，所以外界磁场对表计的影响很大。而电子式电能表主要是通过乘法器进行运算的，其计量性能受外磁场影响小。6、便于安装使用感应式电能表安装有严格的要求，若挂的水平倾度偏差大，将造成电能计量不准，而电子式电能表采用的是静止式的计量方式，因此不存在上述问题，加上体积小，质量轻，便于使用。7、过载能力大感应式电能表只能过载4倍，电子式电能表可以过载610倍。 8、防窃电能力强目前较新的电子
9、式电能表从基本原理上实现了防止常见窃电行为。但电子式电能表也存在了一些弱点：1、维修复杂：因为电路比较复杂，维修时要专业的电子技术人员承担。2、若质量不过关会造成极其严重的计量数据混乱。3、单块表计价格比较高。两种表计的性能比较类别感应式电能表电子式电能表准确度等级0.52.00.012.0频率范围4555402000启动电流0.003Ib0.001Ib外磁场影响大小安装要求严格无过载能力4倍610倍功耗大小电磁兼容性好差寿命510年10年日常维护简单较复杂功能单一难扩展完善可扩展1.3 本文研究思路及安排本文通过对电能表的一些构造原理和一些元器件的简单阐述，全文总共分为四大章： 第一章 主要
10、说明电能表在电力系统中所引起的主要作用，说明我们研究电能表的目的和意义，还有我国现在电能表的研究现状和发展趋势，最后还有对本文的研究思路及安排。 第二章 主要写的是电子式电能表的原理及电路模块框图和相关组成，其中包括的是电能表的各元器件的设计和要求；稍微的讲述了电能表在电力测量中的作用；还有电子式电能表要检定过程中常见的故障和故障分析；最主要的是计量核心部门的结构框图。第三章 本章主要偏向于电能表的规约设计方面的。里面主要是对规约的进制转化方式及格式还有修改规约方面的一些简单的总结。第四章 就是对电能表今后的未来发展的展望。也对本文进行了一个简短的总结，也指出了其中的不足和欠缺，和以后努力学习
11、的方向。第二章 电子式电能表的总体方案电子式电能表也称静止式电能表现(Static-Watthour Meter)，按其工作原理的不同可以分为模拟乘法器型电子式电能表和数字乘法器型电子式电能表。图2-1为被测的电压U和电流I经电压和电流采样转换后送至乘法器M，完成电压和电流瞬时值相乘，输出一个与一段时间内的平均功率成正比的直流电压U0，然后利用U/f转换成对应的脉冲频率信号f0，一路送单片微机处理计数，显示相应的电能，另一路再由分频器分频输出供检定用。I分频计数乘法器M电流采样器电压/频率 转换器电压采样器单片机U图2-1模拟乘法器型电子式电能表工作原理I分频计数乘法器M电流采样器D / f
12、转换器电压采样器单片机U图2-2数字乘法器弄电子式电能表工作原理图2-2为数字乘法器型的电子式电能表工作原理图。其工作原理与模拟乘法器不同的是，采样电压和电流经数字乘法器M输出一个与功率成正比的数字量，这个数字量经D/f转换成相应的脉冲频率信号。2.1 电子式电能表的模块框图和相关组成图2-3 电子式电能表的模块框图电子式电能表在工作过程中概括地可描述如下：在数据处理器(单片机)的控控制下，高速模数转换器将来自电压，电流采样电路的模拟信号转换为数字信号，并戏其进行数字积分运算和误差补偿，从而精确地获得有功电量和无功电量，并依据相应费率和需量等要求对数据进行处理，其结果保存在数据存储器中，并进行
13、显示和随时向外部提供信息和进行数据交换。电子式电能表总的来说主要是由计量芯片和电表主CPU等构成。计量芯片：计量芯片中有一块DSP数据处理器，在它的控制下，高速模数转换器将来自电压、电流采样电路的模拟信号转换为数字信号，DSP对其进行数字积分运算和误差补偿，输出与能量相对应的频率信号或将能量转化为数字量存在能量寄存器中。 主CPU：通过采样计量芯片输出的能量信息，并依据相应费率和需量等要求对数据进行处理。将相关处理结果保存在数据存储器中，并进行显示及随时向外部提供信息和数据交换。电子式电能表具体来说主要有以下几个部分组成:1、电源单元部分：工频电源：这是最常见的供电方式。它采用小型C型铁芯变压
