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智能電表的技術特點及應用
時間:2013-3-25 16:52:41 閱讀3509次
智能電表的技術特點及應用
一、智能電表的產生背景
  長期以來,居民用電管理收費一直采用先用電、后抄表、再付費的傳統作業方式。居民用電絕大多數實行“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。居委會或物業管理部門還需去抄取各家電表的讀數,收取各家電費。據統計,僅電力部門的抄表隊伍人數就數以萬計,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。為了適應社會的需要,保證用戶安全、合理、方便地用電,對傳統的電表和用電的管理模式進行改造, 使之符合社會發展的需要就顯得很有必要。
  過去,我國生產的交流電度表均為感應式機械電度表,多年以來,作為用電管理最重要也是最基礎的用電數據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,網絡化,電力系統大踏步現代化的今天,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,成為制約供電系統現代化管理的一大障礙。就系統的完整性而言,電力系統從發電,配電,傳輸一直到區域變電所都已基本實現了自動化管理,而唯獨用戶終端沒有,造成了系統的不完整,直接或間接的影響了系統潛能的發揮。
  正是由于以上背景,智能電度表應運而生。所謂智能電表,就是應用計算機技術,通訊技術等,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、智能電表的現狀
  目前,國內智能電度表從結構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,一般而言其設計方案是在不破壞現行計量表原有物理結構,不改變其國家計量標準的基礎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據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,并且生產工藝大大改善,不必只在原有意義上的專業電度表廠生產等優越性,現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,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。從現行技術來看主要有IC卡式,遠傳抄表式。
  1 IC卡電表收費系統
  IC卡電表收費系統的投入成本較低、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 (用戶不繼續買電,電度用完后將斷電)。IC卡表的系統功能包括預收費功能,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 包括主機,IC卡電表和IC卡三部分。IC卡電表收費系統,實
現了用電收費電子化,其技術成熟可靠,各級管理部門可以不必再為收費問題而發愁。所以,
IC卡收費系統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
于用戶終端與系統主機并沒有直接聯系,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、長期運行時穩定性好,
  體積小、重量輕、安裝方便。
  準確度高:全電子式設計,內置專用芯片,精度不受頻率、溫度、電壓,高次諧波影響。
  長壽命 :采用SMT技術,優化的電路設計,整機出廠后無需調整電路。
  功耗低:采用低功耗設計,降低電網線損。
  預購電量;IC卡傳遞數據,實現數據回讀,包括:使用總電量,剩余電量,本次購電量,總購電量,總購電次數等信息。
  儲存表常數、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。
  技術參數: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
  遠程自動抄表系統主要由電能表、采集器、集中器、數據傳輸通道、主站系統構成,現在國內的遠傳抄表系統主要有485總線和載波抄表兩種形式,載波集抄系統是利用專用芯片對用電數據進行調制解調,通過電力線進行通訊以實現集中抄表。485總線方式的數據傳輸 可靠性高,缺點是需布線,安裝較復雜,另外拉線易被人為破壞,特別是現在許多小區不允許拉明線,使這種總線方式難于施工。現在采用較多的方案 是用戶終端到數據集中器采用電力線載波通訊,數據集中器到上位機用專用電話線。遠程抄表系統一次投入成本高,實際應用中由于線路方面干攏因素多,適用于小區集中抄表,不適用于農村電網改造。
三、智能電表的原理和特點
  1、智能電表的構成和原理
  電子式智能電表,是在電子式電表的基礎上,開發面世的高科技產品,它的構成、工作原理與傳統的感應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 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轉換器所發出的脈沖個數稱之為脈沖常數,對于智能電表來說,這是一個比較重要的常數,因為A/D轉換器在單位時間內所發出脈沖數個的多少,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轉換器的設計原則,但也有些廠家生產的多用戶集中式智能電表采用多戶共用一個A/D轉換器,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,所以在選擇時應該注意。
  2、智能電表的特點
  由于采用了電子集成電路的設計,再加上具有遠傳通信功能,可以與電腦聯網并采用軟件進行控制,因此與感應式機械電表相比,智能電表不管在性能還是操作功能上都具有很大的優勢。
  (1)功耗:由于智能電表采用電子元件設計方式,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%標定電流范圍內測量的誤差為±2%,而且目前普遍應用的都是精確等級為1·0 級,誤差更小。感應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,導致感應式機械電能表越走越慢,最終誤差越來越大。 國家電網曾對感應式電表進行抽查,結果發現50%以上的感應式電表在用了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。而感應式電表的過載倍數一般僅為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,可以通過相關的通信協議與計算機進行聯網,通過編程軟件實現對硬件的控制管理。因此智能電表不僅有體積小的特點,還具有了遠傳控制、復費率、識別惡性負載、反竊電、預付費用電等功能,而且可以通過對控制軟件中不同參數的修改,來滿足對控制功能的不同要求,而這些功能對于傳統的感應式電表來說都是很難或不可能實現的。
四、結論
       智能電表系統是利用當代微機技術、數字通訊技術與計量技術,集能耗計量、數據采集、數據處理于一體,將城市居民能耗信息與綜合處理相結合的系統,使公用事業部門及物業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,既可節省人力,又可減少相關事業部門與客戶之間的糾紛,不但能提高管理部門的工作效率,也適應了現代用戶對繳費的新需求。
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