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(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(huì)將其傳輸?shù)降碾娔苡?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一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)大量儲(chǔ)存有關(guān)數(shù)據(jù)信息并把這些信息按照一定標(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)控功能一般用本地費(fèi)控和遠(yuǎn)程費(fèi)控兩種方法實(shí)現(xiàn)本地費(fèi)控通過CP卡和射頻卡一些固定的介質(zhì)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程費(fèi)控通過運(yùn)用載波以及RS485一些虛擬的介質(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 

智能電能表一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)具備安全認(rèn)證加密功能售電

管理系統(tǒng)在通過運(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)這些過程時(shí)，一定要有密碼驗(yàn)證或者是ESAM模塊的安全認(rèn)證，運(yùn)用這種方法，就能夠很好地保證信息輸出的安全。

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，在某一個(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、無功功率、視在功率計(jì)量有功概率指的是每一個(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：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)也要提供另外的一個(gè)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(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)算過程可以等同為一個(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)安全運(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)中控制中心是微處理器。

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一體預(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。

 

 

3.2 系統(tǒng)功能

AcrelCloud-3200預(yù)付費(fèi)水電云平臺(tái)由云平臺(tái)-網(wǎng)關(guān)-預(yù)付費(fèi)電能表組成，通過通信網(wǎng)絡(luò)完成系統(tǒng)到表的充值、查詢、監(jiān)控、控制及短信報(bào)警等功能。

   本系統(tǒng)適用于一些大集團(tuán)和大物業(yè)，往往需要將多個(gè)物業(yè)環(huán)境、分散于各地的物業(yè)集中式收費(fèi)和管理，面臨著數(shù)據(jù)公網(wǎng)傳輸，財(cái)務(wù)操作分散，在線支付，總部財(cái)務(wù)扎口等復(fù)雜的需求。

 

遠(yuǎn)程集中抄表：抄表信息通過網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)上傳到云平臺(tái)，快速便捷，免去人工抄表 。

水表預(yù)付費(fèi):可是查看某區(qū)域水表的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，并可以進(jìn)行單表或批量設(shè)置水價(jià)控閥等操作。

遠(yuǎn)程售電:財(cái)務(wù)集中管理，電量實(shí)時(shí)下發(fā)，并比對(duì)充值次數(shù)，方便快捷。

 

 

 

能耗分析:用戶和管理員都可查詢預(yù)付費(fèi)表或管控表每天的用能狀況；可提供能耗分析+財(cái)務(wù)軌跡一體式綜合管理報(bào)表，包含用戶表的能耗、財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)、能耗和財(cái)務(wù)的期初期末值等數(shù)據(jù)。

在線支付:商戶可以通過小程序或者公眾號(hào)實(shí)現(xiàn)在線自助充值水電費(fèi)，也可以實(shí)時(shí)關(guān)注商鋪用水用電情況。

短信提醒:金額不足或金額欠費(fèi)提醒、電表充值到賬提醒，都可及時(shí)短信通知商戶。

 

 

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

 

 

3.3 產(chǎn)品選型

 

4結(jié)束語

本文介紹的單相遠(yuǎn)程費(fèi)控智能電能表是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，從電能的計(jì)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(jì)量售費(fèi)管理，用電過程管理等集于一體。

 

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉靜.單相遠(yuǎn)程費(fèi)控智能電能表的設(shè)計(jì)探究.

[2]劉詩箋.單相智能費(fèi)控電能表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].福建電腦，2014,22(10):153-:54,166.

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06