單相遠程預付費智能電能表的設計探究與選型

孟洋

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式電能表不具備先進的遠程功能和分時計費功能，只是有計量電能的功能，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程費控智能電能表的設計方法。

關鍵詞:單相；遠程費控；智能電能表；設計

 

0引言

單相遠程費控智能電能表是目新型的一種電能表它的工作原理主要是將要被測定的交流電壓和交流電流在通過很高精度的采集樣本以后便會將其傳輸到的電能計量片上面同時運用相對應的數字化處理方法，把采集樣本變成和相關功率是正比關系的脈沖信號用此方法，可以為脈沖輸出提供便利，當其輸出以后智能電能表的微處理器就會把所有的信號根據句具體的時段做出對應地分時累計，從而能夠獲取不同時段的電量和電量 EEPROM將會把所有的結果保存，同時進行數據顯示和完成遠程上位機的通訊功能。

 

1 單相遠程費控智能電能表應該具備的功能

1.1應具備計量功能  

計量功能是單相遠程電能表主要的功能之一除要具備正方向的功能電能的計量還要具備反方向功能電能的計量，并且還要實現(xiàn)大量儲存有關數據信息并把這些信息按照一定標準進行組合的功能。

1.2 應具備費控功能  

智能電能表的費控功能一般用本地費控和遠程費控兩種方法實現(xiàn)本地費控通過CP卡和射頻卡一些固定的介質實現(xiàn)遠程費控通過運用載波以及RS485一些虛擬的介質或者是遠程售電系統(tǒng)實現(xiàn)。

1.3 應具備費率、時段還有電價功能 

智能電能表一般自身都具備兩套費率時段表在起初約定好的時間，可以實現(xiàn)自動轉換同時，這兩套費率都可以對四單獨的費率實現(xiàn)支持。

1.4 應具備安全認證加密功能售電

管理系統(tǒng)在通過運用IC卡的基礎上，可以實現(xiàn)對智能電能表的相對應的參數設置、電費存儲、數據信息還有向下發(fā)出遠程控制指令可是在實現(xiàn)這些過程時，一定要有密碼驗證或者是ESAM模塊的安全認證，運用這種方法，就能夠很好地保證信息輸出的安全。

1.5 應具備記錄事件和凍結的功能 

智能電能表應具備記錄和凍結事件的功能，以實現(xiàn)對電能表清的具體時間和大量信息的準確記錄。

1.6應具備報警和顯示的功能智能

電能表的報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背光燈會裂立刻發(fā)亮智能電能表的顯示功能指的就是可以顯示目的余額每個時間段的電能總數電流以及電壓等。

 

2 單相遠程費控智能電能表的設計方法研究

2.1 電能的計量

1）計量瞬時功率每當電源U(T)對負載實行供電功能時在負載中就有電流IT)經過，在某一個時間T把電源作用在負載的功率稱之為瞬時功率其可由以下計算得出。

P(T)=U(T)xI(T)  (1)

相對于正弦電路而言

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的相位差因此，可以得知，正弦電路中的瞬時功率是：P(T)Um Im sin(wt)x sin(wt-q)=Ulcosq-UIcos(2wt-q)  (4）

   2）有功功率、無功功率、視在功率計量有功概率指的是每一個周期內所有瞬時功率積分的平均數值在正線電路中讓可以用以下公式出來：P=1/Tp(t)dt=1/TUl[cosq-cos(2wt-q）dt=UIcosq (5)

智能表的有功功率經常也就是平均功率具體來講就是電能作用在做工面時所耗損的功率同時也反映電阻耗損的那些功率電源不僅要提供非負載有功功率同時也要提供另外的一個額外功率,所提供額外功率一般不做功因此把它成為無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值乘積它的定義表示為：S=UI（7）

3）電能功率的計算要實現(xiàn)對有功概率的計算，先把電壓和電流做乘法運算，得出瞬時功率其次依據公式(4)用積分進行平均計算把這個計算過程可以等同為一個低通濾波電路然后把功率和頻率進行轉換，同時輸出脈沖信號，做出功率的累計。

2.2 設計智能電能表的系統(tǒng)硬件

在具體進行單相遠程費控智能電能表的硬件系統(tǒng)設計時，主要運用模塊化的方法實現(xiàn)硬件系統(tǒng)設計主要有：輸出信號采樣、電能表電能計量、微控制器的設計、設計液晶顯示屏、紅外通信裝置、脈沖信號安全運行功能、PS485通信接口設計、智能電能表電源設計和電源存儲等整體的電能表系統(tǒng)中控制中心是微處理器。

2.3 設計智能電能表的系統(tǒng)軟件

1）股設計系統(tǒng)軟件主程序軟件程序的主要作用是控制各微控制器，同時通過協(xié)調和控制每個不同的電路模塊，使其達到自身的功能主要有：電能表總量的分時計量、設計不同用戶用電信息的儲存和顯示等。

2）計系統(tǒng)軟件的初始化程序包括有：存儲器、指令系統(tǒng)和定時器等。

3)設計數據儲存程序。主要借助 EEPROM實現(xiàn)數據儲存程序的設計。

 

3安科瑞AcrelCloud-3200預付費水電云平臺

3.1 系統(tǒng)方案

系統(tǒng)為B/S架構，主要包括端管理網站和后臺集抄服務，配合公司的預付費電表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用戶計量箱ADF300L系列，實現(xiàn)電能計量和電費管理等功能。另外可以選配遠傳閥控水表組成水電一體預付費系統(tǒng)，達到先交費后用水的目的，剩余水量用完自動關閥。

 

 

3.2 系統(tǒng)功能

AcrelCloud-3200預付費水電云平臺由云平臺-網關-預付費電能表組成，通過通信網絡完成系統(tǒng)到表的充值、查詢、監(jiān)控、控制及短信報警等功能。

   本系統(tǒng)適用于一些大集團和大物業(yè)，往往需要將多個物業(yè)環(huán)境、分散于各地的物業(yè)集中式收費和管理，面臨著數據公網傳輸，財務操作分散，在線支付，總部財務扎口等復雜的需求。

 

遠程集中抄表：抄表信息通過網關實時上傳到云平臺，快速便捷，免去人工抄表 。

水表預付費:可是查看某區(qū)域水表的實時狀態(tài)信息，并可以進行單表或批量設置水價控閥等操作。

遠程售電:財務集中管理，電量實時下發(fā)，并比對充值次數，方便快捷。

 

 

 

能耗分析:用戶和管理員都可查詢預付費表或管控表每天的用能狀況；可提供能耗分析+財務軌跡一體式綜合管理報表，包含用戶表的能耗、財務數據、能耗和財務的期初期末值等數據。

在線支付:商戶可以通過小程序或者公眾號實現(xiàn)在線自助充值水電費，也可以實時關注商鋪用水用電情況。

短信提醒:金額不足或金額欠費提醒、電表充值到賬提醒，都可及時短信通知商戶。

 

 

遠程控制:可對任意一塊電表執(zhí)行遠程拉閘或保電等一系列遠程控制操作，方便管理。

 

 

3.3 產品選型

 

4結束語

本文介紹的單相遠程費控智能電能表是根據標準設計的，從電能的計量方法和硬件系統(tǒng)以及軟件系統(tǒng)方面做出了分析該電能表可以有效把電能計量售費管理，用電過程管理等集于一體。

 

【參考文獻】

[1]劉靜.單相遠程費控智能電能表的設計探究.

[2]劉詩箋.單相智能費控電能表的設計與實現(xiàn)[J].福建電腦，2014,22(10):153-:54,166.

[3] 安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2020.06