試析預(yù)付費(fèi)IC卡電能表的校驗(yàn)裝置及其方法

摘 要：傳統(tǒng)抄表收費(fèi)的模式已經(jīng)不能夠很好的促使電力事業(yè)發(fā)展，因此，預(yù)付費(fèi)IC卡的出現(xiàn)是必要的，也是必然的。電能表的逐漸發(fā)展也要求著電能表校驗(yàn)裝置不斷的更新發(fā)展。本文主要討論預(yù)付費(fèi)IC卡電能表校驗(yàn)裝置及其實(shí)現(xiàn)方法，簡(jiǎn)單闡述其控制方案，以及如何保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確，基于此提高其檢測(cè)的效率。

關(guān)鍵詞：預(yù)付費(fèi)；IC卡電能表；校驗(yàn)裝置

中圖分類號(hào)：TM933.22+7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 預(yù)付費(fèi)IC卡校驗(yàn)裝置的發(fā)展現(xiàn)狀

目前使用的校驗(yàn)裝置為“程控式”。是在“電子式”基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了操作程控化，最終達(dá)到了自動(dòng)化。也就是說只需要事先置入相應(yīng)的參數(shù)，進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作既可以完成整個(gè)的校驗(yàn)過程，具有極高的使用價(jià)值。

由于電能表不僅僅為其本身，更是增加了額外的CPU卡和讀寫卡的設(shè)備，使得系統(tǒng)復(fù)雜度增加，尤其是其卡上的信息更是關(guān)系了用戶的結(jié)算信息，因此，為避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失，也為保證電表與電網(wǎng)公司的系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)的進(jìn)行交換，則必須對(duì)電能表的預(yù)付費(fèi)功能進(jìn)行定期的，專業(yè)的檢測(cè)。智能電能表的費(fèi)控功能包含許多的的子功能。首先要由上位機(jī)對(duì)讀寫卡器進(jìn)行控制來(lái)發(fā)行具有具體功能的IC卡，由檢測(cè)員將IC卡插入讀卡卡槽進(jìn)行判斷讀卡是否成功。讀卡成功后利用通信信道對(duì)電能表進(jìn)行操作，來(lái)判斷是否設(shè)置成功，最后檢測(cè)員需要將IC卡插回讀寫卡器，再又上位機(jī)來(lái)檢測(cè)器反寫數(shù)據(jù)是否正確。這使得檢測(cè)非常的繁瑣，但新型的檢測(cè)裝置克服了這繁瑣的過程。

2 檢測(cè)裝置

自動(dòng)的檢測(cè)裝置包括了檢測(cè)軟件，程控電源，發(fā)卡模擬系統(tǒng)，插卡模擬系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)電能表，繼電器狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)。

程控電源為電能表提供負(fù)載功率，為電能表檢測(cè)提供參照條件。標(biāo)準(zhǔn)電能表為被校表的參考標(biāo)準(zhǔn)，通過與標(biāo)準(zhǔn)電能表的比較來(lái)得到相對(duì)誤差。發(fā)卡模擬系統(tǒng)是用來(lái)制作各種功能卡的設(shè)備。插卡模擬系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)的關(guān)鍵設(shè)備，通過軟件控制模擬人工插卡的過程，從而節(jié)省了人力。繼電器狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)是用來(lái)檢測(cè)預(yù)付費(fèi)IC卡電能表繼電器的控制信號(hào)正常與否。

2.1 發(fā)卡系統(tǒng)設(shè)計(jì)

發(fā)卡系統(tǒng)主要組成部分有：主控模塊，IC卡模塊，通信模塊，電源模塊，IC卡輸出單元組成。主控模塊是整個(gè)發(fā)卡模擬系統(tǒng)的重要部位，來(lái)自上位機(jī)，（即人為指令）都必須在這里進(jìn)行翻譯，并且操控其他模塊進(jìn)行相應(yīng)的操作。通信模塊為上位機(jī)與主控模塊的通信通道。IC卡模塊是根據(jù)上位機(jī)指令配備在檢測(cè)時(shí)使用的卡片模塊。其主要煮成部分為：密鑰模塊，短路測(cè)試卡模塊，主控模塊。電能表通過讀取特定的信息，做相應(yīng)的反應(yīng)。同時(shí)，電能表的返寫卡信息也都存儲(chǔ)在發(fā)卡系統(tǒng)里。

2.2 插卡模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)

