商场智能交流配电管理系统的设计和应用

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[摘　要]随着现代化商场运营模式的发展，要求能够对每个商户的用电情况做到精细化控制和计量，利用ATT7026专用电能计量芯片设计的商场智能交流配电管理系统实现对商场配电系统输入端电压、电流、功率因数、频率、功率、有功电能的监测，同时对每个配电回路的（每个商户）的输出状态等进行监测，系统结构简单、成本低廉，可大大提升商场的电能的精准化管理和服务。

[关键词]商场配电　电气参数　单片机　监测控制

商场配电管理和分户计量大多采用安装电表或根据商户租用面积收费的方式，随着现代化商场运营模式的发展，要求能够对每个商户的用电情况做到精细化控制和计量[1]，目前采用以下两种方法：一是为每回路配置电流、电压等独立仪表实现；二是利用智能仪表，一块多功能仪表集测量电参数于一体，这些方法存在可靠性差、投资成本高，用户安装、维修、管理不方便的缺点。采用专用的电能计量芯片ATT7026和STM8S208单片机设计的商场智能交流配电管理系统实现对商场配电系统输入端电压、电流、功率因数、频率、功率、有功电能的监测，同时对每个配电回路的（每个商户）的输出状态等进行监测，通过标准通信接口实现计算机的集中监控和管理，系统结构简单、成本低廉，安装及维护方便，大大提升商场的电能的精准化管理和服务。

一、系统组成和结构

本系统提出的智能交流配电监控系统整体系统由三块STM8S208单片机和一块ATT7026A计量芯片组成四个单元模块：分别由第一单片机组成主控HMCU单元，由第二单片机STM8S208和计量芯片ATT7026A构成配电综合监控单元，由第三单片机组成输出状态监测单元，LCD液晶显示板和调节按键组成人机交互单元，系统组成结构图见下图所示：

1.主控HMCU单元：包括单片机、继电器模块、具有多个通信接口的通信模块。主要以第一单片机STM8S208为核心，将继电器输出模块、通信模块、通信接口与人机交互单元有机的连接起来，实现系统所需要的监测、设定和控制功能，配电综合监控单元及输出监测单元，均通过RS485通信接口与主控HMCU板连接。继电器模块为两组继电器输出接口，通信接口采用SP485E、SP232E和SP3081E标准通信芯片，完成系统监测参数和控制信息在个单元之间的传输及系统与外部的信息接口。

2.配电综合监控单元：包括与主控HMCU板的通信接口连接的第二单片机STM8S208，检测采集模块、存储模块、开关量模块与通信模块。通过ATT7026专用计量芯片实现计量和电量检测，实现对电参数的检测，通过计量模块传输到存储模块，ATT7026芯片是一个高精度的电能计量芯片，适用于三相三线制或三相四线制配电系统，它集成了六路二阶、参考电压电路及所有功率、能量、有效值、功率因数及频率测量的专用数字信号处理器件。

3.输出监测单元：输出状态监测单元由第三单片机STM8S208-64及支路输出监测模块TLP280-4两部分组成，完成对配电系统输出端空气短路器分、合状态的检测。标准通信接口实现与主控HMCU板的通信连接，输出状态监测模块提供了16路与32路开关状态监测支路数，可根据需要扩展。

4.人机交互单元：人机交互单元包括液晶显示模块、调节按键模块，能够将系统监测到的电压、电流、频率、功率因数、有功功率、有功电能等参数通过LCD屏直观的显示出来，并通过界面上设置的设定按钮，设置初始化和功能参数，操作简单，直观，通过网络传输和管理计算机通信，通过智能监控平台直观现实商场的用电和配电状态。

二、系统功能和特点

商场智能交流配电监控系统，能够对电压、电流、功率因数、有功电能、无功电能等多种参数进行监测，能够保证配电系统正常稳定的运行，降低了系统维护成本，提高了整体工作效率，在实现多项监控的同时确保了系统的可靠性。其主要技术特性表现在：

1.系统设计采用主从结构体系、模块化结构、扩展性强。

2.具有测量有功参数、无功参数、电压、电流、频率、功率因数等多参数和计量功能；

3.空开状态监测模块中提供了16路与32路开关状态监测支路数，并可以扩展；

4.LCD液晶汉字界面显示，操作简单，通过上位管理计算机，构建商场配电智能管理平台；

5.提供RS485、RS232与RS422三种通信接口可供用户选择。

三、结论

以ATT7026专用电量计量芯片设计的智能交流配电系统，实现电量参数的检测和计量，开发的商场配电和商务大厦的智能化配电系统，实现了集中监测和控制，改变了商场租户的电费计量模式，实现了电费计量和管理及精准化，提升了科学化管理水平和工作效率，降低了系统运营成本，是目前现代化商场和商务大楼配电系统发展的方向。

参考文献：

[1]张宏.智能配电在现代商场的应用[J].智能建筑电气技术,2010，22-24

[2]罗璇，干敏梁.电能计量芯片ATT7026及应用[J].中国仪器仪表，2004，45-47

[3]潘永雄.《STM8S系列单片机原理与应用》[M].西安：西安电子科技大学出版社有限公司,2011-12.127