一種非接觸式單相費控智能電表的設(shè)計 - 全文

　　傳統(tǒng)的單相電能表解決方案主要是采用8位單片機作為主控芯片，但隨著智能電能表標準的日益提高，傳統(tǒng)的解決方案在硬件資源利用和軟件設(shè)計上已經(jīng)受到限制。本文采用NXP公司32位LPC1100系列Cortex-M0微控制器作為主控芯片，實現(xiàn)非接觸式單相費控智能電表的設(shè)計。LPC1100系列微控制器具有豐富的外設(shè)資源和高性能的運算處理能力，提高了硬件和軟件的設(shè)計靈活性，是國網(wǎng)單相表設(shè)計的理想選擇。 該方案中本地費控采用非接觸式卡實現(xiàn)，符合國網(wǎng)公司關(guān)于信息交換的安全技術(shù)規(guī)范。

　　國網(wǎng)單相表DDS-GW解決方案采用NXP公司低功耗LPC1100系列Cortex-M0微控制器作為主控芯片，完全按照國家電網(wǎng)公司智能電表系列標準設(shè)計，滿足《智能電能表功能規(guī)范》，集合了計量、本地費控、零線防竊電、瞬時/約定/定時/日凍結(jié)，事件記錄等多種功能，具有RS485通信接口和紅外通信接口。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　國網(wǎng)單相表DDS-GW采用恩智浦公司的32位Cortex-M0微控制器LPC1100作為主控芯片，外加計量單元、費控、RS485、紅外通信、數(shù)據(jù)存儲、LCD顯示等功能模塊組成。國網(wǎng)單相表的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。

　　方案優(yōu)勢

　　高性能Cortex-M0處理器——電力行業(yè)量身定制

　　傳統(tǒng)的單相電能表解決方案主要是采用8位單片機作為主控芯片，但隨著智能電能表標準的日益提高，傳統(tǒng)的解決方案在硬件資源利用和軟件設(shè)計上將受到限制。國網(wǎng)單相表DDS-GW采用NXP公司32位LPC1100系列Cortex-M0微控制器作為主控芯片。該微控制器是NXP公司為電力行業(yè)單相表量身定制，它基于Cortex-M0內(nèi)核，主頻時鐘高達50MHz，具有3路串口、1路I2C接口、1路SPI接口和128K片內(nèi)Flash，支持睡眠、深度睡眠、深度掉電3種低功耗模式。 LPC1100系列微控制器具有豐富的外設(shè)資源和高性能的運算處理能力，提高了硬件和軟件的設(shè)計靈活性，是國網(wǎng)單相表設(shè)計的理想選擇。

　　費控功能：RC522讀卡模塊

　　MF RC522是NXP公司針對“三表”［1］應(yīng)用推出的一款低電壓、低成本、體積小的非接觸式讀寫卡芯片，支持ISO/IEC1443 TypeA（通信速率212kbit/s和424kbit/s）和MIFARE?通信協(xié)議。MF RC522集成有SPI、I2C和UART多種通信接口，便于MCU編程控制。 ［1］是指電表、水表、氣表。

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　　技術(shù)規(guī)格

　　技術(shù)標準

　　其性能指標符合GB/T 17215.321-2008《交流電測量設(shè)備 特殊要求 第21部分：靜止式有功電能表（1級和2級）》的要求；

　　通訊規(guī)約符合 DL/T 645-2007《多功能電能表通信規(guī)約》；

　　符合國網(wǎng)公司Q／GDW 354-2009、Q／GDW 355-2009、Q／GDW 364-2009、Q／GDW 365-2009等系列企業(yè)標準。

　　基本功能和特點

　　電能計量功能：計量正向有功電能、反向有功電能、組合有功電能；

　　分時計量功能：可計量總、尖、峰、平、谷電量；

　　具有復(fù)費率電價、階梯電價多種電價功能；

　　凍結(jié)功能：支持瞬時凍結(jié)、定時凍結(jié)、整點凍結(jié)、日凍結(jié)等凍結(jié)方式的有功電量及有功功率的數(shù)據(jù)凍結(jié)；支持時區(qū)表切換、時段表切換、階梯電價表切換；

　　費控功能：具有可對用電用戶進行開關(guān)電閘的本地費控功能。設(shè)有報警金額和透支門限金額。在達到報警金額或透支門限金額，電能表應(yīng)能以聲、光或其他方式提醒用戶或是控制負荷開關(guān)中斷供電。當電能表確認續(xù)交電費信息后，才能允許合閘恢復(fù)供電；

　　費控開關(guān)在最大電流60A以內(nèi)為內(nèi)控方式、最大電流60A以上的為外控方式；

　　本地費控采用非接觸式卡實現(xiàn)，符合國網(wǎng)公司關(guān)于信息交換的安全技術(shù)規(guī)范；

　　有多種事件記錄功能：掉電記錄、編程記錄、校時記錄、開蓋記錄、電表清零記錄、拉合閘記錄、購電記錄等保證電能表的安全和事件的可追溯；

　　報警功能：支持LED、蜂鳴器及LCD顯示報警；

　　顯示功能：電能表可通過自動輪顯和手動按鍵顯示的方式在液晶顯示屏上顯示多種信息，顯示信息多，內(nèi)容豐富；

　　密碼閉鎖功能：累計3次密碼輸入錯誤，電表將自動閉鎖，密碼鎖定后24小時自動解鎖；停電喚醒功能：支持顯示按鍵、開表蓋及非接觸式卡插入等喚醒方式；

　　具有零線防竊電功能；

　　有多種通訊接口：有RS485、紅外。

　　實物圖片

　　國網(wǎng)單相表的測試板DDS-GW V1.00 Demo如下圖所示。