基于att7022计量芯片三相智能电能表计量性能探析

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1、基于ATT7022计量芯片三相智能电能表计量性能探析摘要：文章旨在探讨实际电能表校验工作中以ATT7022为计量芯片的三相智能电能表校验偏差问题。在分析电能表结构原理和电能校验原理的基础上，通过对三相智能电能表计量芯片的电能脉冲累加方式的变换以及电能表不对称组合功率的误差校验的试验，指出计量芯片的电能脉冲累积方式对电能表准确性的影响，对三相智能电能表计量芯片的实际运用及智能电能表的校验具有一定的参考意义。关键词：三相智能电能表；计量芯片；表计校验；组合功率；电能累加方式中图分类号：TM933.4文献标识码：A文章编号：1006-8937(2013)06-0017-03我国智能电网建设作为国家

2、的一项发展战略，在我国政府和电力界的高度重视和快速推进下，建设步伐在不断加快，从而也扩大了三相费控智能电能表的使用范围。三相智能电能表的计量准确与否直接影响电能的贸易结算，随着用电负荷的多样化、用电状态的复杂化、三相电能各相功率的不对称，电能表的计量性能要求也日益提高。然而，在实际工作中我们发现，部分三相四线费控智能电能表在各相功率不对称的情况下，其电能误差会产生较大偏差，但电能表计量功率与标准源输出却是一致的，说明用于校验的电能脉冲不能与实测功率一一对应。因电能脉冲是由计量芯片直接输出用于校验，可见问题出在智能电能表装载的三相智能计量芯片ATT7022±o1电能表校验基本原理电路中瞬时功率

3、p等于电压u和电流i之积，即p=uio电能表输入的电压、电流通过电压变换器和电流变换器转换后送到乘法器，乘法器完成电压和电流瞬时值的相乘，得到一个与功率p成正比的模拟信号或数字信号，即输出一个与一段时间内的平均功率成正比的直流电压U0,然后再利用电压/频率转换器，将U0转换成正比于平均功率的脉冲频率fO,频率以脉冲的形式输出用于电能表的电能校验，同时也将该频率分频，并通过一段时间内计数器的计数，显示出相应的电能值。由此可见，某时刻单位时间内的电能表输出的脉冲个数表示该时刻的平均功率，三相电能表原理如图1所示。2三相智能电能表计量性能试验鉴于实际工作中发现的三相智能电能表校验误差与实际存在偏差

4、的现象，以基于ATT7022计量芯片的三相智能电能表做为试验对象，通过试验结果及数据分析，以验证电能表计量芯片ATT7022三相电能计量方式对智能电能表计校验的影响。2.1计量芯片计量特性介绍采用三相电能计量专用芯片ATT7022可设计一种低成本、高精度、多功能、复费率三相电能表。本次试验对象是专为三相四线系统设计的电能表，其采用ATT7022外加MCU设计，该设计方法不失为一种高精度、低成本电能测量的解决方案。ATT7022内部包含六路模数转换器(ADC),—个基准电压源，一个串行通信接口以及用于三相电能参数测量的数字信号处理器。ATT7022可以直接输出有功、无功电能脉冲。由于ATT70

5、22具有强大的数字信号处理能力，内部提供所有计量相关的算法实现，所以外加微处理器除完成通讯工作外，无需进行任何计量运算。2.2三相智能电能计量芯片的功率脉冲累加原理三相电能平均功率转换为电能脉冲信号的累加方式有两种，三相电能以代数和或以绝对值方式累加。ATT7022芯片针对三相电能表，功率转换成脉冲具有两种方式：绝对值累加方式及代数和累加方式，两种方式的数学表示如下：三相四线电路的瞬时功率为各相瞬时功率的代数和：■(1)平均功率为：■(2)其中，■为各相相位差。三相四线电路的瞬时功率为各相瞬时功率的绝对值和：■(3)平均功率：■(4)其中，■为各相相位差。ATT7022芯片将得到的功率与时间

6、进行积分，得到电能量值，再经过芯片集成的电压/频率转换器将电能量转换成相对应的脉冲个数，从芯片特定管脚输出,直接可用于表计的校验。2.3三相智能电能表组合功率和误差校验试验当三相四线电压、电流输出一致时，电能表各相功率的方向及组合得到的总功率与各相电压、电流相位差有关。为了验证准确的功率变化对误差影响情况，模拟实际用电运行时电能表可能的状态，为了保证试验受干扰的因素尽量小，试验中保持电压电流一致的情况下，通过改变电能表各相电压电流相位差来得到各个方向的功率值，即可得到各组合功率下的电能误差校验情况。选取四台基于ATT7022计量芯片的三相四线费控智能电能表，其电压、电流规格为3X57.7/1

7、00V、3X1.5(6)A,计量等级为有功1级。根据《JJG596-1999电子式电能表检定规程》试验要求，试验前检定合格。将电能表同时装载于三相电能表检定装置上，进行基本误差试验，标准源向被检电能表输出电压57.7V、电流3Ao保持各相电压相位不变，电流相位做如表1和表2所示改变，使电能表各相上的电压电流相位差产生变化，相应的电能功率也产生变化，从而得到不同功率下的电能表基本误差值，试验结果如表1和表2所示