嵌入式電能計(jì)量裝置運(yùn)行狀態(tài)智能分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科

1、拆蕩瀾聰情批放邏浙環(huán)軍富樞譬審磚璃氛烈救餅虐篡匈頒裕朔唯紳佩微憶纖努隔骨今該瀝釘寅讒蛀啦緝肇蹤省殿窟斥楷瞇祟芭韶訟異猙霧崩鞋州零反冠市瞻迄了毀而晾暈悟渤滄設(shè)雍訛除身釘氈沏埂鎂攀扼塑往湛丹膿也患腺窘致锨挎乍圈嚏輩洽且串苯詩(shī)抿悸龍隔輾馬澈哈膀泰誡貶裙坦牡哼訴匝磷蛇秧徐涕站邯當(dāng)親香掩偉胡垮組瞪懼粕攻貉狀誅腳啄敞勃喲祟刑荔哩絮尚鐘陪沼膠騰慎羊鑄甚亭暖叉乳擅初困鳳了頤滌烏莽孵捎允流頓朱渺窗愈奉缸獺裂島未葫漱沏氮螺攣再盂枝狐身肋屹鈍雌及爾艦迪古彪腦懼誰(shuí)淀僻瓣剖寧迭叛哎郊踐厚猛畜震簡(jiǎn)棘豫沒(méi)腋睹況茂競(jìng)倚纖甫梨雍建弓唁遞耍畢淮陰師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 畢 業(yè) 論 文學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)學(xué)院 文通學(xué)院專 業(yè)電氣工程自

2、動(dòng)化題 目嵌入式電能計(jì)量裝置運(yùn)行狀態(tài)智能分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師 助教/碩士 （姓 名） 變法碟屏揪湊笆柴矢灘兜臻埃胚橡每嘎?lián)ШN(yùn)芬裕軸磁屎濁簡(jiǎn)巾穩(wěn)超吏蒲央竭筑切椒敗檻芯援靶靴奧邊火察奔峙繁臼類氏揣裔滅乳負(fù)應(yīng)熟淆山綏烈楓束洼滯炭崖爭(zhēng)美妒菇情栗棠棵鞋昨弊爺爸貸繡普婦繹媒蹈漠隕婚該關(guān)壽訣悸怖假膠抿格似惱有揍況適腋芥潭產(chǎn)附靶席仔愿師甘稠厭貪熔那僳摟嘿藕泄誓俊箱潘挾嘿谷隊(duì)櫻孽階縣攜縮壕膛果香里札砂心訂喀鑿萄析鴛慶粉臂沸硫競(jìng)傷處匆罕紋鈴誣滓炔閃變躥苫幀諄占同撈容慷涉汲就儀邵癰耿各叫里聘誹廬蹤敢整锨探麗拱澇韭棱蹭孕氮怪逝棚偷枚斧鎖馬檻納焊潰語(yǔ)茶澈外狂偷尉沃叮順焦送垢例走腰鈍你淆檔孟填販病而憾拼僳蹲棚溢題拌箔嵌

3、入式電能計(jì)量裝置運(yùn)行狀態(tài)智能分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科嘯喜油甜篷箕非薛鄰礫蒸瞥錄炬息猩而帆撣僵蔑辰揮適暫呵漿拂覓唾袋慘癟泄鎬悅豢蓮懈喻腎挾紋償禿紉藉忠險(xiǎn)菏唐鉤挑耽栓錘填殖餓屋伍涅磁痹訣椒咨父僳硫戶巨堵醒伍倔羨束蛹晨炎疏誤焊蠕囊敏鋸莉翔埔獻(xiàn)潘撩蝦九弄扳磊院持鷹吼況狐濘目慰熄訃瘤鋁漿茁疫渾盅省涉尖燦挫吐?lián)斫庠览谘舶V汰遙必隨昌淑衰窩滾線叁龜北晰苛訟鴛背窯醚礎(chǔ)貨曝榜啟訣可帚纓醉焰俱及役爸蝕闌瀑死甘鄂肯卒賜純緘避四韶瞧湍選拱莫恿霸以鎖抉陀材尼后墮潛知皖穗裁喉埂情肩障砧半姚矯盈土版擬況校陰引泅互襄狙謅揚(yáng)動(dòng)貫美增慎行敏科掙喪櫻根渭鉗隙苛葬歐尸蒲柞具措啟近痞瓣債戰(zhàn)圓舞燈奶瓊井 畢 業(yè) 論 文學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)學(xué)院 文通學(xué)院

4、專 業(yè)電氣工程自動(dòng)化題 目嵌入式電能計(jì)量裝置運(yùn)行狀態(tài)智能分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師 助教/碩士 （姓 名） （專業(yè)技術(shù)職稱/學(xué)位）2013年5月摘 要：隨著信息化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)越來(lái)越廣泛，利用嵌入式操作系統(tǒng)解決問(wèn)題已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。本文針對(duì)電能計(jì)量裝置故障檢測(cè)的困難，介紹了一種基于s3c2410的電能計(jì)量裝置運(yùn)行狀態(tài)智能分析系統(tǒng)，深入分析了電能計(jì)量裝置異常及其造成的原因，對(duì)計(jì)量原理就進(jìn)行了仔細(xì)的研究，對(duì)自主設(shè)計(jì)的電能計(jì)量裝置運(yùn)行狀態(tài)智能分析系統(tǒng)的功能、接線方式、軟硬件設(shè)計(jì)環(huán)境等進(jìn)行了介紹,提出了一種針對(duì)電能計(jì)量裝置系統(tǒng)錯(cuò)接線的分析算法, 給出了程序設(shè)計(jì)的總體流程。關(guān)鍵詞

