基于单片机的电能表接线方式智能检测

基于单片机的电能表接线方式智能检测

刘鹏1孙宏伟2杨智超2修琼2刘畅2

（1国网辽宁省电力有限公司检修分公司辽宁沈阳110000；2国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院辽宁沈阳110000）

摘要：10kV三相三线电能表有192种接线方式?现有确定错误接线的方法有人工六角图法?控制计算机检测法等，前者费时，后者投资大?所述算法采用单片机智能检测，信号取自现场电能表接线盒，成机小而轻，便于携带，成本低，效率高，只需测量4个相位差?从电压体系?电流体系各自的相位差入手，分头判别两个体系的接线种类，利用单片机的存储功能，使电压系统?电流系统建立起联系，快速判别接线方式?

关键词：单片机；电能表；接线方式；智能检测

引言

近几十年来，随着电力电子技术?微电子技术及现代控制理论的发展，中?小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的应用?单片机的电能表接线方式智能检测方式研究已然成为当前亟待解决的问题?

1单片机技术概述

1.1单片机技术的涵义

作为一种集成技术方式的单片机，可以在一个芯片上集中存放装置的处理器与部件?该芯片虽然存在外观上的不足（形态小），但是其涵盖了计算机的全部功能?为此，人们往往会应用单片机充当微型计算机?实际上，单片机的种类较多，其具备各种各样的储存空间?单片机的一个主导应用是自动化控制功能的实现?作为一种微型计算机的单片机，它的发展立足于计算机，可以被应用于控制系统的一系列环节?在操纵单片机技术的整个过程中，人工要素不可或缺?因此，很多领域都有效地应用单片机技术?在电气传动控制系统中应用单片机技术，可以实现线路控制?

1.2单片机的构造

结合单片机的作用和组成部分，能够划分其为两种基本形式的构造，即Harvar构造与Princeton构造?针对Princeton构造，能够在一个相同的存储空间中存储程序和数据?针对Harvar结构，其储存空间和存储程序都各自分开?因为控制是单片机的主导作用，具备简便的优势，所以应用单片机一般的形式是Harvar构造?

1.3单片机的应用方面

单片机技术出现后，因为其具备强大的作用?稳定便捷?小巧灵活，且具备较大的价格优势，被普遍应用于很多行业，重点涵盖电气设备行业?电子行业?通讯行业?办公自动化行业?智能控制行业?交通行业等?此外，与其他一般的集成电路进行比较，单片机的抗干扰性能优良，能够很好地适应环境，因为单片机有着一系列长处，可以完成一般集成电路难以完成的一系列工作?这确保它被普遍应用于一部分恶劣条件的工业生产过程中，提高其生产效率?

2电能表接线状态

2.1接线状态

学生接线操作时，单片机控制，使接触器KM2~KM5失电，电机绕组六条引出线经接触器常闭触头与接线端子线连接，供学生进行绕组判别与首尾端判断，并在此基础上进行接线操作?

2.2智能检测状态

学生接线完毕，通过单片机控制，使接触器KM2~KM5得电动作，接线端子排断开与电动机绕组的连接，改为接入单片机P2口?此时，由单片机通过P2口智能检测端子排接线正确与否，并进行指示与提醒?

2.3通电运行状态

在单片机检测到接线正确的前提下，控制接触器KM2~KM5恢复失电状态，KM1得电，三相交流电经KM1接入电动机，电机运行，直接验证接线结果?

3基于单片机的电能表接线方式智能检测

3.1电压体系的判别

12种电压接线，φU2只有6组可能的取值?前两组对应于TVⅠ?TVⅡ全正，没有电压互感器二次极性单个接反，每种情况又分为三种可能?后四组对应于TVⅠ正?TVⅡ反，有电压互感器二次极性单个接反，若据本文制作智能仪表，这里可以设置一盏指示灯进行声光提示?电压的接线方式判断出来以后，要与这种接线方式下c滞后24的相位φa，c滞后24的相位φc相联系?φa?φc可以事先推导出来，作为表格文件存储在单片机的RAM中，用于结合电流体系来的信息，最终判别整体接线方式?

3.2电流体系的判别

电流体系的8种组合，I与5间的相位关系?三相电网中c总是超前a120°，以a为参考相量，c处于超前的120°方位，正确相量图作为参考系?每张小图中5滞后I的相位差是一样的，长划虚线的I与5为一种组合；短划虚线的I与5为另一种组合?5滞后I的相位差为240°和60°时，I接至a，可能为+a，也可能为-a+a为一种接线方式，-a为另一种接线方式?5滞后I的相位为120°和300°时，I接至c，可能为+c，也可能为-c；+c为一种接线方式，-c为另一种接线方式?考虑到负载阻抗可能不完全对称，每一种判别留有±10°的相角偏移范围?

当I接至c时，如果是+c，那么I与c之间相位差角的绝对值φc-φI1不应大于等于90°；否则I接的是-c?因为无源电力用户的功率因数角的绝对值小于90°，不可能出现纯容性或纯感性的负载?因此5滞后I的相位为120°和300°时，作φc-φI1<90°的判别?当I接至a时，如果是+a，那么I与a之间相位差角的绝对值φc-φI5不应大于等于90°；否则I接的是-a?因此5滞后I的相位为240°和60°时，作φc-φI5<90°的判别?

3.3单片机电能表接线方式智能检测

该算法分别从电压系统?电流系统各自的相位差入手，分头判别两个系统的接线种类；利用单片机存储功能事先存储各种电压接线下相电压a?c滞后24的真实相位差ja?jc，从而实现I与c之间相位的比较；或I与a之间相位的比较，使电压?电流系统建立起联系，快速确定整体接线方式?

3.4基于PIC单片机的电能表脉冲采集设计

目前，随着电网改造的不断深入，在我国电能计量抄表领域，已经逐步实现自动化远程抄表?虽然新式智能电能表不断普及，但是，普通的电子式电能表用量仍然存在极大的保有量?设计一种能够实现电子式电能表的数字化和远程通信的电能脉冲采集器，并整合DL/T645规约，是电子式电能表向数字化转换，并兼容远程自动化抄表的最佳途径，具有较大的现实意义。基于PIC电能表脉冲采集当中，低压电力载波通信技术由于充分利用现有电力线资源，能以较低成本解决远程通信线路布置困难?维护工作量大的问题，逐渐成为电力集抄系统中的主流通信方式，是目前应用前景最广的电能表远程通信技术。

结束语

基于单片机的电能表接线方式智能检测具有如下优势：（1）安全。经过单片机判断学生的接线正确后才通过交流接触器把380V的交流电接通到电动机的绕组上。（2）智能。比起传统的实训平台，该设备检查接线的效率极高，只要一按按钮就知道线路接线是否正确，如果错误，液晶屏幕将马上显示错误的地方。（3）成本低。本实训平台采用单片机作为主控芯片，外加3组交流接触器实现状态切换，在显示模块上采用标准的液晶模块，所以该设备生产成本低，效益很好。

参考文献

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