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方案簡(jiǎn)介
基于國家電網(wǎng)的單相智能物聯(lián)電能表符合國際法制計量組織的IR46標準要求，把電能計量功能與管理功能分開(kāi)，計量單元程序固化后不能更改，管理單元功能程序可以進(jìn)行自升級，并且管理模塊的損壞不影響到計量單元的正常運行。
智能物聯(lián)網(wǎng)表以前采用單芯SOC方案，成本高，不利于推廣普及。國家電網(wǎng)最近一次物聯(lián)電能表招標明確提出物聯(lián)電能表招標限價(jià)的要求，降低物聯(lián)電能表的成本是各表廠(chǎng)迫在眉睫的課題。本方案采用銳能微公司的單片機RN8611和計量芯片RN820
9D，計量與控制MCU分離，降低成本提高性能。其技術(shù)指標符合國家電網(wǎng)公司發(fā)布的《Q/GDW 10364-2020 單相智能電能表技術(shù)規范》和《Q/GDW 10365-2020智能電能表信息交換安全認證技術(shù)規范》。
單相基表主要功能：
電能計量功能
具有正向、反向有功電能量，正向、反向諧波電能量，正向、反向基波電能量和四象限無(wú)功電能量計量功能。
法制時(shí)鐘功能
采用具有溫度補償功能的內置硬件時(shí)鐘電路，內部時(shí)鐘輸出頻率為 1Hz；具有日歷、計時(shí)、閏年自動(dòng)轉換功能；支持普通校時(shí)和廣播校時(shí)。
分鐘凍結功能
正向、反向有功總電能，電壓、電流、頻率、有功功率、無(wú)功功率、一分鐘平均有功功率、一分鐘平均無(wú)功功率、功率因數按 1min間隔至少應保存 1年。正向、反向基波總電能，正向、反向諧波總電能，四象限無(wú)功電能按15min間隔至少應保存 1年。凍結內容中電能量配置為 6位小數電能。
事件記錄功能
a）記錄普通校時(shí)總次數以及最近 10次校時(shí)前后的時(shí)刻;
b）記錄廣播校時(shí)總次數以及最近 100次校時(shí)前后的時(shí)刻；
c）記錄管理模組插拔總次數，最近 10次插拔發(fā)生時(shí)刻、結束時(shí)刻及對應的電能量數據等信息；
d）記錄管理模組軟件在線(xiàn)升級的總次數，以及最近 10 次升級前版本信息、升級后版本信息、升級結果及對應的電能量數據等信息；
e）記錄開(kāi)端鈕蓋總次數，最近 10 次開(kāi)端鈕蓋事件的發(fā)生、結束時(shí)刻以及開(kāi)端鈕蓋發(fā)生時(shí)刻的電能量數據，停電期間，電能表只記錄最早的一次開(kāi)端鈕蓋事件；
f） 記錄開(kāi)表蓋總次數，最近 10 次開(kāi)表蓋事件的發(fā)生、結束時(shí)刻以及開(kāi)表蓋發(fā)生時(shí)刻的電能量數據，停電期間，電能表只記錄最早的一次開(kāi)表蓋事件；
g）記錄計量模組掉電總次數，最近 100次掉電事件的發(fā)生、結束時(shí)刻；
h）永久記錄電能表清零事件的發(fā)生時(shí)刻及清零時(shí)的電能量數據。
與管理模組同步通信功能
a）上電后計量模組應在 3s內配置好通信接口，處于通信接收狀態(tài)等待接收數據；
b）計量模組與管理模組采用SPI通信，管理模組為主，計量模組為從，SPI通信支持最大2000字節的數據幀大??；
c）計量模組SPI 具備不低于2Mbps的通信能力；
d）計量模組與管理模組之間的數據交互支持 DL/T 698.45 協(xié)議。
與管理模組異步通信的功能
a）接口通信速率為115200bps，電能表在上電8s內應能夠進(jìn)行通信；