14、器，能量在转换率在80%左右，静态空载电流4-10mA，初次级绝缘强度在2kV左右。阻容电源：这种电源方式适全于液晶显示等一些要求工作电流很小的场合。电阻降压方式结构简单，允许输入电压动态范围宽，缺点是电气无隔离，电源效率低。开关电源SMR：开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。开关的种类很多，按变换器结构可分为串联式和直流变换式；按激励方式可分为自激式和它激式；按开关管的组合可分为桥式半桥式推挽式等。电池：电池的最主要任务是为了防止电源在停电时RAM中的数据丢失及保持表内时钟正常运行，一般采用镉镍可充电池或锂电池作为停电时备用。2、显
15、示单元部分：LED数码管显示器：其主要机理是当电流通过发光二极管时便会发出可见光。LCD液晶显示器：是一种利用液态晶体产生显示效果的器件，就是液态晶在外电场或电流的作用下，其光学性质会发生变化。常用的液晶显示器可分为两种，字段型和点阵型，后者的成本较高。液晶显示器在使用过程中应注意如下几个问题：避免强烈振动和机械划伤。保持导电橡胶的清洁。避免高低温储存，适宜温度为255，湿度应小于60%。避免强光直射。不允许液晶显示器引角悬空，焊接时间不能超过3S。3、电能测量单元部分：输入级：其功能是将被测电网的高电压，大电流转换为低电压。作为乘法器的输入级，也起匹配作用乘法器：由全电子式电能表的工亻原理可
16、以看出，乘法器是全电子式电能表的核心，它的准确度直接影响着电能表的准确度，乘法器主要有模拟乘法器和数字乘法器两种：U/F转换器和D/F转换器图2-3电压/频率转换器原理框图图中所示直流信号输入积分器，产生对应于输入直流信号的三角上升斜波，VF为下降沿触发场效应开关管。A2为比较较，D为触发器，输出频率正比于该电压的脉冲串。分频器计数器在全电子式电能表中，电能信号转化成相应脉冲信号的工作是由乘法器及电压频率转换器完成的。这信号在送入计数器计数之前，需要先送入分频器进行分频，以降低脉冲频率。电流采样器和电压采样器4、通讯输出单元部分：有脉冲输出，远红外口，RS485口电能的脉冲输出可供校表或远方监
17、测用，其输出方式有两种，一种为有源输出和另一种无源输出的开关信号。5、中央处理单元(单片机)：这块是电子式电能表的核心部分，电子式电能表的优点之一就是可以实现多功能和智能化。要实现这一优点，必须要依靠内部智能控制单元来完成，实际上就是指单片机，单片机是一种高度集成的速度较快的内存较小但接口齐全的微型计算机。它虽然体积小，价格便宜，但是有强大的全面功能。可以进行算术运算，逻辑运算，数字信号的输入和输出，频率信号的输出，液晶显示器的驱动和数据存储功能等等。它还具有如下的特点：受集成度限制，片内存储器容量较小，但可通过外部扩展。可靠性好，抗工业噪声优于一般CPU。易于扩展，容易构成各种规模的计算机应
18、用系统。控制功能强。单片机内无监控程序，只需放置用户调试好的应用程序，非常方便实用。2.2 电子式电能表各元器件的设计和要求电子式电能表做为居民用户的用电计量和收费，它量大面广，直接关系到千家万户的利益，也关系到电力部门的稳定和安全运作。小小表计，对其要求是很高的。随着技术进步，社会的发展，电能表的制造设计水平也在不断的提高，由普通的计度器显示到液晶显示，由单费率到多费率，由单功能到多功能，这一切一切都离不开各元器件的精选和升华的结果。所以选择正确合理经济的元器件是实现高质量高效益的最终的保证。以以下几个重要元器件为例：1、贴片电阻：主要技术参数：标称阻值:104=10104，1003=100
19、103，允许误差：电阻器的实际阻值对于标称值的最大允许偏差范围称为允许误差。电表中常用的误差范围是F档=1%(4位标称法)，J档=5% (3位标称法)。额定功率：指在规定的环境温度下，假设周围空气不流通，在长期连续工作而不损坏或基本不改变电阻器性能的情况下，电阻器上允许的消耗功率。额定电压：为150V和 50V不等主要功能：主要作用就是阻碍电流流过，应用于限流、分流、降压、分压、负载与电容配合作滤波器及阻抗匹配等。在数字电路中用作上拉电阻和下拉电阻。应用注意事项：正确选用电阻器的允许误差(如电表分压网络应选用1%电阻，数字电路一般用5%电阻），注意电阻器的极限参数，如额定电压、额定功率，在设计