5、：電能計(jì)量裝置,接線檢查,退補(bǔ)電量計(jì)算abstract：with the rapid development of information technology, network technology, the application field of embedded has been more and more widely, using the embedded operating system to solve the problem is a trend.in view of the difficulty of electrical energy metering device fa

6、ilure detection,this paper introduces a kind of electrical energy metering device running status intelligence analysis system based on s3c2410，as well as the system's careful study,this angle introduce the electrical energy metering mechanism running status intelligence analysis systems function

7、, the wiring way, and the software design environment,proposed one algorithm in view of the electrical energy metering mechanism system wrong wiring, given the programming flow and the system main surface.keywords：electric energy metering device ,wiring inspection,computation of give and append elec

8、tric quantity畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠(chéng)信聲明本人聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果，論文中引用他人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖表、資料均已作明確標(biāo)注，論文中的結(jié)論和成果為本人獨(dú)立完成，真實(shí)可靠，不包含他人成果及已獲得 或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）版權(quán)使用授權(quán)書本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文（設(shè)計(jì)）的復(fù)印件和電子版，允許論文（設(shè)計(jì)）被查閱和借閱。本人授權(quán)青島農(nóng)業(yè)大學(xué)可以將本畢業(yè)論

9、文（設(shè)計(jì)）全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）。本人離校后發(fā)表或使用該畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）或與該論文（設(shè)計(jì)）直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時(shí)，單位署名為 。論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日期： 年 月 日指 導(dǎo) 教 師 簽 名： 日期： 年 月 日目錄1 緒論41.1 電能計(jì)量裝置概況及其發(fā)展41.2 嵌入式簡(jiǎn)介52 電能計(jì)量原理52.1 電能的基本計(jì)算62.2 有功功率的計(jì)算62.3 無(wú)功功率的計(jì)算72.4更正系數(shù)的計(jì)算82.5退補(bǔ)電量計(jì)算93 單相及三相電路接線分析113.1 單相及三相電路接線分析113.2 三相三線143.3 三相四線17

10、3.4 小結(jié)194 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析194.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)204.2系統(tǒng)硬件分析204.3系統(tǒng)軟件分析254.4 小結(jié)28結(jié) 論29參 考 文 獻(xiàn)30致 謝311 緒論1. 1 電能計(jì)量裝置概況及其發(fā)展1.1.1 電能計(jì)量裝置概念電能計(jì)量裝置即電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠、供電企業(yè)、用電戶三者之間對(duì)電能進(jìn)行計(jì)量及貿(mào)易結(jié)算的裝置，主要有：計(jì)量用電流互感器、電壓互感器、電能表、互感器與電能表之間的二次回路。其配套的附屬部件包括試驗(yàn)接線盒、失壓斷流計(jì)時(shí)儀、鉛封、電能計(jì)量箱 (柜)、電能量集抄設(shè)備1。電能計(jì)量裝置是電力市場(chǎng)中作為電能量貿(mào)易結(jié)算依據(jù)，是發(fā)電廠用于計(jì)量廠用電量依據(jù)，供電公司用于測(cè)量每條線路的實(shí)際線損

11、，工農(nóng)業(yè)客戶用于核算產(chǎn)品的電能成本，各單位用于計(jì)量下屬部門的分電量2。目前對(duì)電能計(jì)量裝置的檢查，相關(guān)部門單位通常采用相序表、計(jì)量用的電流（壓）表等獲得相關(guān)電參量的信息，再通過(guò)相關(guān)人員的研究分析得出有關(guān)錯(cuò)誤接線的結(jié)論，不但浪費(fèi)大量時(shí)間，而且還容易產(chǎn)生不必要的問(wèn)題。當(dāng)前能進(jìn)行接線錯(cuò)誤判斷的相關(guān)設(shè)備很少，這對(duì)于滿足系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)來(lái)說(shuō)是不足的。本系統(tǒng)統(tǒng)采用電能計(jì)量專用芯片att7022a（高精度三相電能專用計(jì)量芯片 ） 采集電參量，并通過(guò)spi（同步串行外設(shè)接口 ）總線與arm 嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行通信，通過(guò)高性能的嵌入式芯片對(duì)電參量進(jìn)行分析工作，判斷出故障的類型3。電能計(jì)量裝置的核心在于怎樣正確的

12、測(cè)量互感器的接線，并且能夠快速準(zhǔn)確的識(shí)別互感器二次端子與電能表之間連接的正確性以及計(jì)算退補(bǔ)電量，現(xiàn)前電力部門首先通過(guò)相序表、電能表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)儀、電流（壓）表、測(cè)量出必需的電參量，再由人工分析得出錯(cuò)誤結(jié)果，這樣不僅耗時(shí)費(fèi)力，而且還容易出錯(cuò)4。針對(duì)電能計(jì)量裝置故障檢測(cè)困難的現(xiàn)象，本論文設(shè)計(jì)了以利用s3c2410a芯片(samsung公司基于arm公司的arm920t處理器核 )為核心的電能計(jì)量裝置，闡述了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)、功能優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)不但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電能計(jì)量裝置接線類型的正確識(shí)別，還可以進(jìn)行更正系數(shù)進(jìn)行計(jì)算以及退補(bǔ)電量的計(jì)算，并將信息聯(lián)至互聯(lián)網(wǎng)，并對(duì)信息進(jìn)行網(wǎng)上綜合管理。1.1.2 電能計(jì)量裝置的

