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智能电网相关技术文章基于STPM01计量芯片和P89LPC9401微控制器实现防窃电电能表的设计
不论在发达国家还是在发展中国家，窃电都是一个非常棘手的问题，每年都给供电企业造成巨大损失。现在的防窃电方法多是从管理上采取措施，用这些方法即使查出了窃电行为，也往往由于缺乏依据而无法确定处罚额，甚至有时供电企业面临无法拿出窃电证据的尴尬。只有提高电能表本身的防窃电技术，才能从根本上杜绝窃电发生。由于窃电方法千变万化，防窃电电表设计一直是电表工程师面临的严峻挑战，数字式电表的发展为解决窃电问题提供了新途径。本文介绍的单相数字式防窃电电能表采用了计量芯片STPM01和微控制器P89LPC9401，可以有效防止多种窃电行为。
STPM01计量芯片简介
STPM01是ST公司推出的第一款电能计量专用芯片，有一个电压通道和两个电流通道，可以测量有功电能、无功电能、视在电能、电网频率、电压有效值和瞬时值以及电流有效值和瞬时值。其电流传感器可以选用ROGOWSKI线圈、电流互感器或者锰铜分流器。它是一款高精度计量芯片，在5%到1，000%动态范围内，可达到0.2%。STMP01主要由两部分组成即模拟部分和数字部分，包括前值放大器、A/D转换器、带隙电压基准、调压器、DSP和SPI接口等。
图1：STPM01内部框图。
芯片上还配置了56位OTP存贮器，可以将校表数据等信息烧录到芯片上。调压器除了向内部模拟和数字电路供电外，还向外部提供3V和1.5V电源。
电压通道的差分放大器增益为4倍，其输入最大差分信号为±0.3V。电流通道除了前置放大器外，还有一个可编程放大器，两个电流通道的放大倍数可独立编程，这为电流通道选用不同的传感器提供了方便。
STPM01内部有2个有功电能寄存器，即0类有功电能和1类有功电能。0类为基波有功电能，1类为含谐波的总有功电能（FUND＝1时）。因此利用这两个寄存器可以计算出谐波电能含量。除测量和配置寄存器外片内还设有状态寄存器和模式寄存器。