20、时要注意降额使用，在生产中要注意机械应力损伤。2、贴片电容：主要技术参数：电容分类：按材质分NPO型 、X7R型、Y5V型、 X5R型等，标称容值：与电阻标法一样（只在盘带上标注），允许误差：电表中常用的误差范围是J档=5%，K档=10%， Z档=20%80%，额定电压：有6.3V 、10V、 16V、 25V、50V、100V 、1000V等，电表中常用50V。主要功能：电子产品中，电容器都是必不可少的电子元器件，它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源和退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等。、应用注意事项：正确选用电阻器的允许误差与材质(如电表计量回路的滤波电路应选用NPO型J档电
21、容，其他电路一般用X7R或Y5V型的K档与Z档电容），注意电容器的极限参数，如额定电压，在设计时要注意降额使用，在生产中要注意机械应力损伤。3、电解电容：主要技术参数：标称电容量：表示贮存电能的大小，如470F；额定电压：最大承受直流电压，如16V、25V；寿命：电表一般要求105，5000小时（红宝石漏电流（直流）：3A。主要功能：隔直流（作用是阻止直流通过而让交流通过）；旁路去耦（为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路）；耦合（作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路滤波（将整流以后的锯齿波变为平滑的脉动波，接近于直流）；储能（储存电能，用于必须要的时候释放）。使用注意
22、事项：温度不能超过最高使用温度，尽可能远离发热器件，电流不能超过最高波纹电流，电压不能超过额定工作电压，一般要作降额设计，不能加反向电压或交流电压。4、压敏电阻：主要技术参数：标称电压：加1mA电流，压敏两端的电压（单相表一般用680V，三相表一般用820V），限制电压：压敏两端所能承受的最高电压;电压比：限制电压/标称电压（ 1.15）；通流容量：在规定条件下，允许通过的最大峰值电流（电表一般要求在7500A以上）。主要功能：当两端所加电压低于标称额定电压值时，压敏电阻器的电阻值接近无穷大，内部几乎无电流流过；当两端所加电压略高于标称额定电压值时，压敏电阻器将迅速击穿导通，并由高阻状态变为低
23、阻状态，工作电流也急剧增大。 在电表应用中，就是基于上述的机理，当电表受到雷击时，大电流通过压敏被释放，电表两端的电压被抑制住，保护了电表。实际应用注意事项：在实际应用中压敏电阻要放置在电压输入的前端，线路板布线中，外部强电到压敏管脚的走线要粗一些，以免在雷击压敏起作用时被大电流烧断。5、热敏电阻：主要技术参数：额定功率、最大工作电压、标称阻值。可分为正温度系数热敏电阻（PTC)和负温度系数热敏电阻（NTC），电表常用正温度系数的热敏电阻。主要功能：广泛应用于彩色电视机消磁电路、电冰箱压缩机启。动电路及过热或过电流保护等电路中。在电能表中主要保护RS485通讯接口等。实际应用注意事项：热敏电阻
24、是一种对温度极为敏感的电阻器。分为正温度系数和负温度系数电阻器。选用时不仅要注意其额定功率、最大工作电压、标称阻值，更要注意。最高工作温度和电阻温度系数等参数，并注意阻值变化方向。6、二极管：主要参数：二极管种类有很多，按照半导体材料，可分为锗二极管和硅二极管。根据其用途，可分为整流二极管、稳压二极管、开关二极管、隔离二极管、发光二极管等。最大整流电流（二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流 ）；最高反向工作电压；反向电流（反向电流是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下，流过二极管的反向电流。反向电流越小，管子的单方向导电性能越好）。注：二极管的管压降：硅二极管（不发光类型）正向管压降
