具有互操作性的多功能电能表设计与实现

《具有互操作性的多功能电能表设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、湖南大学硕士学位论文具有互操作性的多功能电能表设计与实现姓名：童嵘申请学位级别：硕士专业：电子与通信工程指导教师：彭敏放;张忠怀20081110工程硕上学位论文摘要电能表是电网中非常重要的仪器，在发电侧、各级关口、各种台区以及用户侧均安装有各种类型的电能表，对电能计量与管理、负荷监测与控制、远方抄表与计费、配网自动化及供电可靠性等具有举足轻重的作用。但由于现有电能表由不同部门管理，生产制造产商繁多，采用的通讯协议五花)kf-J，给统一组网带来了不便。目前各级电力公司力图统一电网中电能表的通讯协议，但由于各种原因进展缓慢，而且都是基于DL／T645．1997

2、的传统通讯协议的修订和增补，具有互操作性的通讯协议的研究和运用还处于探索阶段。本文致力于具有互操作性的通讯协议DLMS／COSEM在智能仪表中的应用，在充分吸收国内外电子技术、计算机技术、通讯技术等领域最新研究成果的基础上，对DLMS／COSEM在多功能电能表中的应用及其实现进行了深入研究。文中对DLMS／COSEM规范以及国内多功能电能表的现状等进行了详尽的探讨，分析了现有各种电能表通讯协议的特点和局限性，继而提出使用具有互操作性的通讯协议来解决各种智能仪表的组网问题，而由IEC制定的DLMS／COSEM规范则是本文推荐使用的通讯协议。同时，吸收国内外电

3、能表设计的最新研究成果，使用一片MCU实现了多功能电能表的所有计量和管理功能，改进了传统的管理MCU与计量MCU的双MCU设计方式。该设计使用国产三相一片式计量芯片，在保证计量精度的前提下大大降低了产品成本，并且解决了三片单相计量芯片在现场负荷变化大的情况下进行表计校验容易出现误差超差的问题。基于以上研究，成功研制了一款具有互操作性的多功能电能表，并且通过了权威机构的相关测试，证明了该设计的有效性和可行性，从而为具有互操作性的通讯协议在国内的应用提供了一款具有自主知识产权的多功能电能表。关键词：电能表；互操作性；通讯协议；DLMS／COSEM规范具有互操作

4、性的多功能电能表设计与实现插图索引图2．1IEC62056标准体系在通信模型中的位置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7图2。2COSEM3．层C．O情况下的协议层服务⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10图2．3MAC子层的帧格式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。10图2．4建立数据链路连接的数据链路(LLC)服务⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．13图2．5断开数据链路连接的数据链路服务⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14图2．6逻辑链路控制子层协议数据帧格式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14图2．7BER编码格式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

5、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯16图2．8TAG编码定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯16图2．9OBIS码结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。20图2．10接口类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．21图2．1l测量滑差式需量寄存器时的属性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．22图3．1电能表硬件单元组成方框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．27图3．2ATT7022B的内部结构框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯30图3．3ATT7022B管脚功能分布图⋯⋯

6、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．30图3．4电压采样电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3l图3．5电流采样电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31图3．6ATT7022B的外部接线图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32图3．7HTl623内部框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯34图3．8RS485接口电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．36图3．9红外发射中串行信号的调制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯36图4．1模块化表层次结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

7、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．39图4．2程序接口函数示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯39图4．3功能模块灵活性设计思想⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．40图4．4液晶全屏显示⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51图4．5三套显示之间的切换关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯52图4．6滑差数=1时的属性(区间式需量)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯52图4．7滑差数=3时的属性(滑差式需量)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。53图4．8正向有功电能的计算方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

8、⋯⋯。55图4．9电量备份流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