基于IC 71M6533带脉冲计量的能源管理仪表设计

2013-11-07 11:16:33来源: 21ic
0 前言

随着中国城市化进程的推进,经济的发展,能耗总量呈持续增长的态势,因此能源管理势在必行。对工矿企业、建筑楼宇的能源管理,依赖于对能源信息的数据采集及分析。

除电能外,其它种类能耗也需要采集,如水、气等。目前大部分的水表、气表,其信息远传方式为脉冲输出,并不适合能源管理系统的直接采集需求,因此很难将非电量的能耗信息融入能源管理系统。现有的脉冲采集器是针对老式机械式电度表开发的产品,完成电能脉冲到电度数的数字转化,但不能将水量、气量等转化成对应的数字当量。

针对上述情况,本文介绍一种带脉冲计量的能源管理仪表。

1 仪表功能

仪表具备三相多功能电能表、脉冲采集器二合一的功能。除可测量常用电力参数及实现电能计量外,还具备3路外部输入脉冲计量功能,可对基于脉冲电路技术的计量表进行信号采集、运算处理、存储,并与仪表自身测量的电参数一起通过RS485总线上传至能源管理平台,其示意图如图1所示。

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设计依据

仪表设计主要基于以下标准:

(1)GB/T 20866-2007基于用户脉冲计量表的数据采集器;
(2)IEC 61557-8:2007 交流1000V和直流1500V以下低压配电系统的电气安全 防护措施的试验、测量或监控设备;

3 硬件设计

3.1 总体框图

基于产品功能考虑,结合外型结构、生产及调试维修操作方便等因素,将硬件划分分为处理器、电压电流信号采集、存储器、显示液晶、按键输入、能量脉冲输入、电能脉冲输出、通讯等部分。其中,信号采集部分将电网电压、电流信号整定到71M6533所允许输入的范围之内,存储器采用非易失性铁电存储器FM25CL04,其原理框图如图2所示。

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3.2 主芯片选型

仪表选用专用于三相多功能电表解决方案的SOC,TERIDIAN Energy Meter IC 71M6533(见图3)。此芯片集电能计量和管理于一体,配备了1个高精度的22位Δ-ΣADC、7个模拟输入、数字温度补偿、精密参考电压和独立的32位计算引擎,在超过2000:1范围内计量精度优于0.1%。

而且该SOC芯片只需要极少的低成本外部元器件,极大地简化了软硬件设计,从而能够高效快速的完成开发设计。

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3.3信号采集

(1)三相交流电压、电流信号采集:

基于成本、内部空间和0.5级精度设计的综合考虑,电压信号采样选用电阻网络分压的方式,电流信号采样选用电流互感器加电阻取样的方式,并都采用二极管BAV199作箝位保护,其原理如图4所示。
[1] [2] [3]

关键字:71M6533  脉冲计量  能源管理仪表

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/1107/article_8134.html
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