25、 0.7V，锗二极管正向管压降0.3V。发光二极管正向管压降为随不同发光颜色而不同。7、发光管：主要参数：发光二极管简称LED，采用砷化镓、镓铝砷、和磷化镓等材料制成，其内部结构为一个PN结，具有单向导电性。发光二极管制作时，使用的材料有所不同，那么就可以发出不同颜色的光。发光颜色有：红色光、黄色光、绿色光、红外光等。发光二极管的压降一般为1.52.0 V，最大工作电流一般为20mA。 主要功能：发光二极管简称为LED。可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。实际应用注意事项：实际应用应注意发光二极管的极性及发光颜色。使用LED作指示电路时，应该串接限流电阻，
26、该电阻的阻值大小应根据不同的使用电压和 LED所需工作电流来选择（电表中一般选在12mA）。8、瞬变二极管：技术参数：最大反向漏电流ID和额定反向关断电压VWM。最小击穿电压VBR和击穿电流IR，最大箝拉电压VC和最大峰值脉冲电流IPP，最大峰值脉冲功耗PM。图2-4二极管电路图主要功能作用：TVS二极管加在信号及电源线上，能防止微处理器或单片机因瞬间的脉冲，如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵。静电放电效应能释放超过10000V、60A以上的脉冲，并能持续10ms，TVS二极管，可有效吸收会造成器件损坏的脉冲，并能消除由总线之间开关所引起的干扰。将TVS二极管放置在信号
27、线及接地间，能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响。在电表中TVS二极管主要保护RS485通讯接口。实际应用注意事项：在实际应用中TVS的最大箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压。（电表中一般选用的为6.8V）。9、整流二极管：主要技术参数：最大反向工作电压（整流电路中，电表要求1000V），输出电流（1.0A），反向漏电流（5.0uA)，电表中整流常用的型号：IN4007。主要功能作用：在电路中起整流作用，将交流电流整流成直流电流（常用半波整流和桥式整流电路），有单向导电的特性，如IN4007正向压降0.6V到0.7V。应用注意事项：实际应用应注意整流电路当中二极管参数的选择。生产中要注
28、意二极管的极性。利用二极管单向导电性 检测二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。10、接收管和发射管：技术参数：接收管：工作环境温度（-4085 ），工作电压(2。7V-5。5V)，工作电流1.5mA，工作频率38kHZ。红外发射管：工作环境温度（-4085 ），工作电压(1.25V-1.5V)，反向漏电流（小于等于100uA)。主要功能： 在电能表红外通讯中起红外信号的接收和发射作用。实际应用电路中应注意：红外接收管的工作电压，发射管的极性。图2-5接收管示例图11、变压器：主要技术参数：额定功率、额定电压和电压比、额定频率、绝缘性能和防潮性能等。功能
29、原理及电路图：变压器-利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件。表计中用于隔离降压供电，提供表计工作电源。实际应用注意事项：交流耐压测试（三组线圈隔离性能，加4kV一分钟不击穿，不跳火）。过电压测试（初级加电压420V，4小时不损坏），空载电流测试（空载初级输入电流应小于2.5mA)。图2-6变压器示例图12、电流互感器：主要参数：环境温度（-4085)，绝缘电阻（1000M )，精度等级（一般选用0.1级），基本电流、最大电流、次级电流、负载电阻，选用型号：1.5(10)A/5mA 20 ，5(30)A/5mA 20 ，10(60
