智能電表的技術(shù)特點及應(yīng)用
一、智能電表的產(chǎn)生背景
長期以來,居民用電管理收費一直采用先用電、后抄表、再付費的傳統(tǒng)作業(yè)方式。居民用電絕大多數(shù)實行“分表制”,即若干集中居住的家庭(一個居住單元或若干居住單元的集合)使用一個總的電表,每戶裝一個分電表,電力部門抄表員抄收總電表的電量,作為居民交付電費的依據(jù)。居委會或物業(yè)管理部門還需去抄取各家電表的讀數(shù),收取各家電費。據(jù)統(tǒng)計,僅電力部門的抄表隊伍人數(shù)就數(shù)以萬計,且人為方式弊端多,工作效率低,給管理部門造成了人力、物力、時間上的極大浪費。為了適應(yīng)社會的需要,保證用戶安全、合理、方便地用電,對傳統(tǒng)的電表和用電的管理模式進行改造, 使之符合社會發(fā)展的需要就顯得很有必要。
過去,我國生產(chǎn)的交流電度表均為感應(yīng)式機械電度表,多年以來,作為用電管理最重要也是最基礎(chǔ)的用電數(shù)據(jù)依舊不得不采用原始落后的人工抄收的方式,不但勞動強度大、效率低,而且還會存在抄表不到位、估抄、漏抄、錯抄、錯算及抄表周期長等問題,對竊電行為的防治更無從談起。在信息化,網(wǎng)絡(luò)化,電力系統(tǒng)大踏步現(xiàn)代化的今天,手工抄表更是與無人值班等高度的自動化形成了鮮明對比,成為制約供電系統(tǒng)現(xiàn)代化管理的一大障礙。就系統(tǒng)的完整性而言,電力系統(tǒng)從發(fā)電,配電,傳輸一直到區(qū)域變電所都已基本實現(xiàn)了自動化管理,而唯獨用戶終端沒有,造成了系統(tǒng)的不完整,直接或間接的影響了系統(tǒng)潛能的發(fā)揮。
正是由于以上背景,智能電度表應(yīng)運而生。所謂智能電表,就是應(yīng)用計算機技術(shù),通訊技術(shù)等,形成以智能芯片(如CPU)為核心,具有電功率計量計時、記費、與上位機通訊、用電管理等功能的電度表。
二、智能電表的現(xiàn)狀
目前,國內(nèi)智能電度表從結(jié)構(gòu)上大致可分為機電一體式和全電子式兩大類。機電一體式,即在原機械式電度表上附加一定的部件,使其完成所需功能,一般而言其設(shè)計方案是在不破壞現(xiàn)行計量表原有物理結(jié)構(gòu),不改變其國家計量標準的基礎(chǔ)上加裝傳感裝置變成在機械計度的同時亦有電脈沖輸出的智能表。全電子式則從計量到數(shù)據(jù)處理都采用以集成電路為核心的電子器件,從而取消了電表上長期使用的機械部件,與機電一體化電度表相比具有電表體積減小,可靠性增加,更加精確,耗電減少,并且生產(chǎn)工藝大大改善,不必只在原有意義上的專業(yè)電度表廠生產(chǎn)等優(yōu)越性,現(xiàn)已完全取代帶有機械部件的電度表。
電度表作為電費收取的計量依據(jù),涉及到一個抄表問題,因此有必要從電度表的抄表方式進行分類。從現(xiàn)行技術(shù)來看主要有IC卡式,遠傳抄表式。
1、 IC卡電表收費系統(tǒng)
IC卡電表收費系統(tǒng)的投入成本較低、可靠性高、使用壽命長。IC卡采用硅片(EEPROM)來存儲信息,存儲器大,壽命長。IC卡電表收費系統(tǒng)安全性高,不易仿制,收費準確,不易出錯,具有很強的加密性。采用IC卡電表收費系統(tǒng)可提高居民用電收費的管理水平,確保各級管理部門能及時收到電費 (用戶不繼續(xù)買電,電度用完后將斷電)。IC卡表的系統(tǒng)功能包括預(yù)收費功能,報警功能,斷電功能,顯示功能和加密功能。
IC卡表的整個收費系統(tǒng) 包括主機,IC卡電表和IC卡三部分。IC卡電表收費系統(tǒng),實
現(xiàn)了用電收費電子化,其技術(shù)成熟可靠,各級管理部門可以不必再為收費問題而發(fā)愁。所以,
IC卡收費系統(tǒng)在我國得到了較大范圍的推廣,是目前市場主流的用電管理方式。缺點是由
于用戶終端與系統(tǒng)主機并沒有直接聯(lián)系,用戶的用電情況只有在用戶持卡交費時才能了解
到。
IC卡表收費系統(tǒng)的特點:
具有多種防竊電功能,起動電流小、無潛動、寬負荷、低功耗,誤差曲線平直、長期運行時穩(wěn)定性好,
體積小、重量輕、安裝方便。
準確度高:全電子式設(shè)計,內(nèi)置專用芯片,精度不受頻率、溫度、電壓,高次諧波影響。
長壽命 :采用SMT技術(shù),優(yōu)化的電路設(shè)計,整機出廠后無需調(diào)整電路。
功耗低:采用低功耗設(shè)計,降低電網(wǎng)線損。
預(yù)購電量;IC卡傳遞數(shù)據(jù),實現(xiàn)數(shù)據(jù)回讀,包括:使用總電量,剩余電量,本次購電量,總購電量,總購電次數(shù)等信息。
儲存表常數(shù)、初始值、用戶編號,用戶住址、姓名等信息。
超負荷報警斷電、剩余電量報警,提醒用戶及時購電。
技術(shù)參數(shù):采用長壽命基表,延長使用周期。
精度等級為1.0級,2..0級。
2、 遠程自動抄表系統(tǒng)