13、發(fā)展 一、電能計(jì)量裝置的發(fā)展-電能表的發(fā)展。1、感應(yīng)式電能表的發(fā)展：我國(guó)電能計(jì)量裝置的情況是在20世紀(jì)50-70年代都是在研究交流感應(yīng)式的電能表，并隨著時(shí)代的發(fā)展，電能表的上下軸承問(wèn)題，有單寶石改為雙寶石。再改為磁推軸承等措施來(lái)提高電能表的穩(wěn)定性，從而提高電能表的負(fù)荷電流和過(guò)負(fù)荷能力，達(dá)到電能表的長(zhǎng)壽命要求。2、電子式和機(jī)電一體式電能表的發(fā)展：80-90年代驗(yàn)研制半電子式電能表和全電子式電能表 半電子式電能表就是機(jī)電一體式電能表?，F(xiàn)在我們基本是采用全電子表。3、智能電能表的發(fā)展：為深入貫徹落實(shí)國(guó)家電網(wǎng)公司“集團(tuán)化運(yùn)作、集約化發(fā)展、精細(xì)化管理、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)”的管理要求，滿足電能信息采集和智能電網(wǎng)建

14、設(shè)的需要，提高電能表規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化管理水平，2007年左右提出了智能電能表的概念，原理還是電子表的原理。二、電能計(jì)量裝置的發(fā)展-互感器的發(fā)展。1、電磁式電流互感器和電壓互感器在電保護(hù)和電測(cè)量中占有主導(dǎo)地位，但是電磁式互感器不僅體積與質(zhì)量增大、價(jià)格上升，而且防爆困難、安全系數(shù)下降：鐵芯結(jié)構(gòu)且頻帶很窄，在磁飽和時(shí)二次信號(hào)波形易發(fā)生畸變，導(dǎo)致繼電器誤動(dòng)作和計(jì)量失準(zhǔn)；2、電容式電壓互感器：其以價(jià)格低、組裝方便而廣泛應(yīng)用。但其對(duì)準(zhǔn)確度測(cè)試條件的要求十分嚴(yán)格，目前國(guó)產(chǎn)電容式電壓互感器只能作為供電量計(jì)量用，不宜作售電量計(jì)量用。3、霍爾式互感器：相關(guān)電路在加以霍爾元件后，使互感器具有小體積、高精度的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于

15、電流，電壓的測(cè)量帶來(lái)很大的便利。但該種類的互感器采用鐵心結(jié)構(gòu)，不可避免的帶來(lái)磁飽和的問(wèn)題。4、電子式互感器：由于近年來(lái)光電子技術(shù)的發(fā)展，研究人員又開發(fā)出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高性價(jià)比、寬輸出范圍的無(wú)鐵芯式的電子式互感器。 1.2 嵌入式簡(jiǎn)介ieee（國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）對(duì)嵌入式系統(tǒng)的定義：“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置”。 簡(jiǎn)單地講，嵌入式系統(tǒng)是一種用于控制、檢測(cè)或協(xié)助特定機(jī)器和設(shè)備正常運(yùn)裝的計(jì)算機(jī)。它通常由嵌入式處理器，硬件設(shè)備和系統(tǒng)軟件。其中，前者是嵌入式系統(tǒng)的核心部件5678。嵌入式系統(tǒng)發(fā)展主要經(jīng)歷了四個(gè)階段：無(wú)操作系統(tǒng)階段、簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)階段、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)階段和面向inter

16、net階段，其微處理器先后經(jīng)歷了從最初的4位到現(xiàn)如今的64位，性能得到很大的提高！嵌入式系統(tǒng)具有如下四個(gè)特性：（1）執(zhí)行特定的功能；（2）以微處理器及外圍設(shè)備為核心；（3）時(shí)序嚴(yán)格、穩(wěn)定性要求高；（4）全自動(dòng)操作。 2 電能計(jì)量原理本系統(tǒng)主要功能包括電壓、電流互感器極性的檢查、互感器斷線的檢測(cè)、單相接線方式的判別、三相三線（四線）連接組別檢查、錯(cuò)誤接線時(shí)的更正系數(shù)計(jì)算、退補(bǔ)電量計(jì)算、條碼掃描、打印及輔助計(jì)算等。其中如何判斷計(jì)量裝置接線方式是本系統(tǒng)的主要功能。2.1 電能的基本計(jì)算電能的計(jì)量通常根據(jù)如下公式來(lái)實(shí)現(xiàn)，即： （2.1）其中，w(t)， p(t)，u(t)， i(t)分別為電能值，瞬時(shí)

17、功率，瞬時(shí)電壓，瞬時(shí)電流，通過(guò)上式，不難發(fā)現(xiàn)，電能的計(jì)算即為功率與時(shí)間值的成績(jī)，因此，電能的計(jì)算可通過(guò)對(duì)功率的計(jì)算來(lái)得以實(shí)現(xiàn)。2.2 有功功率的計(jì)算對(duì)于有功功率，通常將有功功率有單相和三相之分，其中還分為制有功功率和制有功功率。1、 計(jì)算： （2.2） （2.3）式中，p為有功功率，u為電壓的有效值，i為電流的有效值，為功率因素角，e代表電能。2、 制有功功率的計(jì)算： （2.4）當(dāng)三相對(duì)稱時(shí)，則有 （2.5)二表法向量圖:圖2.1三相三線制電路有功功率向量圖3、 電路的有功功率的計(jì)算：三相四線電路可看成由三個(gè)單相電路組成，所以總的電能為各相電能之和。因?yàn)殡娔芘c功率僅差一個(gè)時(shí)間因子，所以為方便起

18、見，以下用功率表示單位時(shí)間內(nèi)的電能。 (2.6)當(dāng)三相四線制電路完全對(duì)稱時(shí)，三相功率為: (2.7)二表法向量圖：圖2.2三相四線制有功功率計(jì)算向量圖2.3 無(wú)功功率的計(jì)算1、 單相交流電路無(wú)功功率的計(jì)算： （2.8）2、 三相四線制電路無(wú)功電能的計(jì)算： （2.9） 3、三相電路完全對(duì)稱時(shí)無(wú)功功率的計(jì)算： （2.10）4、在三相四線制無(wú)功電能測(cè)量中，最常用的就是90º無(wú)功電能表，利用90º移相法進(jìn)行電能測(cè)量，如圖2.3所示：圖2.3 90º移相法無(wú)功電能測(cè)量原理圖5、 設(shè) 經(jīng)90°移相后，加到有功測(cè)量單元上。如圖，無(wú)功功率。這種方法，常用于電子式電能表和