30、)A/10mA 10 ，20(120)A/10mA 10 。主要功能：互感器的功能是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V）或标准小电流（5A或10A，均指额定值），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。 实际使用测试注意事项：工频绝缘强度：一次绕组与二次绕组间3.5kV 0.5mA 1分钟试验无击穿、飞弧等不良现象，匝间绝缘强度：将二次线圈开路，一次线圈，通以额定频率的额定电流并维持一分钟，互感器内匝间绝缘无损坏，一次绕组对二次绕组绝缘电阻大于1000兆欧13、铜锰分流器：电能表中主要用来在计量电路中电流采样
31、。图2-7铜锰分流器示例图实际应用注意事项：高低温测试锰铜分流器焊接的可靠性。高低温试验后，将锰铜片装好，加该型号电流最大值的1。4倍，4h后测温升其值不能超过40。待恢复常温后测其阻值不应变化14、 三端稳压器：主要技术参数： 例如：STL7805 （最大输入电压35V，输出电压50。15V，最大输出电流1A），例如：ST78L05 （最大输入电压30V，输出电压50。15V，最大输出电流100mA）。主要功能：在电源电路中提供稳定的+5V电源。实际应用注意事项：实际应用要保证稳压管实际输入电压小于最大输入电压之内。稳压管的输出级不能有短路或有超过，最大输出电流的负载，否则会烧坏稳压管。15
32、、 光耦：主要技术参数：正向压降：二极管通过的正向电流为规定值时，正负极之间所产生的电压降。正向电流：在被测管两端加一定的正向电压时二极管中流过的电流。隔离电压：光耦合器输入端和输出端之间绝缘耐压值。电表常用光耦型号（NEC2501)正向压降1.17V-1.4V，正向电流10mA，耐压值5kV。图2-8光耦形象图光耦主要功能：耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，完成了电光电的转换，起到输入、输出、隔离的作用。 图2-9光耦在电路中的示例图实际应用注意事项：耐压测试要求：1、2脚或3、4脚合并为两端，加4.5KV耐压光耦不应击穿。当初级通过1mA电流时（电表设计时一
33、般要在1mA 以上），能够确保输出脚的电压在0.3V之内。16、电池：主要技术参数：电池容量、工作电流、最大持续电流、脉冲电流 如TEKCELL电池 SB-AA02/1.2Ah/0.5mA/15mA/40mA 图2-10电池示意图实现的主要功能：持续给电表提供电源保证下电后数据的存储和时钟的正常工作。图2-11电池在电路中的作用示意图实际应用注意事项：在实际应用中应避免电池供电电路的短路现象，在电池供电时确保电池工作电流应在表计要求的范围之内。17、液晶显示器（LCD）：主要技术参数：高对比度 宽视角（正视液晶，上下视角宜大于60度） 宽温液晶（-30+80）液晶的偏振片带防紫外线功能。主要功
34、能特点：在电表中提供显示表计的数据信息。实际应用注意事项：实际使用应注意液晶显示清晰，无阴影缺划等不良显示。高低温工作要正常，防紫外线功能要进行验证18、计量芯片：电流通道中的可编程增益放大器（PGA）使仪表能使用小阻值的分流电阻。在环境和时间有很大变化的条件下，采用专利模数转换器（ADC）和数字信号处理器（DSP），仍保证高准确度。主要功能：A。片内设有电源监控电路。B。片内带有防潜动功能（空载阀值）。C。片内基准电压2.5V8%，能为外部电路提供基准+5V单电源、低功耗。应用技术参数：供电电源+5VDC，电流通道正常工作最大信号电平为470mV，电压通道正常工作最大输入电压为660mV，芯
35、片基准电压标称值为2.5V8%，时钟源规定时钟频率为3.579545MHz。芯片的特点：A：适用于三相三线和三相四线模式B：提供有功、无功、视在功率参数C：提供电压和电流相序检测功能D：提供失压判断功能E：提供反向功率指示F：提供有功、无功校表脉冲输出G：提供驱动计度器的有功/无功脉冲输出H：具有SPI接口，方便与外部MCU通讯I：支持电阻网络或者软件调试电表应用技术参数：A：电流通道正常工作最大输入Vpp为1.5VB：正常工作电源电压应保持在5V5%C：电压通道正常工作最大输入Vpp为1.5VD：基准2.4V，可以外接19、时钟芯片：美国DALLS公司生产的DS3231时钟芯片，该公司为国际
