單相遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)智能電能表的設(shè)計(jì)探究與選型

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

 

摘要：傳統(tǒng)的電子式電能表和感應(yīng)式電能表不具備先進(jìn)的遠(yuǎn)程功能和分時(shí)計(jì)費(fèi)功能，只是有計(jì)量電能的功能，而且般都采用人工抄表的方法。為了解決和補(bǔ)充這種電能表的不足和缺陷本文將主要分析和研究新型的單相遠(yuǎn)程費(fèi)控智能電能表的設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞:單相；遠(yuǎn)程費(fèi)控；智能電能表；設(shè)計(jì)

 

0引言

單相遠(yuǎn)程費(fèi)控智能電能表是目前新型的種電能表它的工作原理主要是將要被測(cè)定的交流電壓和交流電流在通過(guò)很高精度的采集樣本以后便會(huì)將其傳輸?shù)綄ong的電能計(jì)量片上面同時(shí)運(yùn)用相對(duì)應(yīng)的數(shù)字化處理方法，把采集樣本變成和相關(guān)功率是正比關(guān)系的脈沖信號(hào)用此方法，可以為脈沖輸出提供便利，當(dāng)其輸出以后智能電能表的微處理器就會(huì)把所有的信號(hào)根據(jù)句具體的時(shí)段做出對(duì)應(yīng)地分時(shí)累計(jì)，從而能夠獲取不同時(shí)段的電量和電量 EEPROM將會(huì)把所有的結(jié)果保存，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和完成遠(yuǎn)程上位機(jī)的通訊功能。

 

1 單相遠(yuǎn)程費(fèi)控智能電能表應(yīng)該具備的功能

1.1應(yīng)具備計(jì)量功能  

計(jì)量功能是單相遠(yuǎn)程電能表主要的功能之除要具備正方向的功能電能的計(jì)量還要具備反方向功能電能的計(jì)量，并且還要實(shí)現(xiàn)大量?jī)?chǔ)存有關(guān)數(shù)據(jù)信息并把這些信息按照定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行組合的功能。

1.2 應(yīng)具備費(fèi)控功能  

智能電能表的費(fèi)控功能般用本地費(fèi)控和遠(yuǎn)程費(fèi)控兩種方法實(shí)現(xiàn)本地費(fèi)控通過(guò)CP卡和射頻卡些固定的介質(zhì)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程費(fèi)控通過(guò)運(yùn)用載波以及RS485些虛擬的介質(zhì)或者是遠(yuǎn)程售電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

1.3 應(yīng)具備費(fèi)率、時(shí)段還有電價(jià)功能 

智能電能表般自身都具備兩套費(fèi)率時(shí)段表在起初約定好的時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換同時(shí)，這兩套費(fèi)率都可以對(duì)四單獨(dú)的費(fèi)率實(shí)現(xiàn)支持。

1.4 應(yīng)具備認(rèn)證加密功能售電

管理系統(tǒng)在通過(guò)運(yùn)用IC卡的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能電能表的相對(duì)應(yīng)的參數(shù)設(shè)置、電費(fèi)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)信息還有向下發(fā)出遠(yuǎn)程控制指令可是在實(shí)現(xiàn)這些過(guò)程時(shí)，定要有密碼驗(yàn)證或者是ESAM模塊的認(rèn)證，運(yùn)用這種方法，就能夠很好地保證信息輸出的。

1.5 應(yīng)具備記錄事件和凍結(jié)的功能 

智能電能表應(yīng)具備記錄和凍結(jié)事件的功能，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電能表清的具體時(shí)間和大量信息的準(zhǔn)確記錄。

1.6應(yīng)具備報(bào)警和顯示的功能智能

電能表的報(bào)警功能就是指如果有特殊狀況發(fā)生，LCD可以立刻顯示出警告顯同時(shí)背光燈會(huì)裂立刻發(fā)亮智能電能表的顯示功能指的就是可以顯示目前的余額每個(gè)時(shí)間段的電能總數(shù)電流以及電壓等。

 

