随着国民经济的高速发展和电力系统市场化改革的推进，现代电力系统面临着诸多挑战。如建立电力公司和各个终端之间的互动平台；提高配电网络的可靠性和安全性；提高分布式电源电网兼容性等。业界普遍认为，发展智能电网是解决这些问题的必经途径。构建智能电网是一个庞大而复杂的工程，需要分布进行，而其中第一步就是建设高级计量体系。因此进行智能电表系统的设计与研究具有重要的理论和实际意义。本文首先介绍了课题的背景及研究意义、国内外智能电表系统的发展现状以及智能电表的相关标准。通过分析标准并结合我国的实际情况，采用MSP430单片机、ADE7953芯片和GPRS模块设计了智能电表系统。该系统可分为智能电表节点，网关节点和服务站节点。智能电表节点的主要功能有多参数测量、实时时钟、存储和通信功能。其中多参数测量和高精度电能计量解决了目前智能电表精度偏低和信息量单一等问题。网关节点的主要功能有数据和指令的传输，即作为各智能电表和internet网络之间的桥梁，解决了智能电表系统的实时通信的问题。第三章介绍了电能计量原理。其中首先利用电流互感器和电压互感器获得电压和电流模拟量。再通过二阶Σ-Δ式模数转换调制器实现模数转换，并结合一阶Σ-Δ调制器结构分析Σ-Δ模数转换原理最后结合AD公司出品的计量芯片ADE7953介绍了电网各主要参数的算法和计量实现。第四章介绍了将射频网络与移动通信技术相结合引入智能电表系统的通信实现方案。方案通过汇聚协议组网，并在协议中引入FDMA技术解决了由于延时失误或其他原因造成的子节点竞争而产生信道阻塞的问题。结合nRF905的载波监听功能介绍了在突发情况下子节点主动提出通信要求的通信实现方案。最后通过网关节点的GPRS模块将自组网连接到internet网络中，实现了和服务站点的通信。从而建立了由智能电表节点网关节点以及服务站节点组成的多层次网络架构。该通信实现方案不仅拓展了无线通信的距离，而且极大地提升了GPRS网络工作效率。第五章，第六章结合了低功耗思想分别设计了智能电表系统的硬件电路和软件。最后，本文对所设计的电路进行系统组装和功能测试。测试结果表明：该系统运行稳定，实时性强，计量精度高。系统不仅可以满足普通用户电能计量的基本要求，还可以通过功率因素、无功功率、过流、过压、峰值等对电网进行有效监测并进行实时的信息交互。达到了高级计量体系的要求。本论文的研究对我国智能电网的发展有一定的参考价值。