36、上生产时钟芯片历史最长，技术最好一个公司，特别擅长生产工业，控制使用时钟芯片。该时钟芯片的时钟，晶体内置在芯片中，同时还带自动温度补偿功能。在-40+80时钟误差为3PPM，日误差为0.26秒每天，在标称温度时为2PPM，日误差为0.18秒每天。20、485时钟芯片：主要作用及选用参数：选择串口通讯：采用双端平衡传输方式。他允许一个驱动多个接收器，主要用于多机通信系统。图2-12 485的电信号规定电压信号发送侧（A相对B）-2-6V+2+6V接收侧（A相对B）-0。2-6V+0。2+6V二进制逻辑10信号条件Mark(传号)Space(空号)功能OFFON2.3 电子式电能表在电力测量中的作
37、用(以单相复费率为例)电子式电能表的主要功能:总、尖、峰、谷分时计费，最大8个时段。反向电量正计，具有12个月历史电量，带有红外、RS485通讯功能，两个通道完全独立，可以同时通讯，具有背光功能，按键或红外通讯可以点亮背光。采用LCD液晶显示，停电后液晶显示的天数可设置（默认5天），液晶显示关闭后可以通过按键唤醒显示。具有实时时钟，内置晶体的高精度时钟芯片和数字温度传感器，根据温度对时钟的频率影响特性，对时钟进行补偿，保证时钟的准确性，从而提高分时计费的准确性。编程事件记录：记录时段、时钟、电量清零设置前的内容及设置发生的时间，记录三次。广播校时功能：每天只能校一次，校时幅度1分钟+5秒天（上
38、次校时到现在的天数） 图2-13电表各功能模块的主要工作原理框图1、工作电源：采用变压器供电，计量、MCU电路共用一路电源，RS485通讯电路独立供电。电网电压在70%120%Un时，电表能正常工作，电表加1.9Un 电压4小时，电表不损坏2、各模块之间的信号交换模式： 采用光电耦合器隔离交换3、计量电路：图2-15 计量芯片工作示例图4、主要检测项目：基本功能：a、基本误差，b、显示，c、红外/RS485通讯 d、按键翻页，e、指示灯，f、检查出厂设置参数，g、日计时误差（注意：国家标准要求为一分钟一次，测10次取平均值。实际测试中可选一分钟一次，测3次取平均值），h、时段投切（国家标准为5
39、分钟，一般电表软件是1秒钟进行判断是否需要投切，所以软件决定不会不合格，当然硬件故障没有信号输出的除外。有些由于台体设计原因会引起很大的测量误差）模块的工作电流检测：a、变压器的工作电流；b、掉电后电池的工作电流（这个项目很重要，一般掉电后在液晶关闭时，电流要控制在20A以内）。2.4 电子式电能表常见故障和故障分析在很多人眼里，内校工作是枯燥乏味的，属于重复性机械劳动。多厂家多区域多品种的表计掺差投入是工作中的一个难题，多厂家代表了不同的内部规约，多区域会带来多种地区性习惯，多品种需要计量人员对各种技术的掌握。由于电表的特殊性，它们从计量中心发出到投入使用到发现问题一般经历较长时间，一旦出现
40、问题，往往涉及数额庞大并且很难溯源和划分责任，造成电费纠纷和电力企业的声誉损害。由于有许多因素对检定/校准数据准确，可靠和有效，即检定/校准结果的测量不确定度都构成影响。比如人员，设施和环境条件，检定/校准方法及方法的确认，测量设备，所以要严格按照国家计量检定规程JJG596-1999来进行控制和操作。常见电能表故障:一块表到检测人员手中时，经常会出现各种各样的问题，所以我们要仔细检查和判断。其中如果有表壳破碎，液晶屏破碎等现象出现，可能是由于在运输途中表计碰撞造成。如果有液晶屏缺划的现象，其可能的故障原因有：A、液晶性能不良引起；B、液晶管脚焊接不良引起；C、CPU管脚虚焊引起。这些外观原因
41、主要是通过直观检查发现的，这就要求我们检定员要有一双敏锐的眼睛，工作时一丝不苟，才能将故障表排除，消除隐患。在电子式电能表上电开始测试时，要检查其工频耐压试验、起动试验、潜动试验是否合格，误差数据（包括日计时误差和时段投切误差）是否在规定范围以内，红外通讯、485通讯是否良好，电能表指示灯（包括脉冲灯、通讯灯等）是否正常工作，另外还要仔细检查有没有出现表计飞走、电量突变、电流反向、电能表欠压、表计失压、表计失流、电能表缺相、硬件报警、编程键长显、脉冲无输出、走字试验不合格等故障现象。另外，电子式多功能电能表还要注意检查其无功组合方式，这个很重要。一般来说启动试验、潜动试验、需量示值误差不合格的