2 單相遠(yuǎn)程費(fèi)控智能電能表的設(shè)計(jì)方法研究

2.1 電能的計(jì)量

1）計(jì)量瞬時(shí)功率每當(dāng)電源U(T)對(duì)負(fù)載實(shí)行供電功能時(shí)在負(fù)載中就有電流IT)經(jīng)過(guò)，在某個(gè)時(shí)間T把電源作用在負(fù)載的功率稱之為瞬時(shí)功率其可由以下計(jì)算得出。

P(T)=U(T)xI(T)  (1)

相對(duì)于正弦電路而言

U(T)=Um sin(wt)  (2)

I(T)=Im sin(wt-q)  (3)

在上面的式子中，q表示的是電壓和電流之間的信號(hào)的相位差因此，可以得知，正弦電路中的瞬時(shí)功率是：P(T)Um Im sin(wt)x sin(wt-q)=Ulcosq-UIcos(2wt-q)  (4）

   2）有功功率、無(wú)功功率、視在功率計(jì)量有功概率指的是每個(gè)周期內(nèi)所有瞬時(shí)功率積分的平均數(shù)值在正線電路中讓可以用以下公式出來(lái)：P=1/Tp(t)dt=1/TUl[cosq-cos(2wt-q）dt=UIcosq (5)

智能表的有功功率經(jīng)常也就是平均功率具體來(lái)講就是電能作用在做工面時(shí)所耗損的功率同時(shí)也反映電阻耗損的那些功率電源不僅要提供非負(fù)載有功功率同時(shí)也要提供另外的個(gè)額外功率,所提供額外功率般不做功因此把它成為無(wú)功功率在正弦電路中它的定義以用下面的公式表示:Q=UIsinq（6）視在功率就是指單口兩面電壓和電流的數(shù)值乘積它的定義表示為：S=UI（7）

3）電能功率的計(jì)算要實(shí)現(xiàn)對(duì)有功概率的計(jì)算，先把電壓和電流做乘法運(yùn)算，得出瞬時(shí)功率其次依據(jù)公式(4)用積分進(jìn)行平均計(jì)算把這個(gè)計(jì)算過(guò)程可以等同為個(gè)低通濾波電路然后把功率和頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)換，同時(shí)輸出脈沖信號(hào)，做出功率的累計(jì)。

2.2 設(shè)計(jì)智能電能表的系統(tǒng)硬件

在具體進(jìn)行單相遠(yuǎn)程費(fèi)控智能電能表的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，主要運(yùn)用模塊化的方法實(shí)現(xiàn)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要有：輸出信號(hào)采樣、電能表電能計(jì)量、微控制器的設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)液晶顯示屏、紅外通信裝置、脈沖信號(hào)運(yùn)行功能、PS485通信接口設(shè)計(jì)、智能電能表電源設(shè)計(jì)和電源存儲(chǔ)等整體的電能表系統(tǒng)中控制是微處理器。

2.3 設(shè)計(jì)智能電能表的系統(tǒng)軟件

1）股設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件主程序軟件程序的主要作用是控制各微控制器，同時(shí)通過(guò)協(xié)調(diào)和控制每個(gè)不同的電路模塊，使其達(dá)到自身的功能主要有：電能表總量的分時(shí)計(jì)量、設(shè)計(jì)不同用戶用電信息的儲(chǔ)存和顯示等。

2）計(jì)系統(tǒng)軟件的初始化程序包括有：存儲(chǔ)器、指令系統(tǒng)和定時(shí)器等。

3)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存程序。主要借助 EEPROM實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存程序的設(shè)計(jì)。

 

3安科瑞AcrelCloud-3200預(yù)付費(fèi)水電云平臺(tái)

3.1 系統(tǒng)方案

系統(tǒng)為B/S架構(gòu)，主要包括前端管理網(wǎng)站和后臺(tái)集抄服務(wù)，配合公司的預(yù)付費(fèi)電表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用戶計(jì)量箱ADF300L系列，實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量和電費(fèi)管理等功能。另外可以選配遠(yuǎn)傳閥控水表組成水電體預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)，達(dá)到先交費(fèi)后用水的目的，剩余水量用完自動(dòng)關(guān)閥。