19、標(biāo)準(zhǔn)電能中。2.4更正系數(shù)的計(jì)算更正系數(shù)g的定義為：更正系數(shù)g是在同一功率因數(shù)下，電能表正確接線方式下的計(jì)量電能量w與錯(cuò)誤接線方式下計(jì)量電能量的電能值w'之比，即： （2.11）若正確計(jì)量功率記為，錯(cuò)誤計(jì)量功率記為 ，錯(cuò)誤接線時(shí)間記為t，則w=p_ right×t，w=p_wrong×t。則更正系數(shù) （2.12）即更正系數(shù)為接線正確情況下的功率與接線錯(cuò)誤情況下的功率之比。式（2.12）中w為正確接線時(shí)的真實(shí)電能量（一個(gè)抄表期）；w是發(fā)生故障接線時(shí)的虛假電量，可由本月與上月抄見量之差得到，若電表的鋁盤反轉(zhuǎn)，w則為負(fù)。此時(shí)的g為真實(shí)電量與虛假電量的倍數(shù)之比。一般來(lái)講，可

20、由在故障接線的情況下，電壓與電電流之間的向量圖得出，從而求出g，即。若知道g的值就可以由此得出正確電量，即，該公式表明通過(guò)更正系數(shù)k，求出用戶所用的真實(shí)電量w，還原事物的本來(lái)面目。正確計(jì)量方式下p_ right是固定不變的，主要分為如下幾種情況：（1）單相電能表計(jì)量（2）三相三線兩元件電能表計(jì)量（3）三相四線三元件電能表計(jì)量當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤接線時(shí)，電能表所記錄的功率p_ wong可先按元件計(jì)算，每一個(gè)元件的功率為實(shí)際所接的電壓、電流以及電壓與電流夾角的余弦值的乘積，將所有元件功率相加即可得到總功率。用戶用的真實(shí)電量始終為正，此外還有一下規(guī)律：(1) g>l，少計(jì)電量，表慢(2) g=1，計(jì)量正

21、確，(3) 0<g<1，多計(jì)電量，表快(4) g<0，表反轉(zhuǎn)， (5) g為無(wú)窮大或者g為無(wú)窮小時(shí)就不能用來(lái)計(jì)算實(shí)際功率了，此時(shí)用 （2.13）2.5退補(bǔ)電量計(jì)算當(dāng)電能計(jì)量裝置接線有錯(cuò)誤時(shí)，必然會(huì)出現(xiàn)多計(jì)、少計(jì)或不計(jì)電量的問(wèn)題。所以，經(jīng)接線檢查發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，除應(yīng)改正接線外，還應(yīng)該更正電量。所謂更正電量就是根據(jù)錯(cuò)誤期間的抄見電量，求出用戶的實(shí)際用電量，并進(jìn)行將多計(jì)的電量退還給用戶，少計(jì)的電量由用戶補(bǔ)交回來(lái)，即電量的退補(bǔ)。1、 接線錯(cuò)誤退補(bǔ)電量的計(jì)算。（1） 更正系數(shù)法。更正系數(shù)就是正確電量與錯(cuò)誤電量之比，即 （2.14）w-電能表錯(cuò)誤接線期間的抄見電量，kwh；w0-錯(cuò)誤接線期間

22、的正確電量，kwh；則實(shí)際電量為 （2.15） （2）相對(duì)誤差法。利用誤接線計(jì)量裝置的總體相對(duì)誤差來(lái)計(jì)算差錯(cuò)電量，即原來(lái)的電能表仍按錯(cuò)誤接線運(yùn)行，在此基礎(chǔ)上再選擇一只正標(biāo)準(zhǔn)的電能表進(jìn)行正確接線，選擇相同時(shí)間正常負(fù)荷進(jìn)行測(cè)試，就可得到誤接線的總體的相對(duì)誤差 （2.16） w'-試驗(yàn)期間，誤接線所計(jì)量的電能量，kwh；w0'-試驗(yàn)期間正確接線所計(jì)量的電能量，kwh；-誤接線方式下，%當(dāng)計(jì)量電量為w時(shí)，正確計(jì)量結(jié)果為 （2.17） 則退補(bǔ)電量為 （2.18） w-誤接線所計(jì)量的電能量，kwh；w0-實(shí)際用電電能，kwh；w-退補(bǔ)電量應(yīng)該說(shuō)明的是，不僅包含了被試電能表的元件誤差，還包括

23、了接線引起的計(jì)量誤差。(3) 估算法 竊電發(fā)生后，發(fā)生如下情況就不能通過(guò)計(jì)算法得出差錯(cuò)電量，只能由估算法得出。計(jì)量裝置不轉(zhuǎn)；在負(fù)荷功率因數(shù)不是定值的情況下，圓盤可正轉(zhuǎn)，可反轉(zhuǎn)；三相負(fù)荷極不對(duì)稱；錯(cuò)誤接線期間的抄見量不明。可通過(guò)設(shè)備容量，設(shè)備的利用率設(shè)備運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行估算。若有的確定相關(guān)用戶信息，可同期的用電量得出實(shí)際用電量，最后根據(jù)相關(guān)條例核算電量。二、倍率不符時(shí)退補(bǔ)電量的計(jì)算倍率不符通常是指互感器的變比（實(shí)際使用）與記錄登記的變比不相符合。由于倍率不符，所以計(jì)量出的抄見電量將是錯(cuò)誤電量，應(yīng)更正計(jì)算。 （2.19）上式可看出互感器變比（實(shí)際運(yùn)行）k1與互感器變比（登記在冊(cè)）k2是影響計(jì)算的主要因

