一款多功能电力仪表的设计与开发

一款多功能电力仪表的设计与开发

夏晓航

宁波三星医疗电气股份有限公司 浙江省宁波市 315031

摘要：面临着电子信息技术以及相关领域的快速发展，人们的日常生活与工作学习都发生了很大的转变。自动化、智能化技术开始不断的渗透到我们的生活中，让我们的生活变得更加的快速便捷。在这些技术飞速发展的过程中，都离不开多功能电力仪表的帮助，有了多功能仪表，才能够对各项技术用电数据进行实时的监控，更好的推动电子信息技术的发展。伴随着我国社会对于电力需求量的不断增加，我国在电力资源供应方面上越发的紧张，一旦出现电力资源的短缺，将会严重的限制我国社会经济的发展。面对传统电力仪表功能单一、精确度较低的问题，只有设计出一款多功能电力仪表，才能够更好的满足当前对于电力监测的需求，符合我国当前的发展方向。

关键词：电力仪表；多功能；设计与开发

前言

我国的电力系统在使用的过程中，必须要针对各项参数进行严格的监测，虽然我国也有专用的电表针对数据进行采集监测，但是这些专用电表仍然摆脱不了功能单一、参数单一的特征。在一定程度上也导致了我国电力系统运行自动化程度较低的现象。如果我们不能够及时的了解到电力系统中的数据信息，一旦发生故障就需要消耗大量的时间进行电力系统内部的排查，才能够寻找出故障部位进行维修。而本文章将会针对一种多功能电力仪表进行设计与开发，能够针对电压、电流、频率等多种参数进行监测，有效的增强了电力系统的可靠性和维护性，实现了我们对于电力系统的实时监控。

1. 系统设计方案及其工作原理

电力仪表的主处理芯片采用BF53的这一款DSP处理芯片，同时还采用了ARM芯片作为外围模块扩展。这样的系统整体设计方案，确保高性能的DPS处理器能够通过转换电路取得需要采样的数据信息，并且通过相关的数据信息转化完成各种参数的计算和累计显示工作。而外围的模块拓展 ARM芯片，可以自主的形成一种独立存在的处理器，主要应用于红外模块和各种协议之间的外围电路监测。在显示模块中可以采用较为清晰的LCD，四行显示界面，这样的显示界面不仅会更加的美观，让技术人员更加容易的观测到监测的数据信息，同时还能够呈现出多组参数，体现出多功能电力仪表的特点。采用对应的信息接口协议，能够更加方便快捷的实现上位机数据的传输和交换，确保电力仪表实现自动化智能抄表，有效地减少了人为抄表过程中存在的数据性干扰，提升了整体电力系统的可靠性。系统的主线路一般用来存储相应的数据和程序，并且针对其进行一系列的运算处理。在主线路中包括了BF531等三种不同的处理器，拥有着更强的运算处理能力。并且配备着键盘和LCD显示部分，能够更好的进行人机交互。通讯接口以及红外模块则实现了仪表与外界数据的交换功能。

2. 系统硬件设计方案

（一）电压电流传感器

在电力仪表的硬件系统中，传感器线路是测量系统的基础组成部分之一，只有合适的传感器线路才能够针对电压电流情况进行监测。传感器线路的工作原理是将输入的电压电流信号转化为测量系统能够处理的专有信号，最后由测量系统进行专门的统计和累加，然后再将数据信息传输给主线路处理器进行运算、通信、显示等操作使用。电力仪表一般测量的是三相交流电力参数，输入电压会在一定范围内进行较大的波动变化，所以应该选择精度更加高，线型度更加好的传感器线路。在这个过程中也可以选择有一定数据范围的电压互感器和电流互感器，这两种仪器都有着较高的精密度，一般的测量精度能够精确到毫安级，能够符合当前的电力仪表使用要求。

（二）存储器的选择

电力仪表内部对于数据信息的运算是较为庞大的，既要进行数据量的计算，还要进行多功能仪表的监控程序等多种算法。只要选择一个合适的存储器，才能够确保这些数据信息能够得到合理的运算和检测。存储器要选择一款高性能的数据存储器，配备相应的DSP接口会让系统的运行程序变得更加的简单，让系统的使用变得更加的方块便捷。在存储器的数据线和地址线中，应该确保其能够与 DSP的接口进行对应连接，这样才能够保证数据运算的正常运行。程序储存器与其他的储存器不同，应该根据其特点进行另外的选择工作，选择一些芯片容量为8M的即可，配备spi接口，就可以满足当前电力仪表处理器对于数据的存储处理需求。

（三）外部通信接口的选择

外部通信接口起到从外界进行控制电力仪表的操作功能。有很多串行通讯总线以及接口技术都已经应用于工业控制、仪器、仪表、机电一体化产品中。该电力仪表中采用RS485外部通信接口，该通讯接口的性能较为优良，能够完全胜任中远距离的传输与应用，在使用的过程中还能够进行多站互联，实现多功能仪表的使用措施。RS485有着较强的技术数据指标，整体的传输速率也是在大多数外部通讯接口中处于先进水平的，而且其进行多站互联的，最大距离可达到1200米，完全符合当前电力仪表之间的距离。RS485有着较强的高抗抗噪声差分传送，能够在连接的双交线电缆上进行节点的设计，实现多工通信。

3. 系统软件设计方案

电力仪表软件设计主要将软件系统分为业务层，接口层，硬件层三个层次。业务层的内部要保证电力仪表在工作的过程中能够实现的一部分业务功能，这些业务功能将会直接的展现在技术人员的面前，也是电力仪表数据信息成果的展现。业务层主要包括事件管理，通讯管理，显示、时间管理、计量、存储这6种。接口层则指的是电力仪表业务功能的接口支撑，想要完成不同的业务功能，就必须在接口层上进行各种相关数据的函数接口。例如存储器接口就应该包括读取存储器相关数据的接口函数。而且接口层也是与硬件层连接的重要部位之一，保证了软硬件之间的互通。硬件层则是系统硬件装置的组成，其也是需要呈现在软件框架构图中，方便各项软件针对其进行控制操作。

4. 结语

总的来说，多功能电力仪表是我国当前电力系统的重点攻克难关之一。当前的多功能电力仪表应该立足于先进的计算机技术和电力信息技术上，尽可能的在系统等各方面上进行技术性优化，采用更加先进的技术，真正的做到低成本、高性能、多功能的目的。我国的用电量开始呈现一种急速上升的趋势，只有利用更加完善的多功能电力仪表，才能够针对我国的供电系统进行实时的监测，一旦出现故障问题，也能够更好的进行维修和保养。运用更多先进的技术去完善多功能电力仪表，让我国的电力系统自动化有着更加广泛的应用前景。

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