隨著電力的需求越來越大，不同時間段用電量不均衡的現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。為了合理地調(diào)控電力負(fù)荷和節(jié)約能源，電力公司已開始鼓勵使用多費率電能表。傳統(tǒng)的多費率電能表一般采用機械轉(zhuǎn)盤式計量方式，計量精度隨機械磨損而降低，時段設(shè)置單一，人工抄表勞動強度大，且偶有竊電情況發(fā)生等諸多弊端。本文給出基于AD7755電能計量芯片，電能計量準(zhǔn)確。該電能表具有分時段計量，液晶顯示，自動回抄，時段設(shè)置靈活，時間校正及時，新穎的防竊電，功耗低的特點。并對該電能表實驗測試數(shù)據(jù)進行性了誤差分析，指出電能計量中減小與消除誤差的方法。2硬件電路設(shè)計
　　
　　2.1總體結(jié)構(gòu)　
　　基于S3530A電路模塊，
　　
　　RS485總線通訊電路模塊，防竊電檢測電路模塊，總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。　
　　
　　2.2電能計量單相電能計量采用美國ADI公司的AD7755輸出端CF的脈沖進行計量，計算出電能表的累計用電量。電能與脈沖的關(guān)系為：Ｗ＝Ｍ／Ｃ，式中的Ｗ為電能，單位為千瓦時，Ｍ為脈沖累計個數(shù)，Ｃ為電表脈沖常數(shù)，選取Ｃ=1600，每千瓦時為1600個脈沖。
　　
　　2.3AT89S52的P1.4引腳來控制收發(fā)工作狀態(tài)。
　　
　　2.4串行存儲器串行存儲器采用美國XICOR公司的AT89S52可采用SPI協(xié)議總線接口相連。
　　
　　2.5時鐘電路時鐘電路采用AT89S52提供周期為1秒的中斷信號，單片機系統(tǒng)將根據(jù)該信號通過I2C通訊接口讀取當(dāng)前的時間，計算出該時刻所屬的時段，實現(xiàn)多費率電能表的分時段計量電能。該時鐘電路帶有備用鋰電池，正常工作時有電源Vcc供電，同時給3.6V鋰電池充電；當(dāng)出現(xiàn)停電時，自動切換鋰電池為時鐘電路供電，即使停電時鐘走時也準(zhǔn)確。
　　
　　2.6液晶顯示　　
　　采用HOLTEK公司AT89S52的P2.4、P2.5、P2.6分別接到它的CS片選、WR寫允許、DATA串行數(shù)據(jù)三個引腳上，來控制刷新顯示RAM緩沖區(qū)。另外應(yīng)用中，在VDD、VLCD間接一個20kΩ可調(diào)電阻，用來調(diào)節(jié)LCD顯示對比度，調(diào)節(jié)電阻，使得VDD=5V，VLCD=4V對比度較好。
　　
　　2.7防竊電檢測等　　
　　記錄電能表接線端子蓋被人為打開的次數(shù)而分析是否竊電。電能表被安裝好后將表殼打上鉛封，用戶不能私自打開電能表接線的表蓋破壞鉛封，否則屬于竊電行為。因此我們采用霍爾傳感器，檢測接線端子蓋是否被打開。如果接線端子蓋被打開，AT89S52的P1.6引腳的電平變化，就檢測到開蓋一次，記錄表的接線端子蓋被人為打開和破環(huán)的次數(shù)，判定是否有竊電發(fā)生，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有竊電現(xiàn)象時，給出報警、斷電并及時上傳到上位管理計算機。實踐證明該新穎的防竊電技術(shù)有效的防止竊電情況發(fā)生，效果較好。檢測電路框圖如圖2所示。　
　　
　　掉電保護電路，用RS485通訊端分別使用了4N35光電隔離器。通過光的耦合作用傳遞電信號，把干擾源和易受干擾的部分隔離開來，提高系統(tǒng)抗干擾的能力。
　　
　　軟件程序設(shè)計　
　　3.1軟件程序資源分配多費率單相電能表軟件程序共包括初始化及主程序，RS485異步通訊接收中斷。
　　
　　3.2程序模塊的設(shè)計　
　　電能表的工作過程主程序模塊如圖3所示，每次上電要進行初始化，初始化包括對X25045相應(yīng)的地址中。16位液晶顯示器輪流顯示時段與電能信息。若有通訊請求將采用中斷方式與上位機進行數(shù)據(jù)通訊。若停電，將執(zhí)行掉電保護程序。其它程序模塊流程圖略。
　　　
　　測試結(jié)果　　
　　該電能表在淄博貝林電子有限公司進行了誤差測試和運行試驗，上位計算機完成用電管理時段設(shè)置，設(shè)置三個費率時段，*時段00點00分點到06點30分，為谷電量時段，第二時段06點30點到22點30分，為峰電量時段，第三時段22點30點到24點00分，為平電量時段。費率時段設(shè)置由電力供電公司根據(jù)國家政策規(guī)定設(shè)定到計算機管理系統(tǒng)中，通過AD7755的匹配電阻調(diào)整到值；二是該匹配電阻阻值要求隨溫度變化阻值變化較??；三是在電能計量過程中，在時間段的切換時，計量電能的尾數(shù)部分不足0.01度的電能計入下一個時間段中，避免了不足0.01度的電能丟失而造成累計電量有誤差。
　　
　　表1標(biāo)準(zhǔn)表與被測表測量值，負(fù)荷5KW　
　　結(jié)束語　
　　多費率電能表根據(jù)不同的時段設(shè)置，實現(xiàn)電能分時計量，采用RS485串行通訊，實現(xiàn)電量自動回抄，實時校時。該電能表經(jīng)淄博貝林電子有限公司生產(chǎn)表明，設(shè)計技術(shù)新穎，計量準(zhǔn)確，走時，時段設(shè)置靈活，防竊電設(shè)計新穎，各項技術(shù)指標(biāo)均達到國家多費率電能表的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。