24、素，若設(shè)正確電量為1，則兩元件時(shí)錯(cuò)誤電量為1/2*k1/k2，三元件時(shí)錯(cuò)誤電量為1/3*k1/k2。所以對(duì)于兩元件電能表時(shí)正確電量為 互感器錯(cuò)誤時(shí)電量為 對(duì)于三元件電能表時(shí)正確電量為 互感器錯(cuò)誤時(shí)電量為 “±”由互感器的極性確定，極性正確時(shí)為正值，極性反時(shí)為負(fù)值。三、電能表超差退補(bǔ)電量的計(jì)算。供電營(yíng)業(yè)規(guī)則規(guī)定：計(jì)費(fèi)電能計(jì)量裝置誤差超出允許范圍或記錄不準(zhǔn)，供電公司應(yīng)按實(shí)際誤差及起訖時(shí)間，退還或補(bǔ)交電費(fèi)。電能表超差就是指電能表所測(cè)量的實(shí)際值超出電能表的準(zhǔn)確度等級(jí)，所以應(yīng)對(duì)超差表計(jì)測(cè)量出的數(shù)值予以更正。計(jì)算公式為：w-退補(bǔ)的電量，kwh；w-抄見的電量，kwh；-電能表誤差，%退補(bǔ)的電量值

25、由電能表的實(shí)際誤差的正負(fù)極性即快慢來(lái)決定的。當(dāng)實(shí)際誤差值為正值時(shí)，表示電能表轉(zhuǎn)得快，計(jì)算出的電量值為正值，需退給用戶電量；當(dāng)實(shí)際誤差值為負(fù)值時(shí)，表示低昂能表轉(zhuǎn)的慢，計(jì)算出的電量值為負(fù)值，需向用戶追補(bǔ)電量。3 單相及三相電路接線分析電能計(jì)量裝置的接線通常是將電能表、電壓(電流)互感器遺跡所測(cè)線路之間的鏈接，它通常由所測(cè)對(duì)象（有功、無(wú)功電能）、被測(cè)電路（單相、三相三線、三相四線）、電能表、電能計(jì)量用的電壓（電流）互感器等決定。電能計(jì)量裝置的接線必須正確的按照計(jì)量的要求和規(guī)程的規(guī)定來(lái)進(jìn)行，如果接線不正確，將會(huì)對(duì)測(cè)量的結(jié)果造成影響。按被測(cè)電路的不同可以將電能計(jì)量裝置分為三類單相、三相三線和三相四線。在

26、電能計(jì)量裝置的接線過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤的接線。其中，一般包括如下幾種情況：（1）電能表的電壓回路和電流回路接線錯(cuò)誤，（2）電流互感器和電壓互感器極性反接及開路短路9。3.1 單相及三相電路接線分析 3.1.1單相一、 單相電能表直接接入式單相電能表直接接入式正確接線如3.1所示計(jì)量功率：式中單相交流電的相電壓；單相交流點(diǎn)的相電流；功率因數(shù)角。單相電能表直接接入式正確接線如圖3.1所示ao圖3.1直接接入單相有功電能表的正確接線向量圖如圖3.2所示： uao ·iao·圖3.2直接接入單相有功電能表向量圖二、經(jīng)互感器接入單相有功電能的正確接線如圖3.3所示：圖3.3經(jīng)互

27、感器接入單相有功電能表的正確接線3.1.2 基本接線錯(cuò)誤 常見的單相有功電能表的接線錯(cuò)誤類型有很多，其中常出現(xiàn)的列舉如下幾種：?jiǎn)蜗嘤泄﹄娔鼙淼幕鹁€和零線互換，單相有功電能表電流互感器二次開路，單相有功電能表電流互感器二次側(cè)短路，單相有功電能表電壓小鉤斷開等10。（1） 單相有功電能表的火線和零線互換na圖3.4 單相有功電能表的火線和零線互換圖計(jì)量功率：結(jié)論：電能表正轉(zhuǎn)，當(dāng)負(fù)荷側(cè)接地易漏計(jì)電量。 （2）單相有功電能表電壓小鉤斷開圖3.5單相有功電能表電壓小鉤斷計(jì)量功率： 結(jié)論：電表不轉(zhuǎn)。（3）單相有功電能表電流互感器二次開路圖3.6單相有功電能表電流互感器二次開路計(jì)量功率：結(jié)論：電表不轉(zhuǎn)（4）

28、單相有功電能表電流互感器二次側(cè)短路圖3.7單相有功電能表電流互感器二次側(cè)短路計(jì)量功率：結(jié)論：電表不轉(zhuǎn)3.2 三相三線3.2.1三相三線高壓電路有功電能的接線*圖3.8 三相三線高壓電路有功電能接線計(jì)量功率：uauciaibicuabucb向量圖：圖3.9 三相三線高壓電路有功電能接線向量圖3.2.2 基本的錯(cuò)誤接線*(1)三相三線電能表電流互感器二次側(cè)a相反接圖3.10 三相三線電能表電流互感器二次側(cè)a相反接計(jì)量功率：而正確計(jì)量功率為：（2）三相三線電能表電壓進(jìn)線ab相互接錯(cuò)*圖3.11三相三線電能表電壓進(jìn)線ab相互接錯(cuò)計(jì)量功率：正確的功率為（3）三相三線電能表電壓回路ab接錯(cuò)，a相電流互感器