42、很少，可能上万块就那么一块，甚至都没有。基本误差不合格和485 不通讯是最常见的故障，很多电能表不合格都是这两个原因。其中485不通讯的主要原因有：A、485供电线路故障是否有5V（DC）供电给485芯片；B、热敏电阻MF2及双向TVS管是否损坏；C、光耦2501是否有焊接不良，或与MCU连接不正常。红外不通讯的原因有：A、三极管8550性能不良；B、 TXDHW HW38K点与MCU连接有虚焊或断路，电阻焊接不良或损坏；C、接收管B1无电源输入或RXDHW与MCU连接不正常。上电后，不能正常恢复电量、时钟等数据；下电后不能正常保存数据的原因有：A、 MCU或EEPROM I2C总线引脚开路；
43、B、EEPROM损坏或错误。电量突变主要是在走字试验中，电表电量增加过快，与实际不符。其发生突变的原因有：A、硬件设计不合理，防干扰能力差，造成CPU运行出错，电量乱加造成突变；B、因电量要写到EEPROM中，在写过程中出错，造成电量突变。表计液晶显示乱码的原因有：A、程序出错造成显示乱码；B、液晶驱动芯片坏造成显示乱码；C、液晶坏或焊接不良造成显示乱码。硬件报警通常是表内电路故障，可能存在短路或是虚焊的现象。电能表欠压主要是电池没电，这包括外壳电池和时钟电池两种。外壳电池没电会有明显的欠压符号，并伴有报警提示。红外通讯故障主要表现在用掌机清零或是去抄电表无显示。工频耐压试验是将电能表置于2K
44、V的试验台上，走一分钟电量，观察表计是否运行正常。表计失压、失流、缺相一般是表计内部元器件虚焊引起的，这现象一般需要仔细检查就可以发现在的。2.5 计量核心部门的结构框图计量部门是电能表里面最重要的部分，电能表离开这一个部分也使得电能表的工作变的没有意义，所以这个部门是电能表的重中之重。所以以下是电能表计量部分的部分电路框图：图2-16计量部分电路图电源部门最常出现也是最容易出现的问题是：电源部份故障反映在表上的现象：A 液晶不显示B 费率指示灯不亮，表计无误差。该电路产生故障的原因：A 变压器烧毁后开路；B 整流二极管不良或焊接不良； C 电解电容、贴片电容搭锡短路造成稳压器件损坏。第三章
45、电子式电能表的规约设计电能表的规约一般分为省规约和部规约。下面就来简单介绍部规约：在现行的校电能表过程中以645-1997的通讯规约最为通用。645-1997俗称部规约。它采用主站、从站、半双工通信模式。它的基本规约格式包括：头码、地址域、控制码、长度、数据域、校验码、结束码。3.1 规约的进制转化方式及其格式1、10进制：09 16进制：0F 2进制：0或12、例题：10进制16用16进制和2进制表示 16进制为：10 2进制为：000100003、具体的方法：10进制转2进制：相除(取余数)2进制转10进制：位数乘与2的幂相加10进制转16进制：相除(取余数)16进制转10进制：位数乘与1
46、6的幂相加2进制转16进制：按高四位低四位(8421相加)16进制转2进制：8421取高四位低四位4、规约格式的相关知识：图3-1规约格式图格式图相关说明：帧起始符68H：标识一帧信息的开始，其值为68H=01101000B。 地址域A0A5：地址域由6 个字节构成，每字节2 位BCD 码。地址长度可达12 位，地址码长度不足6 字节时，用十六进制AAH 补足6 字节。低地址位在先，高地址位在后。当地址为999999999999H 时，为广播地址。 控制码C：控制码的格式如下所示。图3-2控制码的格式图D7=0：由主站发出的命令帧D7=1：由从站发出的应答帧D6=0：从站正确应答D6=1：从站对异常信息的应答D5=0：无后续数据帧D5=1：有后续数据帧D4D0：请求及应答功能码00000：保留00001：读数据00010：读后续数据00011：重读数据00100：写数据01000：广播校时01010
