隨著經濟體制改革的深入，在市場的推動下，數字電能表發展迅猛，中國目前已成為世界電能計量行業最具有活力的市場。隨著用戶用電負荷的增加，供電質量的要求也越來越高，供電部門需要了解電網質量和用戶的各種用電參數，如功率、電壓、電流、頻率等，這樣三相電能表的應用范圍得到了擴大。電能計量、電費核算及收繳的及時性和準確性已成為用電企業的重要課題。目前，電能表的抄表接口主要是485接口和紅外接口，這兩種方式逐漸不能滿足實際的需要，為此我們提出了新的抄表方案—無線抄表。無線抄表的實現是邁向配電自動化的第一步，并有助于提高電力系統用電管理的水平。

    電能計量芯片ade7758

    精度為0.5級和0.5s級的三相多功能電能表可以采用adi公司的ade7758。ade7758具有以下的功能和特性：內部集成了6路獨立的16位δ-σa/d轉換器、高性能dsp、電壓基準及溫度傳感器等電路，在1000:1動態范圍內誤差小于0.1%；提供有功、無功及視在電能、電壓、電流有效值及波形采樣等數據；三相三線/三相四線兼容；功率、相位及輸入失調可實現數字校準；在環境條件變化很大和長時間使用條件下，采用專利技術的adc及dsp仍能保證高精度；dsp內部對無功電能進行了補償；提供獨立的有功電能及無功電能脈沖輸出。這些功能特點大大減少了mcu的軟件開發工作量。基于ade7758的電能表功能框圖見圖1。

    三相電能計量設計方法

    三相電能表根據使用條件分為互感器式、直入式。對于大電流用戶，采用外接一次互感器，按標準其電流輸出為5a。三相電能表最常見的為互感器式，其互感器電流規格為1.5/6a。

    1. 三相電能計量的設計條件

    a. 電壓規格220v/380v；

    b. 電流規格為1.5/6a，即基本電表為1.5a、最大電流6a。

    圖1：基于ade7758的電能表功能框圖。

    2. 選擇ade7758作為主計量芯片，根據設計要求初步確定的條件

    a. 三相四線模式；

    b. 選用各相電能代數和模式；

    c. 三相電流輸入，最大電流為6a，輸入信號為v=200mv，保證一定的電流過載能力；

    d. 相電壓輸入為220v時，輸入信號為v=200mv，保證120%ua(額定電壓)時的計量線性度。

    3. 三相電流二次互感器選擇

    a. 1.5(6)a/5ma、20ω負載、精度0.05級，電流取樣電路參見圖2，圖中r1、r2為電流回路的取樣電阻，必須選擇誤差1%、溫度系數±100ppm/℃的精密電阻；

    b. r3、r4為輸入電阻，阻值為1kω；

    c. c1、c2為濾波電容，取樣電阻值選擇為5ω，電流取樣設計基本可以滿足至少6倍額定電流的范圍。

    4. 三相電壓回路采樣電路設計

    根據ade7758數據手冊，模擬信號的最大輸入電平為500mv，選擇在輸入幅度約1/2量程左右可保證實時的計量精度和大于120%ua時的計量精度。分壓采用電阻網絡方式，取樣電路如圖3所示，uap=180mv。

    圖2：電流取樣電路。

    5. 有功脈沖輸出校準頻率(cf)

    根據電能計量原理，對于某一相而言，cf計算公式：

    其中，c為電表脈沖常數，un為額定相電壓值(單位v)，ib為額定相電流值(單位a)。

    取c=3,200imp/kwh，將un=220v，ib=1.5a，代入公式(1)計算：fe=0.293hz。

    當ade7758的某一相的電壓電流通道的采樣達到最大電平500mv而剩下的兩相為零時，輸出的頻率大約為16khz。這樣，當電流采樣電壓uia=50mv，電壓信號采樣電壓uva=180mv時，首先確定ade7758不經過分頻和校驗時的輸出頻率為：

    對1,152/0.293取整后得到3,931，把3,931寫入ade7758的頻率輸出分頻系數的分母，分子寫入1。接