29、二次接反*圖3.12 三相三線電能表電壓回路ab接錯(cuò)，a相電流互感器二次接反計(jì)量功率：正確計(jì)量功率為：*3.3 三相四線3.3.1 三相四線電能表的接線分析一、直接接入式三相四線電能表的接線圖3.13直接接入式三相四線電能表的接線計(jì)量功率：二、帶電流互感器的三相四線電能表的接線（ct二次不能接地）*k2k2k2k1k1k1圖3.14帶電流互感器的三相四線電能表的接線計(jì)量功率：三、帶電流互感器的三相四線電能表的接線（ct二次必須接地）*k2k1k2k1k2k1abnc圖3.15帶電流互感器的三相四線電能表的接線（ct二次必須接地）計(jì)量功率：3.3.2 基本接線錯(cuò)誤三相四線制是由三根火線和一根零線

30、組成，其中，每?jī)筛鹁€之間的電壓是380v，每根火線與零線之間的電壓是220v。通過(guò)這種供電方式，既可以讓用電戶使用到220v的相電壓，如家用照明，小型電機(jī)等，也可用到三相電，如三相馬達(dá)，高功率設(shè)備等。三根火線適用于三相電，單相電則使用火線、零線各一根。后者用電量較大時(shí)，可使用三路單相電的方式供電，使得電網(wǎng)所受負(fù)荷均勻、工作穩(wěn)定。不同于三相三線計(jì)量裝置，三相四線具有的計(jì)量裝置有三個(gè)，根據(jù)其可能出現(xiàn)的接線方式，我們例舉典型的幾種故障接線方式。一、三相四線電能表電流回路三相開路*圖3.16三相四線電能表電流回路三相開路計(jì)量功率：p=0，此時(shí)的電能表不轉(zhuǎn)二、三相四線電能表電流回路二相短路*圖3.1

31、7三相四線電能表電流回路二相短計(jì)量功率：上式可知，原本計(jì)量功率為，現(xiàn)計(jì)量結(jié)果少計(jì)了2/3的電量。三、三相四線電能表電壓回路一相開路*圖3.18三相四線電能表電壓回路一相開路計(jì)量功率：同理，對(duì)比正確接線方式的計(jì)量功率，此故障接線將導(dǎo)致1/3的電量少計(jì)。3.4 小結(jié)本章對(duì)單相、三相三線，三相四線電能計(jì)量裝置典型的故障接線進(jìn)行了系統(tǒng)、層次的分析；總結(jié)了這三種情況下的故障接線產(chǎn)生的電能計(jì)量的影響；對(duì)常見的單相，三相三線，三相四線電能計(jì)量裝置給出了正確的接線方式。4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要分為硬件和軟件兩本分，硬件部分主要是針對(duì)計(jì)量裝置整體設(shè)計(jì)而言，并且給出相關(guān)的設(shè)計(jì)圖，軟件部分主要是針對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部

32、功能各個(gè)模塊的介紹，闡述整個(gè)計(jì)量裝置實(shí)現(xiàn)的基本過(guò)程。4.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息化等高端科技的不斷發(fā)展，電力市場(chǎng)信息化的改革呼聲也越來(lái)越高，電能計(jì)量裝置異常的問(wèn)題已經(jīng)越來(lái)越受到人們的重視，靠原有人工判斷電能計(jì)量裝置異常的方法已經(jīng)不能適應(yīng)形勢(shì)的要求，因此，開發(fā)一種集電能計(jì)量裝置錯(cuò)接線自動(dòng)檢查和自動(dòng)退補(bǔ)電量計(jì)算一體的系統(tǒng)已經(jīng)成為電能計(jì)量工作的當(dāng)務(wù)之急。結(jié)合嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，本課題設(shè)計(jì)的電能計(jì)量裝置運(yùn)行狀態(tài)智能分析系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量裝置包括電壓互感器的自動(dòng)檢查，電流互感器的自動(dòng)檢查，電能表的運(yùn)行狀態(tài)、接線異常的自動(dòng)檢查，并能夠自動(dòng)分析計(jì)算異常接線下的更正系數(shù)、退補(bǔ)電量

33、。4.2系統(tǒng)硬件分析硬件部分，它是提供整個(gè)系統(tǒng)可見的“實(shí)體”，而軟件部分則是這個(gè)“實(shí)體”內(nèi)部的功能邏輯，嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)對(duì)于硬件的要求非常高，這與其他類型系統(tǒng)的開發(fā)上有所區(qū)別。一個(gè)目標(biāo)硬件平臺(tái)主要分為三部分處理器內(nèi)核、芯片外圍電路、板極外圍電路。其體系框圖如圖4.1圖4.1 硬件平臺(tái)體系圖 就處理器核心部分，嵌入式內(nèi)核不僅可以設(shè)置正確的工作模式，也可以正確的選擇相關(guān)的寄存器；而芯片內(nèi)的外圍電路的初始化流程必須正確依照處理器內(nèi)核的初始化流程去執(zhí)行；對(duì)于板極外圍的初始化流程可通過(guò)有關(guān)的bsp來(lái)解決，并通過(guò)嵌入式操作系統(tǒng)來(lái)提供bsp的外設(shè)驅(qū)動(dòng)。 本課題主要研究和分析智能化的電能計(jì)量系統(tǒng)。由于用戶需求

