智能卡远程费控电能表原理与设计

摘要

依据远程费控电能表的功能需求与参数要求，对远程费控电能表进行设计与研究。基于智能卡的远程费控电能表实现了电能数据的主动上传，有助于主站系统依靠远程费控电能表对电能数据进行远程监控。

关键词:智能卡;智能电能表;远程费控;用电信息采集;费控策略;窄带物联网

0引言

电力行业作为我国经济发展中不可或缺的行业，其地位是十分重要的。电力企业的供电质量、服务水平以及服务方式的升级已成为电力行业发展的主要方向。随着信息化的普及，电力全覆盖、费用全控制已逐渐成为我国电力行业发展的重要目标。电力企业的计费、收费系统开始向智能化转变。中国在智能电网领域也在积极地开展与部署相关项目。中国电网以特高压电网为骨干网，各级电网进行协同，开展了“三集五大”的工作部署。我国电网行业正在加快产业转型升级，实现电能表远程费控的全覆盖。

1远程费控表的硬件原理与设计

对远程费控电能表的硬件系统展开设计时，需根据其功能进行划分。电能表的硬件架构包含信号处理模块、电能计量模块、NB－IoT通信模块和外围电路模块，远程费控电能表基本硬件架构如图2所示。这些模块由硬件电路组成，由对应的软件程序进行功能的实现。电源模块为各个子模块供电，而辅助电源则用于防止因主电源的损坏影响电能表的正常监控功能。

设计关键电路模块时，应基于远程费控电能表的基本架构。其中远程费控电能表信号处理模块主要是依赖数据采集ADC模块来进行采样。采样功能以电流采样电路为例进行说明，该电路是将各相电流进行转换，其基本原理是依靠电流互感器，将电路的一侧接地，另一侧与系统相连接来完成采样。其具体原理图如图3所示。由于对计量芯片的要求是保证2．5mA的电流幅值，因此通过该采样电路可将5A电流转换成2．5mA的电流，完成电流－电压的转换目的。

 

 

2远程费控表的软件架构设计

电能表的软件架构设计完全是依据硬件电路系统而形成的，先设计核心主程序，再依照核心主程序一次性地设计各模块的子程序，其软件架构如图3所示。

远程费控电能表的计量子程序，主要用来完成对实时时钟数据的读取以及用户端使用电量的分阶段计量。在电能计量方面，子程序要分别针对有功电能、无功电能进行计量，具有正向有功、反向有功电能计量功能，可设置、组合有功电能;而无功电能可设置成任意4个象限量之和，并可设置、组合无功电能。信号处理程序首先要求电能表使用者进行安全认证;其次依照初始化命令对电能表进行初始化工作，对电能表进行模式选择;然后启动无线通信功能，远程接收命令，并在读取芯片数据后，通过LCD将结果显示出来。远程费控电能表的计量子程序流程如图7所示。在计量费控方面，可以实现远程费控和本地费控的功能。当电能表的金额小于设定的报警金额，电能表的LCD屏会显示或者报警灯亮起，提醒用户续缴电费。

   

4安科瑞Acrel-3000WEB电能管理解决方案

用户端消耗着整个电网80%的电能，用户端智能化用电管理对用户可靠、安全、节约用电有十分重要的意义。构建智能用电服务体系，推广用户端智能仪表、智能用电管理终端等设备用电管理解决方案，实现电网与用户的双向良性互动。用户端急需解决的研究内容主要包括：先进的表计，智能楼宇、智能电器、增值服务、客户用电管理系统、需求侧管理等课题。

安科瑞Acrel-3000WEB电能管理解决方案通过对用户端用电情况进行细分和统计，以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各分项用电的使用消耗情况，便于找出高耗能点或不合理的耗能习惯，有效节约电能，为用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支撑。

1.系统架构

2.系统功能

1）实时监测

系统人机界面友好，以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态，实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数、电能等电参数信息，动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分状态，以及有关故障、告警等信号。

2）电能统计报表

系统以丰富的报表支撑计量体系的完整性。系统具备定时抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。该功能使得用电可视透明，并在用电误差偏大时可分析追溯，维护计量体系的正确性。

3）详细电参量查询

在配电一次图中，当鼠标移动到每个回路附近时，鼠标指针变为手形，鼠标单击可查看该回路详细电参量，包括三相电流、三相电压、三相总有功功率、总无功功率、总功率因数、正向有功电能，并可以查看24小时相电流趋势曲线及24小时电压趋势曲线。

4）APP支持

电力运维手机支持“监控系统”、“设备档案”、“待办事项”、“巡检记录”和“缺陷记录”五大模块，支持一次图、需量、用电量、视频、曲线、温湿度、同比、环比、电能质量、各种事件报警查询，设备档案查询、待办事件处理、巡检记录查询等。

结束语

本文设计的远程费控电能表实现了电能数据的采集、存储、计量和上传功能，为实现基于智能卡的电能表设计提供了一种新的解决方案。后续还需要进一步提高电能表数据采集的稳定性，以满足远程费控业务智能化的发展要求;在符合国家标准与规范的条件下，满足运行需求。

编辑：黄飞