要想对风能、太阳能、水能等绿色清洁能源进行大规模开发、远距离输送和高效率利用以期切实改变全球能源格局,就必须将这些绿色能源转变为电能并通过一个集成先进的信息化、自动控制、储能、调度等技术的坚强智能电网对这些绿色电能进行集约化管理。而智能电表是构建智能电网的关键基础设施。因此,绿色能源的发展和智能电表的发展是密切相关的。
世健公司紧跟绿色能源和智能电网的发展步伐,为智能电表行业提供高性价比的产品和优良的服务。
基于上述的发展趋势和世健公司重视技术的服务理念,我们准备了三相智能电表的参考设计。
基表以ADI的三相计量芯片ADE7858A和Microchip的16位单片机PIC24FJ256GA110为核心器件;无线通讯模块以SIMCOM的SIM900A为核心。
基表按照国家电网标准《Q/GDW 356-2009 三相智能电能表型式规范》中三相费控智能电能表(载波)的要求设计硬件;无线通讯模块硬件按照《Q/GDW 356-2009 -三相智能电能表型式规范》的相关要求设计。
> 硬件包括主板、电源板、显示板和CPU卡板。
方案中的MCU和计量芯片都是3.3V供电,需要低静态电流LDO;这里采用Microchip的MCP1700T-3302E/MB,其静态电流的典型值只有1.6uA。
> 485接口芯片采用ADI的ADM487E。
> EEPROM采用Microchip的24LC256和24LC512。
CPU卡接口采用隔离方案,并采用ADI的磁隔离芯片ADUM3211来隔离卡时钟。ADUM3211可以隔离10MHZ以下的数字信号,其隔离电压为2.5KV,体积小,功耗低,可靠性高。
> 弱电接口采用隔离方案。
供电方式:采用线性变压器供电;变压器输出3路隔离电压(主回路供给MCU和计量芯片等,CPU卡单独供电,另一回路供给485和载波/无线模块)。
> 显示总电量、电压、电流、有功功率、无功功率。
> 通过485读写ADE7858A寄存器,初始化计量芯片,保存、比对校表数据等。
> 输出有功校表脉冲和无功校表脉冲。
> 基本计量功能。
> 误差
> 额定电压220V,基本电流Ib=5A,最大电流Imax=80A,脉冲常数600imp/kwh,最小测试电流1%Ib
A、功率因数为1.0时,各负载点有功误差在 0.1%以内
B、功率因数为0.5L时,各负载点有功误差在0.25%以内(互感器在不同负载点的角差不同,导致功率因数为0.5L时 误差随负载变化相对功率因数为1.0时较为明显)
> EMC测试结果
A、计量芯片和MCU通过4.4KV快速电脉冲群测试(国网标准为4KV)
B、计量芯片和MCU通过12KV的静电接触放电测试(国网标准为8KV)
> 提供有功、无功、视在功率和电能。 > 在1000:1的动态范围内有功和无功误差小于0.1%,在3000:1的动态范围内有功和无功误差小于0.2%。 > 包含数字积分器,支持罗氏线圈。 > 在1000:1的动态范围内电压电流有效值的误差小于0.1%。 > 提供各相波形数据。 > 提供有功、无功和视在功率的防潜动阀值。 > 提供电压通道之间、电流通道之间以及电压电流通道间的角度测量值,典型误差为0.3°。 > 供电电压:2.4V ~ 3.7V。 > 参考电压:1.2V(温漂典型值为10ppm/℃)。 > 40脚LFCSP封装。 > 工作温度:-40℃ ~ 85℃。 > IIC、SPI和HSDC(高速数据捕捉接口)可选。 > ADE78XXA和ADE78XX主要区别: 1) 功率通道LPF的建立时间可设置,增加建立时间可进一步减小有功、无功功率的波动; 2) 提供瞬时总电流的RMS; 3) 提供电流、电压有效值的平均值寄存器; 4) 允许通过SPI接口连读电压、电流、功率瞬时波形数据; 5) 提供校验寄存器,用来比对上次操作的命令和数据; 6) PSM2模式下的最低唤醒电平为满量程的1/587,而ADE78XX在PSM2模式下的最低唤醒电平为满量程的1/8; 7) CRC校验涵盖所有可配置寄存器; 8) CF输出的驱动能力由2mA增加至8mA。 > 如果不使用ADE78XXA的新功能,那么用户从ADE78XX切换到ADE78XXA基本不需要做硬件或软件方面的更改(如果使用ADE78XX时AVDD和DVDD上接10uF电容,那么使用ADE78XXA时这两个电容需要改为4.7uF)。 |
> 双频900/1800MHz |