遠程自動抄表系統(tǒng)主要由電能表、采集器、集中器、數(shù)據(jù)傳輸通道、主站系統(tǒng)構(gòu)成,現(xiàn)在國內(nèi)的遠傳抄表系統(tǒng)主要有485總線和載波抄表兩種形式,載波集抄系統(tǒng)是利用專用芯片對用電數(shù)據(jù)進行調(diào)制解調(diào),通過電力線進行通訊以實現(xiàn)集中抄表。485總線方式的數(shù)據(jù)傳輸 可靠性高,缺點是需布線,安裝較復(fù)雜,另外拉線易被人為破壞,特別是現(xiàn)在許多小區(qū)不允許拉明線,使這種總線方式難于施工。現(xiàn)在采用較多的方案 是用戶終端到數(shù)據(jù)集中器采用電力線載波通訊,數(shù)據(jù)集中器到上位機用專用電話線。遠程抄表系統(tǒng)一次投入成本高,實際應(yīng)用中由于線路方面干攏因素多,適用于小區(qū)集中抄表,不適用于農(nóng)村電網(wǎng)改造。
三、智能電表的原理和特點
1、智能電表的構(gòu)成和原理
電子式智能電表,是在電子式電表的基礎(chǔ)上,開發(fā)面世的高科技產(chǎn)品,它的構(gòu)成、工作原理與傳統(tǒng)的感應(yīng)式機械電能表有著很大的差別。而電子式智能電表主要是由電子元器件構(gòu) 成,其工作原理是先通過對用戶供電電壓和電流的實時采樣,再采用專用的電能表集成電路,對采樣電壓和電流信號進行處理,并轉(zhuǎn)換成與電能成正比的脈沖輸出,最后通過單片機進行處理、控制,把脈沖顯示為用電量并輸出。
通常我們把智能電表計量一度電時A/D轉(zhuǎn)換器所發(fā)出的脈沖個數(shù)稱之為脈沖常數(shù),對于智能電表來說,這是一個比較重要的常數(shù),因為A/D轉(zhuǎn)換器在單位時間內(nèi)所發(fā)出脈沖數(shù)個的多少,將直接決定著該表計量的準確度。目前智能電表大多都采用一戶一個A/D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計原則,但也有些廠家生產(chǎn)的多用戶集中式智能電表采用多戶共用一個A/D轉(zhuǎn)換器,這樣對電能的計量只能采用分時排隊來進行,勢必造成計量準確度的下降,所以在選擇時應(yīng)該注意。
2、智能電表的特點
由于采用了電子集成電路的設(shè)計,再加上具有遠傳通信功能,可以與電腦聯(lián)網(wǎng)并采用軟件進行控制,因此與感應(yīng)式機械電表相比,智能電表不管在性能還是操作功能上都具有很大的優(yōu)勢。
。1)功耗:由于智能電表采用電子元件設(shè)計方式,因此一般每塊表的功耗僅有0·6w~0·7w左右,對于多用戶集中式的智能電表,其平均到每戶的功率則更小。而一般每只感應(yīng)式機械電表的功耗為1·7w左右。
。2)精度:就表的誤差范圍而言,2·0級電子式電能表在5%~400%標定電流范圍內(nèi)測量的誤差為±2%,而且目前普遍應(yīng)用的都是精確等級為1·0 級,誤差更小。感應(yīng)式機械電表的誤差范圍則為+0·86%~-5·7%,,而且由于機械磨損這種無法克服的缺陷,導致感應(yīng)式機械電能表越走越慢,最終誤差越來越大。 國家電網(wǎng)曾對感應(yīng)式電表進行抽查,結(jié)果發(fā)現(xiàn)50%以上的感應(yīng)式電表在用了5年以后,其誤差就超過了允許的范圍。
。3)過載、工頻范圍: 智能電表的過載倍數(shù)一般能達到6~8倍,有較寬的量程。目前8~10倍率的表成正為越來越多用戶的選擇,有的甚至可以達到20倍率的寬量程。工作頻率也較寬,在40HZ~1000HZ范圍。而感應(yīng)式電表的過載倍數(shù)一般僅為4倍,且工作頻率范圍僅為45~55HZ之間。
。4)功能:智能電表由于采用了電子表技術(shù),可以通過相關(guān)的通信協(xié)議與計算機進行聯(lián)網(wǎng),通過編程軟件實現(xiàn)對硬件的控制管理。因此智能電表不僅有體積小的特點,還具有了遠傳控制、復(fù)費率、識別惡性負載、反竊電、預(yù)付費用電等功能,而且可以通過對控制軟件中不同參數(shù)的修改,來滿足對控制功能的不同要求,而這些功能對于傳統(tǒng)的感應(yīng)式電表來說都是很難或不可能實現(xiàn)的。
四、結(jié)論
智能電表系統(tǒng)是利用當代微機技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)與計量技術(shù),集能耗計量、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理于一體,將城市居民能耗信息與綜合處理相結(jié)合的系統(tǒng),使公用事業(yè)部門及物業(yè)管理部門從根本上減輕人工上門抄表的繁雜勞動,準確而便捷的收費系統(tǒng),既可節(jié)省人力,又可減少相關(guān)事業(yè)部門與客戶之間的糾紛,不但能提高管理部門的工作效率,也適應(yīng)了現(xiàn)代用戶對繳費的新需求。 |