b）計量模組與管理模組異步通信時(shí)，管理模組為主，計量模組為從，計量模組與管理模組內部通信命令以外的通信均通過(guò)此通信接口；
c）接口通信應支持 DL/T698.45協(xié)議。
信號輸出功能
a）所有信號的輸出不可關(guān)閉，信號輸出不應受到管理模組故障影響；
b）電能脈沖：應具備與所計量的電能量成正比的有功脈沖、無(wú)功脈沖、正向諧波有功脈沖、反向諧波有功脈沖輸出；
c）其它脈沖：應具備法制時(shí)鐘信號、復位信號、掉電信號輸出，時(shí)鐘信號輸出為秒脈沖。
RN8611產(chǎn)品特點(diǎn):
集成度 | 32bit ARM MO CPU + 最大 512KB FLash/100KB SRAM+獨立供電硬件溫補 RTC+ LCD 控制器。 |
工作電壓電壓 | 2.3V~5.5V 電壓范圍保證 CPU 正常工作； 2.5V~5.5V 電壓范圍保證 RTC 溫補正常； 1.8V~5.5V 電壓范圍萬(wàn)年歷計時(shí)正常。 |
運行時(shí)鐘 | 32.768KHz 單晶振和 32.768KHz 晶振+外部高頻晶振條件下，CPU 最高工作頻率都可達到 29.4912MHz; 內部高頻 RCH 最高可工作在 29.5Mhz 下，全溫度范圍可保證士1%精度，可用作備份時(shí)鐘。 |
低功耗 | CPU 子系統工作在 32.768KHz 下功耗優(yōu)于 18 uA; 休眠模式下芯片整體功耗約為 7μA(RTC 自動(dòng)溫補:ram 保持; CPU 及數字外設不掉電;中斷喚醒); VBAT 域功耗典值約為 1.8 uA； 開(kāi)啟溫補時(shí)間約為 2ms，溫度典型功耗 250 A，如果 30 秒開(kāi)啟一次，平均功耗為0.016μA; LCD 功耗約為 5uA，常顯芯片整體功耗 13uA (電阻串分壓模式，含 6COM 顯示屏 功耗); LCD 功耗約為 10uA，常顯芯片整體功耗 18uA (電荷泵模式，含 8COM 顯示屏功耗) 。 |
高性能RTC | RTC 在全溫度范圍 (-40 度~85 度) 內秒脈沖誤差<5ppm，最小校正刻度為 0.0339ppm; 硬件自動(dòng)溫補，滿(mǎn)足標準要求的精度和功耗，溫補不需要 CPU 參與； 溫度傳感器: -25C~70°C范圍內測溫精度為+/-1 °C; 萬(wàn)年歷及自動(dòng)溫補電路獨立使用VBAT引腳供電。 |
RN8611內部框圖：
RN8209D芯片特性:
采樣通道 | 三路ΣΔ(Sigma-Delta)ADC，分別為電壓通道、電流通道A、電流通道B |
通道增益 | IA通道PGA支持 4、8、12、16(缺省)、24、32 倍; B通道 和U通道 PGA 支持1、2、4 倍 |
電能精度 | 火線(xiàn)(A 路)有功計量性能，在 20000:1 動(dòng)態(tài)范圍內，非線(xiàn)性誤差<0.1% 火線(xiàn)無(wú)功計量性能，在 20000:1 動(dòng)態(tài)范圍內，非線(xiàn)性誤差<0.1% |
有效值精度 | 提供三路有效值測量，IA 通道在 2000:1 動(dòng)態(tài)范圍內，非線(xiàn)性誤差<0.1%; IB 和U通道在 1000:1 動(dòng)態(tài)范圍內，非線(xiàn)性誤差<0.1% |
功率脈沖 | 提供火線(xiàn)、零線(xiàn)(B 路)兩路無(wú)功功率脈沖輸出，支持雙路無(wú)功功率 提供一路脈沖頻率發(fā)生器，可用于對用戶(hù)自定義功率進(jìn)行電能量累加積分 提供三路 ADC 的瞬時(shí)采樣值，支持瞬時(shí)采樣值更新中斷 |
