新型單相防竊電電子式電能表
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1.2 總體工作原理
MSP430F42x單相防竊電電子式電能表的工作過程程中有2個關(guān)鍵值：外部電壓（電網(wǎng)電壓、供電CT產(chǎn)生或者兩者共同起作用的電壓）和電壓有效值。當(dāng)外部電壓不存在時(shí)，電表在睡眠狀態(tài)，僅保持RTC 運(yùn)行和LCD顯示。在外部電壓存在的情況下，若電壓有效值大于電網(wǎng)電壓的最小極限值（80 V），則認(rèn)為電網(wǎng)電壓存在，電能表在正常計(jì)量狀態(tài),通過電流回路和電壓回路的實(shí)際測量值計(jì)量；若電壓有效值小于電網(wǎng)電壓的最小極限值（80 V），則認(rèn)為電網(wǎng)電壓不存在，此時(shí)進(jìn)入移除主電壓防竊電測量狀態(tài)。電壓以這個地區(qū)的額定電壓為準(zhǔn)，電流以電流回路的實(shí)際測量值為準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)量。
1.3 工作流程
電表進(jìn)入工作狀態(tài)后，在主程序中，程序循環(huán)查詢標(biāo)志，主要進(jìn)行各種判斷，判斷操作模式是否異常模式、是否等于掉電模式、是否有新的能量產(chǎn)生標(biāo)志、是否等于掉零線模式等，當(dāng)有相應(yīng)的標(biāo)志位置出現(xiàn)時(shí)，則進(jìn)行相應(yīng)的處理或進(jìn)入中斷程序。在中斷程序中，完成主要的計(jì)量工作。
2 多功能防竊電計(jì)量
多功能計(jì)量體現(xiàn)在電能表能夠?qū)崿F(xiàn)有功、無功、視在功率、功率因數(shù)、電流有效值、電壓有效值、頻率、相位等的測量。MSP430F42x單相防竊電電子式電能表很容易實(shí)現(xiàn)單相電能表以下防竊電的測量。
2.1 電流不平衡時(shí)的防竊電測量
電流不平衡的典型情況為零線接地或火線短接。為了檢測電流的不平衡，除了檢測火線的電流外，還要檢測零線的電流，因此需要2個電流傳感器；由于隔離的原因，可以在1路的電流通道上選用低成本的錳銅電阻，而另1路就必須使用成本相對較高的電流互感器。圖1即為以火線上使用電流互感器,與I1+、I1-相連接，零線上使用錳銅電阻,與I2+、I2-相連接。內(nèi)置3個獨(dú)立24位的Σ-Δ ADC的MSP430F42x進(jìn)行2個通道（火線、零線）和1個電壓通道的采樣，并在單片機(jī)內(nèi)部處理、比較2個電流通道上的電流，實(shí)現(xiàn)電流不平衡時(shí)的檢測。2個電流通道的傳感器分別選用了錳銅電阻和電流互感器，電壓通道采用電阻分壓實(shí)現(xiàn)。
2.2 電流反向時(shí)的防竊電測量
電流反向的典型情況為火線的進(jìn)出端口連接對換。通過在單片機(jī)內(nèi)部判斷測量的功率正負(fù)來檢測電流是否反向，不需要任何的輔助元件就能實(shí)現(xiàn)電流的反向檢測。同時(shí)可以預(yù)置電流反向時(shí)的處理方式，如電流反向時(shí)取功率或電能的絕對值為測量值等，實(shí)現(xiàn)電流反向的防竊電測量。
2.3 移除主電壓時(shí)的防竊電測量
典型的移除主電壓為拆除電表的零線或火線連接，使得無電壓信號進(jìn)入電表。
對這種竊電行為，可用1個低成本的電流互感器CT（圖1中的供電CT）從剩下的連接電表導(dǎo)線中流經(jīng)的電流上獲取很小的電能，經(jīng)過電源管理模塊處理，給電能表供電，使電能表實(shí)現(xiàn)防竊電測量。由于電能表成本、表殼的尺寸以及電子元器件能夠承受的最大電流的影響，選擇從電流上取電的CT是受限制的，因此，能從電流上獲取給電能表供電的電能也是受限制的，特別是當(dāng)負(fù)載電流很小時(shí)，從電流上取得的電能將不能勝任電能表的供電電源。供電部門通常希望當(dāng)負(fù)載電流大于1 A時(shí)就能實(shí)現(xiàn)電能表的防竊電測量,而且希望這個值越小越好?；谝陨弦?，需要選擇一個在移除主電壓防竊電測量時(shí)功耗很小的方案以保證能順利完成防竊電的測量。因此本設(shè)計(jì)采用MSP430F42x系列單片機(jī)，利用其超低功耗特性和豐富的模擬前端,較為容易地實(shí)現(xiàn)了移除主電壓時(shí)的防竊電測量。模擬前端的具體電路如圖3所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/173332.htm
本文介紹的單相防竊電電子式電能表實(shí)際是在正常的單相多功能、多費(fèi)率電能表上加防竊電功能，所以MSP430F42x單相防竊電電子式電能表可以是單相多功能表的形式，也可以是單相多費(fèi)率的形式以及其他電能表形式。該表投入市場以來，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，也為電力管理部門打擊竊電行為提供了更強(qiáng)有力的武器。
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