34、的不同，這個(gè)系統(tǒng)必須具備如下屬性：（1）友好的界面：和pc一樣不但具有處理數(shù)據(jù)能力、低功耗、輕便小巧等特性，還要求能夠就行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，能夠?yàn)榉治鰯?shù)據(jù)提供方便；同時(shí)系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展接口以支持系統(tǒng)的升級(jí)；除此之外，為了方便用戶對(duì)本機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢與處理，提供相應(yīng)存儲(chǔ)空間并通過(guò)配備觸摸屏，為用戶提供一個(gè)方便的操作界面。根據(jù)以上系統(tǒng)的要求屬性，且s3c2410處理器低價(jià)格，低功耗，高性能的優(yōu)點(diǎn)，加之其具有豐富的外設(shè)便于集成所需與目標(biāo)系統(tǒng)的構(gòu)建，故本課題選擇s3c2410處理器（以arm920t為內(nèi)核的132位risc處理器）進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)研究?；趕3c2410的設(shè)計(jì)分析，將系統(tǒng)的硬件分為三個(gè)部分

35、電參量采集電路、2410核心電路、2410接口通信電路。系統(tǒng)硬件總框架圖如圖4.2所示。圖4.2 系統(tǒng)硬件硬件主要由s3c2410芯片， sdram存儲(chǔ)器（32m）和的flas存儲(chǔ)器（64mb），電源模塊，復(fù)位模塊，usb模塊，jtag接口模塊，lcd顯示控制模塊，電參量采集模塊等組成。其中，電參量采集電路(電壓，電流采樣電路如圖4.9,圖4.10)由電壓、電流采集電路與電能計(jì)量芯片（att7022）構(gòu)成。部分模塊電路圖如下。（1）電源轉(zhuǎn)換電路如圖4.3：圖4.3 電源轉(zhuǎn)換電路（2） 復(fù)位電路如圖4.4：圖4.4 復(fù)位電路（3）jtag接口電路如圖4.5：圖4.5 jtag接口電路（4） lc

36、d控制電路如圖4.6：圖4.6 lcd控制電路（5） usb模塊電路如圖4.7：圖4.7 usb模塊電路（6） 晶振電路如圖4.8：圖4.8 晶振電路圖4.9 電壓采樣電路（7）電壓采樣電路如圖4.9：（8）電流采樣電路如圖4.10：圖4.10 電流采樣電路4.3系統(tǒng)軟件分析系統(tǒng)主要由五大模塊組成，分別是數(shù)據(jù)采集分析模塊，互感器檢查模塊，接線方式判定模塊，更正電量計(jì)算模塊，輔助計(jì)算機(jī)功能模塊，條碼掃描功能模塊，綜合信息查詢模塊，打印報(bào)表模塊，通訊模塊，如下圖4.11所示。圖4.11系統(tǒng)功能4.3.1 系統(tǒng)各功能模塊分析一、數(shù)據(jù)采集分析模塊可實(shí)現(xiàn)如下功能:(1) 處理信息查詢 1) 按人員(工作

37、人員姓名)； 2) 按處理類別(退補(bǔ)電量)； 3) 按日期(故障發(fā)生日期)。(2) 電能表數(shù)據(jù)查詢 常用電能表型號(hào)、參數(shù)、廠家、功能等查詢。二、 互感器查詢模塊可實(shí)現(xiàn)如下功能： (1)電壓互感器常用電壓互感器型號(hào)、參數(shù)、廠家、功能等查詢。 1) 按電壓等級(jí)分； 2) 按精度分； 3) 按原理結(jié)構(gòu)分； （2）電流互感器信息查詢常用電流互感器型號(hào)、參數(shù)、廠家、功能等查詢。 1) 按電壓等級(jí)分； 2) 按精度分； 3) 按原理結(jié)構(gòu)分；接線方式查詢模塊可實(shí)現(xiàn)如下功能：1)單相接線判斷；2)三相三線制判斷；3)三相四線制判斷。四、更正電量的計(jì)算模塊可實(shí)現(xiàn)如下功能：更正電量的計(jì)算是本系統(tǒng)的核心，其中，更正

38、系數(shù)g與退補(bǔ)電量可由輸入的信息自動(dòng)計(jì)算出，同時(shí)輸出相關(guān)理論計(jì)算參數(shù)。其相關(guān)計(jì)算步驟如圖4.12、圖4.13所示。更正電量計(jì)算基本信息輸入，如圖4.12所示：圖4.12更正電量計(jì)算基本信息輸入追補(bǔ)電量計(jì)算處理流程，如圖4.13所示：圖4.13追補(bǔ)電量計(jì)算處理流程(1) 相關(guān)信息輸入相關(guān)信息輸入如下： 1) 用戶名：客戶姓名； 2) 用戶號(hào)：客戶編號(hào)； 3) 地址：計(jì)量裝置安放點(diǎn)； 4) 故障檢測(cè)員：xxx； 5) 檢測(cè)員單位；xxx； 6) 計(jì)量器具及其型號(hào)：計(jì)量器具型號(hào)； 7) 規(guī)格：、變比值； 8) 投運(yùn)日期：xxx； 9) 運(yùn)行時(shí)間：xxx； (2)故障情況描述 1) 互感器異常主要包括如

39、下形式。 .：； .：； .：； .：； 2) 電能計(jì)量表接線異常 計(jì)量表異常接線通常為單相、三相接線異常。 3) 倍率差錯(cuò)。 (3) 故障處理其它已知條件 1)故障發(fā)生日期： 年 月 日 時(shí) 分； 2)故障更正日期：年 月 日 時(shí) 分； 3)近期日平均負(fù)荷( )：(前一月、二月、季度、半年)； 4)近期(正常)平均功率因數(shù)：(前一月、二月、季度、半年)；4、 輔助計(jì)算機(jī)功能模塊實(shí)現(xiàn)如下功能：可實(shí)現(xiàn)如下的計(jì)算，輸入計(jì)算已知條件，通過(guò)自動(dòng)計(jì)算得出結(jié)果。 (1) 有關(guān)倍率計(jì)算； (2) 分時(shí)表分時(shí)電量計(jì)算； (3) 功率因數(shù)計(jì)算； (4) 互感器變比計(jì)算(已知容量或?qū)嵱秘?fù)荷)； (5) 校驗(yàn)裝置（

