單相遠(yuǎn)程預(yù)付費智能電能表的設(shè)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(yīng)式電能表不具備先進(jìn)的遠(yuǎn)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(yuǎn)程費控智能電能表的設(shè)計方法。

關(guān)鍵詞:單相；遠(yuǎn)程費控；智能電能表；設(shè)計

 

0引言

單相遠(yuǎn)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?shù)降碾娔苡嬃科厦嫱瑫r運用相對應(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把所有的信號根據(jù)句具體的時段做出對應(yīng)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(jié)果保存，同時進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和完成遠(yuǎn)程上位機的通訊功能。

 

1 單相遠(yuǎn)程費控智能電能表應(yīng)該具備的功能

1.1應(yīng)具備計量功能  

計量功能是單相遠(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(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)具備費控功能  

智能電能表的費控功能一般用本地費控和遠(yuǎn)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(zhì)實現(xiàn)遠(yuǎn)程費控通過運用載波以及RS485一些虛擬的介質(zhì)或者是遠(yuǎn)程售電系統(tǒng)實現(xiàn)。

1.3 應(yīng)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(zhuǎn)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(yīng)具備安全認(rèn)證加密功能售電

管理系統(tǒng)在通過運用IC卡的基礎(chǔ)上，可以實現(xiàn)對智能電能表的相對應(yīng)的參數(shù)設(shè)置、電費存儲、數(shù)據(jù)信息還有向下發(fā)出遠(yuǎn)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(rèn)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(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，以實現(xiàn)對電能表清的具體時間和大量信息的準(zhǔn)確記錄。

1.6應(yīng)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(shù)電流以及電壓等。

 

2 單相遠(yuǎn)程費控智能電能表的設(shè)計方法研究

2.1 電能的計量

1）計量瞬時功率每當(dāng)電源U(T)對負(fù)載實行供電功能時在負(fù)載中就有電流IT)經(jīng)過，在某一個時間T把電源作用在負(fù)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(nèi)所有瞬時功率積分的平均數(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(fù)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(shù)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(jù)公式(4)用積分進(jìn)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(jìn)行轉(zhuǎn)換，同時輸出脈沖信號，做出功率的累計。

2.2 設(shè)計智能電能表的系統(tǒng)硬件

在具體進(jìn)行單相遠(yuǎn)程費控智能電能表的硬件系統(tǒng)設(shè)計時，主要運用模塊化的方法實現(xiàn)硬件系統(tǒng)設(shè)計主要有：輸出信號采樣、電能表電能計量、微控制器的設(shè)計、設(shè)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(shè)計、智能電能表電源設(shè)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(shè)計智能電能表的系統(tǒng)軟件

1）股設(shè)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(diào)和控制每個不同的電路模塊，使其達(dá)到自身的功能主要有：電能表總量的分時計量、設(shè)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(shè)計數(shù)據(jù)儲存程序。主要借助 EEPROM實現(xiàn)數(shù)據(jù)儲存程序的設(shè)計。

 

3安科瑞AcrelCloud-3200預(yù)付費水電云平臺

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)站和后臺集抄服務(wù)，配合公司的預(yù)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(yuǎn)傳閥控水表組成水電一體預(yù)付費系統(tǒng)，達(dá)到先交費后用水的目的，剩余水量用完自動關(guān)閥。

 

 

3.2 系統(tǒng)功能

AcrelCloud-3200預(yù)付費水電云平臺由云平臺-網(wǎng)關(guān)-預(yù)付費電能表組成，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(shù)據(jù)公網(wǎng)傳輸，財務(wù)操作分散，在線支付，總部財務(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)實時上傳到云平臺，快速便捷，免去人工抄表 。

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

遠(yuǎn)程售電:財務(wù)集中管理，電量實時下發(fā)，并比對充值次數(shù)，方便快捷。

 

 

 

能耗分析:用戶和管理員都可查詢預(yù)付費表或管控表每天的用能狀況；可提供能耗分析+財務(wù)軌跡一體式綜合管理報表，包含用戶表的能耗、財務(wù)數(shù)據(jù)、能耗和財務(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實現(xiàn)在線自助充值水電費，也可以實時關(guān)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(yuǎn)程控制:可對任意一塊電表執(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)程費控智能電能表是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)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(xiàn)】

[1]劉靜.單相遠(yuǎn)程費控智能電能表的設(shè)計探究.

[2]劉詩箋.單相智能費控電能表的設(shè)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(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06