商場智能交流配電管理系統(tǒng)的設計和應用

常明 田愛軍

[摘要]隨著現(xiàn)代化商場運營模式的發(fā)展，要求能夠對每個商戶的用電情況做到精細化控制和計量，利用ATT7026專用電能計量芯片設計的商場智能交流配電管理系統(tǒng)實現(xiàn)對商場配電系統(tǒng)輸入端電壓、電流、功率因數、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)等進行監(jiān)測，系統(tǒng)結構簡單、成本低廉，可大大提升商場的電能的精準化管理和服務。

[關鍵詞]商場配電電氣參數單片機監(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商戶租用面積收費的方式，隨著現(xiàn)代化商場運營模式的發(fā)展，要求能夠對每個商戶的用電情況做到精細化控制和計量[1]，目前采用以下兩種方法：一是為每回路配置電流、電壓等獨立儀表實現(xiàn)；二是利用智能儀表，一塊多功能儀表集測量電參數于一體，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。采用專用的電能計量芯片ATT7026和STM8S208單片機設計的商場智能交流配電管理系統(tǒng)實現(xiàn)對商場配電系統(tǒng)輸入端電壓、電流、功率因數、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)等進行監(jiān)測，通過標準通信接口實現(xiàn)計算機的集中監(jiān)控和管理，系統(tǒng)結構簡單、成本低廉，安裝及維護方便，大大提升商場的電能的精準化管理和服務。

一、系統(tǒng)組成和結構

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單片機和一塊ATT7026A計量芯片組成四個單元模塊：分別由第一單片機組成主控HMCU單元，由第二單片機STM8S208和計量芯片ATT7026A構成配電綜合監(jiān)控單元，由第三單片機組成輸出狀態(tài)監(jiān)測單元，LCD液晶顯示板和調節(jié)按鍵組成人機交互單元，系統(tǒng)組成結構圖見下圖所示：

1.主控HMCU單元：包括單片機、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STM8S208為核心，將繼電器輸出模塊、通信模塊、通信接口與人機交互單元有機的連接起來，實現(xiàn)系統(tǒng)所需要的監(jiān)測、設定和控制功能，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標準通信芯片，完成系統(tǒng)監(jiān)測參數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STM8S208，檢測采集模塊、存儲模塊、開關量模塊與通信模塊。通過ATT7026專用計量芯片實現(xiàn)計量和電量檢測，實現(xiàn)對電參數的檢測，通過計量模塊傳輸到存儲模塊，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、功率因數及頻率測量的專用數字信號處理器件。

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。標準通信接口實現(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路開關狀態(tài)監(jiān)測支路數，可根據需要擴展。

4.人機交互單元：人機交互單元包括液晶顯示模塊、調節(jié)按鍵模塊，能夠將系統(tǒng)監(jiān)測到的電壓、電流、頻率、功率因數、有功功率、有功電能等參數通過LCD屏直觀的顯示出來，并通過界面上設置的設定按鈕，設置初始化和功能參數，操作簡單，直觀，通過網絡傳輸和管理計算機通信，通過智能監(jiān)控平臺直觀現(xiàn)實商場的用電和配電狀態(tài)。

二、系統(tǒng)功能和特點

商場智能交流配電監(jiān)控系統(tǒng)，能夠對電壓、電流、功率因數、有功電能、無功電能等多種參數進行監(jiān)測，能夠保證配電系統(tǒng)正常穩(wěn)定的運行，降低了系統(tǒng)維護成本，提高了整體工作效率，在實現(xiàn)多項監(jiān)控的同時確保了系統(tǒng)的可靠性。其主要技術特性表現(xiàn)在：

1.系統(tǒng)設計采用主從結構體系、模塊化結構、擴展性強。

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

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

4.LCD液晶漢字界面顯示，操作簡單，通過上位管理計算機，構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、結論

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

參考文獻：

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

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

[3]潘永雄.《STM8S系列單片機原理與應用》[M].西安：西安電子科技大學出版社有限公司,2011-12.127