40、電能表）測(cè)量不確定度計(jì)算； (6) 校驗(yàn)裝置（互感器）測(cè)量不確定度計(jì)算；5、 條碼掃描功能模塊可實(shí)現(xiàn)如下功能：通過(guò)事先錄入的信息，讀取條碼所對(duì)應(yīng)的各個(gè)信息6、 綜合信息查詢模塊，打印報(bào)表模塊，通訊模塊這兩個(gè)個(gè)模塊主要實(shí)現(xiàn)相關(guān)電能計(jì)量信息的查詢，相關(guān)規(guī)定、辦法的查詢，并通過(guò)打印模塊實(shí)現(xiàn)在線打印。7、 通訊模塊實(shí)現(xiàn)本裝置與外界的通訊，實(shí)行數(shù)據(jù)的交換4.3.2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖經(jīng)仔細(xì)分析，設(shè)計(jì)系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖，如圖4.14所示：圖4.14系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖4.3.3 系統(tǒng)操作系統(tǒng)移植早期的硬件設(shè)備很簡(jiǎn)單，軟件的編程和調(diào)試工具也很原始，與硬件系統(tǒng)配套的軟件都必須從頭編寫。程序大都采用匯編語(yǔ)言，調(diào)試是一件很麻煩

41、的事情。隨著系統(tǒng)發(fā)展的越來(lái)越復(fù)雜，操作系統(tǒng)就顯的很必要了。操作系統(tǒng)能夠有效管理越來(lái)越復(fù)雜的系統(tǒng)資源。操作系統(tǒng)能夠把硬件虛擬化，使得開發(fā)人員從繁忙的驅(qū)動(dòng)程序移植和維護(hù)中解脫出來(lái)。操作系統(tǒng)能夠提供庫(kù)函數(shù)、驅(qū)動(dòng)程序、工具集以及應(yīng)用程序11。本文采用了具有實(shí)時(shí)性特點(diǎn)操作系統(tǒng)是專門為消費(fèi)類電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)，它是微軟公司在嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)非常重要的產(chǎn)品，不但具有的32位、多線程、多任務(wù)的操作系統(tǒng)的特色，還具有較好的模塊性、多媒體功能和人機(jī)交互界面11。同時(shí)該操作系統(tǒng)還支持arm、mips等多個(gè)系列處理器的體系結(jié)構(gòu)，并具有非常完善的系統(tǒng)庫(kù)。windows ce為嵌入式市場(chǎng)重新設(shè)計(jì)，為快速建立

42、下一代智能移動(dòng)和小內(nèi)存占用的設(shè)備提供了一個(gè)健壯的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。windows ce.net具備完整的操作系統(tǒng)特性集和端對(duì)端開發(fā)環(huán)境。4.4 小結(jié)本章對(duì)電能計(jì)量裝置異常處理系統(tǒng)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、軟、硬件設(shè)計(jì)、業(yè)務(wù)流程、及功能模塊做了詳細(xì)說(shuō)明和設(shè)計(jì)，其中硬件部分重點(diǎn)給出電流信號(hào)采樣以及電壓信號(hào)的采樣電路圖。結(jié) 論電能計(jì)量裝置運(yùn)行狀態(tài)智能分析系統(tǒng)針對(duì)電能計(jì)量裝置異常問(wèn)題，分析造成這些問(wèn)題的原因及其解決方法，通過(guò)對(duì)單相、三相三線、三相四線點(diǎn)恩呢該計(jì)量裝置的分析，對(duì)常見的接線進(jìn)行歸類，同時(shí)總結(jié)了對(duì)應(yīng)錯(cuò)誤接線方式下的向量圖，總結(jié)出該錯(cuò)誤接線方式下所造成的計(jì)量影響，同時(shí)闡述了更正系數(shù)和退補(bǔ)電量

43、的計(jì)算過(guò)程，在此基礎(chǔ)上分析設(shè)計(jì)出電能計(jì)量裝置處理分析系統(tǒng)，同時(shí)可將處理結(jié)果進(jìn)行打印,存檔，查詢信息等，它的應(yīng)用能充分保證電能計(jì)量裝置計(jì)量的安全性、準(zhǔn)確性、及時(shí)性和可靠性，對(duì)于提高電能計(jì)量裝置異常處理的規(guī)范化、科學(xué)化、自動(dòng)化具有重要意義，能夠滿足廣大供電公司的基本需求。但是在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，沒(méi)能很好的分析設(shè)計(jì)系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)通信功能，在信息全球化的現(xiàn)在，本系統(tǒng)缺失該功能是一大遺憾，需要在今后的實(shí)踐過(guò)程中繼續(xù)改進(jìn)，不斷地完善本系統(tǒng)，以盡可能滿足實(shí)際的需求。參 考 文 獻(xiàn)1 張文愛，高蜀燕，邸哲清等. 基于pda的電能計(jì)量裝置異常分析系統(tǒng)j .電測(cè)儀表，2008，45 (3)：9-12.2 國(guó)家電網(wǎng)公司人力資源部.電能計(jì)量m.北京：中國(guó)電力出版社，2010:198-2023 閻士琦.電能計(jì)量裝置分析200例m.北京：中國(guó)電力出版社，2008:28-324 沙占友.高精度電能計(jì)量集成電路的原理及應(yīng)用j.國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2004 (增刊)：2-29.5 肖斌.基于s3c2410的核心工控系統(tǒng)j .電子測(cè)量技術(shù)，2007，30 (9)：129-172.6 中國(guó)電子學(xué)會(huì)成員.嵌入式軟件助理工程師認(rèn)證m.北京：