商場智能交流配電管理系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用

[摘 要]隨著現(xiàn)代化商場運(yùn)營模式的發(fā)展，要求能夠?qū)γ總€商戶的用電情況做到精細(xì)化控制和計量，利用ATT7026專用電能計量芯片設(shè)計的商場智能交流配電管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對商場配電系統(tǒng)輸入端電壓、電流、功率因數(shù)、頻率、功率、有功電能的監(jiān)測，同時對每個配電回路的（每個商戶）的輸出狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)測，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，可大大提升商場的電能的精準(zhǔn)化管理和服務(wù)。

[關(guān)鍵詞]商場配電 電氣參數(shù) 單片機(jī) 監(jiān)測控制

商場配電管理和分戶計量大多采用安裝電表或根據(jù)商戶租用面積收費(fèi)的方式，隨著現(xiàn)代化商場運(yùn)營模式的發(fā)展，要求能夠?qū)γ總€商戶的用電情況做到精細(xì)化控制和計量[1]，目前采用以下兩種方法：一是為每回路配置電流、電壓等獨(dú)立儀表實(shí)現(xiàn)；二是利用智能儀表，一塊多功能儀表集測量電參數(shù)于一體，這些方法存在可靠性差、投資成本高，用戶安裝、維修、管理不方便的缺點(diǎn)。采用專用的電能計量芯片ATT7026和STM8S208單片機(jī)設(shè)計的商場智能交流配電管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對商場配電系統(tǒng)輸入端電壓、電流、功率因數(shù)、頻率、功率、有功電能的監(jiān)測，同時對每個配電回路的（每個商戶）的輸出狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)測，通過標(biāo)準(zhǔn)通信接口實(shí)現(xiàn)計算機(jī)的集中監(jiān)控和管理，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，安裝及維護(hù)方便，大大提升商場的電能的精準(zhǔn)化管理和服務(wù)。

一、系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)提出的智能交流配電監(jiān)控系統(tǒng)整體系統(tǒng)由三塊STM8S208單片機(jī)和一塊ATT7026A計量芯片組成四個單元模塊：分別由第一單片機(jī)組成主控HMCU單元，由第二單片機(jī)STM8S208和計量芯片ATT7026A構(gòu)成配電綜合監(jiān)控單元，由第三單片機(jī)組成輸出狀態(tài)監(jiān)測單元，LCD液晶顯示板和調(diào)節(jié)按鍵組成人機(jī)交互單元，系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖見下圖所示：

1.主控HMCU單元：包括單片機(jī)、繼電器模塊、具有多個通信接口的通信模塊。主要以第一單片機(jī)STM8S208為核心，將繼電器輸出模塊、通信模塊、通信接口與人機(jī)交互單元有機(jī)的連接起來，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需要的監(jiān)測、設(shè)定和控制功能，配電綜合監(jiān)控單元及輸出監(jiān)測單元，均通過RS485通信接口與主控HMCU板連接。繼電器模塊為兩組繼電器輸出接口，通信接口采用SP485E、SP232E和SP3081E標(biāo)準(zhǔn)通信芯片，完成系統(tǒng)監(jiān)測參數(shù)和控制信息在個單元之間的傳輸及系統(tǒng)與外部的信息接口。

2.配電綜合監(jiān)控單元：包括與主控HMCU板的通信接口連接的第二單片機(jī)STM8S208，檢測采集模塊、存儲模塊、開關(guān)量模塊與通信模塊。通過ATT7026專用計量芯片實(shí)現(xiàn)計量和電量檢測，實(shí)現(xiàn)對電參數(shù)的檢測，通過計量模塊傳輸?shù)酱鎯δK，ATT7026芯片是一個高精度的電能計量芯片，適用于三相三線制或三相四線制配電系統(tǒng)，它集成了六路二階、參考電壓電路及所有功率、能量、有效值、功率因數(shù)及頻率測量的專用數(shù)字信號處理器件。

3.輸出監(jiān)測單元：輸出狀態(tài)監(jiān)測單元由第三單片機(jī)STM8S208-64及支路輸出監(jiān)測模塊TLP280-4兩部分組成，完成對配電系統(tǒng)輸出端空氣短路器分、合狀態(tài)的檢測。標(biāo)準(zhǔn)通信接口實(shí)現(xiàn)與主控HMCU板的通信連接，輸出狀態(tài)監(jiān)測模塊提供了16路與32路開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測支路數(shù)，可根據(jù)需要擴(kuò)展。

4.人機(jī)交互單元：人機(jī)交互單元包括液晶顯示模塊、調(diào)節(jié)按鍵模塊，能夠?qū)⑾到y(tǒng)監(jiān)測到的電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、有功功率、有功電能等參數(shù)通過LCD屏直觀的顯示出來，并通過界面上設(shè)置的設(shè)定按鈕，設(shè)置初始化和功能參數(shù)，操作簡單，直觀，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸和管理計算機(jī)通信，通過智能監(jiān)控平臺直觀現(xiàn)實(shí)商場的用電和配電狀態(tài)。

二、系統(tǒng)功能和特點(diǎn)

商場智能交流配電監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)﹄妷?、電流、功率因?shù)、有功電能、無功電能等多種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，能夠保證配電系統(tǒng)正常穩(wěn)定的運(yùn)行，降低了系統(tǒng)維護(hù)成本，提高了整體工作效率，在實(shí)現(xiàn)多項監(jiān)控的同時確保了系統(tǒng)的可靠性。其主要技術(shù)特性表現(xiàn)在：

1.系統(tǒng)設(shè)計采用主從結(jié)構(gòu)體系、模塊化結(jié)構(gòu)、擴(kuò)展性強(qiáng)。

2.具有測量有功參數(shù)、無功參數(shù)、電壓、電流、頻率、功率因數(shù)等多參數(shù)和計量功能；

3.空開狀態(tài)監(jiān)測模塊中提供了16路與32路開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測支路數(shù)，并可以擴(kuò)展；

4.LCD液晶漢字界面顯示，操作簡單，通過上位管理計算機(jī)，構(gòu)建商場配電智能管理平臺；

5.提供RS485、RS232與RS422三種通信接口可供用戶選擇。

三、結(jié)論

以ATT7026專用電量計量芯片設(shè)計的智能交流配電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電量參數(shù)的檢測和計量，開發(fā)的商場配電和商務(wù)大廈的智能化配電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了集中監(jiān)測和控制，改變了商場租戶的電費(fèi)計量模式，實(shí)現(xiàn)了電費(fèi)計量和管理及精準(zhǔn)化，提升了科學(xué)化管理水平和工作效率，降低了系統(tǒng)運(yùn)營成本，是目前現(xiàn)代化商場和商務(wù)大樓配電系統(tǒng)發(fā)展的方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]張宏.智能配電在現(xiàn)代商場的應(yīng)用[J].智能建筑電氣技術(shù)，2010，22-24

[2]羅璇，干敏梁.電能計量芯片ATT7026及應(yīng)用[J].中國儀器儀表，2004，45-47

[3]潘永雄.《STM8S系列單片機(jī)原理與應(yīng)用》[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社有限公司，2011-12.127