随着经济体制改革的深入，在市场的推动下，数字电能表发展迅猛，中国目前已成为世界电能计量行业最具有活力的市场。随着用户用电负荷的增加，供电质量的要求也越来越高，供电部门需要了解电网质量和用户的各种用电参数，如功率、电压、电流、频率等，这样三相电能表的应用范围得到了扩大。电能计量、电费核算及收缴的及时性和准确性已成为用电企业的重要课题。目前，电能表的抄表接口主要是485接口和红外接口，这两种方式逐渐不能满足实际的需要，为此我们提出了新的抄表方案—无线抄表。无线抄表的实现是迈向配电自动化的第一步，并有助于提高电力系统用电管理的水平。

    电能计量芯片ade7758

    精度为0.5级和0.5s级的三相多功能电能表可以采用adi公司的ade7758。ade7758具有以下的功能和特性：内部集成了6路独立的16位δ-σa/d转换器、高性能dsp、电压基准及温度传感器等电路，在1000:1动态范围内误差小于0.1%；提供有功、无功及视在电能、电压、电流有效值及波形采样等数据；三相三线/三相四线兼容；功率、相位及输入失调可实现数字校准；在环境条件变化很大和长时间使用条件下，采用专利技术的adc及dsp仍能保证高精度；dsp内部对无功电能进行了补偿；提供独立的有功电能及无功电能脉冲输出。这些功能特点大大减少了mcu的软件开发工作量。基于ade7758的电能表功能框图见图1。

    三相电能计量设计方法

    三相电能表根据使用条件分为互感器式、直入式。对于大电流用户，采用外接一次互感器，按标准其电流输出为5a。三相电能表最常见的为互感器式，其互感器电流规格为1.5/6a。

    1. 三相电能计量的设计条件

    a. 电压规格220v/380v；

    b. 电流规格为1.5/6a，即基本电表为1.5a、最大电流6a。

    图1：基于ade7758的电能表功能框图。

    2. 选择ade7758作为主计量芯片，根据设计要求初步确定的条件

    a. 三相四线模式；

    b. 选用各相电能代数和模式；

    c. 三相电流输入，最大电流为6a，输入信号为v=200mv，保证一定的电流过载能力；

    d. 相电压输入为220v时，输入信号为v=200mv，保证120%ua(额定电压)时的计量线性度。

    3. 三相电流二次互感器选择

    a. 1.5(6)a/5ma、20ω负载、精度0.05级，电流取样电路参见图2，图中r1、r2为电流回路的取样电阻，必须选择误差1%、温度系数±100ppm/℃的精密电阻；

    b. r3、r4为输入电阻，阻值为1kω；

    c. c1、c2为滤波电容，取样电阻值选择为5ω，电流取样设计基本可以满足至少6倍额定电流的范围。

    4. 三相电压回路采样电路设计

    根据ade7758数据手册，模拟信号的最大输入电平为500mv，选择在输入幅度约1/2量程左右可保证实时的计量精度和大于120%ua时的计量精度。分压采用电阻网络方式，取样电路如图3所示，uap=180mv。

    图2：电流取样电路。

    5. 有功脉冲输出校准频率(cf)

    根据电能计量原理，对于某一相而言，cf计算公式：

    其中，c为电表脉冲常数，un为额定相电压值(单位v)，ib为额定相电流值(单位a)。

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

    当ade7758的某一相的电压电流通道的采样达到最大电平500mv而剩下的两相为零时，输出的频率大约为16khz。这样，当电流采样电压uia=50mv，电压信号采样电压uva=180mv时，首先确定ade7758不经过分频和校验时的输出频率为：

    对1,152/0.293取整后得到3,931，把3,931写入ade7758的频率输出分频系数的分母，分子写入1。接