插卡模擬系統(tǒng)主要是要模擬檢測(cè)員的插卡動(dòng)作。其主要組成部分為：電源，通信通道，插卡模擬器，步進(jìn)電機(jī)，導(dǎo)軌組成。仿真模擬器上的卡片觸點(diǎn)與電能表上的觸點(diǎn)進(jìn)行信息的交流，達(dá)到檢測(cè)效果。電源控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行前進(jìn)或者后退，來(lái)實(shí)現(xiàn)仿真模擬器與電能表信息的傳遞，起到檢測(cè)員手動(dòng)插卡的動(dòng)作。步進(jìn)電機(jī)與滑竿相連，滑竿的盡頭是卡舌的簧片，能夠完成自動(dòng)插卡的動(dòng)作。以外，IC卡模塊通過通信通道與上位機(jī)進(jìn)行聯(lián)系，使得上位機(jī)能夠控制插卡、拔卡的動(dòng)作。其過程為：電腦通過通信通道對(duì)插卡模擬器傳達(dá)指令，插卡模擬器在接受到指令后，控制步進(jìn)點(diǎn)擊通過導(dǎo)軌進(jìn)行移動(dòng)，直到插卡模擬器上的卡舌頂開彈簧后，停止向前。仿真模擬器的觸點(diǎn)與電能表今夕信息的交換。當(dāng)接到卡片退出的指令時(shí)，電機(jī)通過導(dǎo)軌向后退。直到其卡舌上的彈簧觸點(diǎn)沒有卡片接觸后，電能表顯示為無(wú)卡輸入狀態(tài)，完成拔卡動(dòng)作。

2.3 軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)不僅僅要保證檢驗(yàn)裝置的正常運(yùn)行，同時(shí)，還應(yīng)該注重上位機(jī)操作界面要符合用戶的習(xí)慣，采用視窗操作系統(tǒng)使得校表人員對(duì)此操作系統(tǒng)有比較直觀的印象。因此，選擇了windows 操作系統(tǒng)，使用VB或者VC++進(jìn)行開發(fā)，并且進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試，一起到達(dá)成功率高的一款軟件。

軟件的核心主要包括裝置測(cè)試以及系統(tǒng)管理兩大方面。裝置測(cè)試是指設(shè)置裝置以及要檢測(cè)的參數(shù)，最終獲得檢測(cè)結(jié)果。一次發(fā)送指令，接受響應(yīng)為一次交互。系統(tǒng)管理包括對(duì)檢測(cè)過程的操控以及對(duì)檢測(cè)結(jié)果的操作，收集被校表和標(biāo)準(zhǔn)表的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，獲得誤差。將計(jì)算出的誤差送至顯示模塊，將參數(shù)以及結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫(kù)，并且查詢數(shù)據(jù)，修改數(shù)據(jù)，以及打印結(jié)果。

在軟件系統(tǒng)中，控制算法占非常重要的分量，選擇良好的數(shù)字算法可以避免出現(xiàn)精度，穩(wěn)定性以及效率的失誤。

2.4 繼電器及光電檢測(cè)系統(tǒng)

軟件完成繼電器的數(shù)據(jù)的采集主要依靠繼電器狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)繼電器狀態(tài)測(cè)試系統(tǒng)通過對(duì)電能表通過的電流進(jìn)行感應(yīng)，若與內(nèi)部的繼電器可以吸合，則可以使其通過，電流互感器就可以接受到電流。進(jìn)行單片機(jī)的整理，既可以判斷出繼電器的狀態(tài)。從而擺脫人工錄入信息的繁瑣。

光電檢測(cè)系統(tǒng)主要是用于檢測(cè)被校表的運(yùn)行情況。在表位安裝光電采樣器，當(dāng)電能表出現(xiàn)了報(bào)警或是跳閘等狀態(tài)時(shí)，光電檢測(cè)系統(tǒng)通過脈沖整形電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行整理，最終由單片機(jī)進(jìn)行采集。單片機(jī)根據(jù)后臺(tái)管理計(jì)算機(jī)來(lái)控制信號(hào)源工作的開始與停止，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并根據(jù)后臺(tái)軟件對(duì)電壓和電流進(jìn)行控制。同時(shí)，單片機(jī)還要將接受數(shù)據(jù)傳輸，最終將誤差數(shù)據(jù)送至顯示模塊。

3 校驗(yàn)方法

電能表的校驗(yàn)就是在表上加上額定的電壓和電流，獲得被測(cè)表的電能值和實(shí)際上消耗的電能值相比較，最終計(jì)算出得誤差。

瓦秒法：用標(biāo)準(zhǔn)的功率表來(lái)測(cè)定既定的恒定功率，用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)時(shí)器測(cè)量被校驗(yàn)的表累計(jì)的電能所需時(shí)間，得到的值與恒定功率的乘積與被校表累計(jì)電能值比較，即為被校表的誤差。

標(biāo)準(zhǔn)表法：將標(biāo)準(zhǔn)表測(cè)定的電能和被校表測(cè)定的電能比較，來(lái)計(jì)算出相對(duì)誤差。這種方法目前測(cè)量的誤差較小，因此被廣泛應(yīng)用。

在標(biāo)準(zhǔn)表與被校表都工作的情況下，通過被校表測(cè)得的電能值和標(biāo)準(zhǔn)表測(cè)定的電能值差值與標(biāo)準(zhǔn)表測(cè)得的值進(jìn)行比較，得到的相對(duì)誤差。

E%=■×100% （1-1）

式中：Wo為算定電能值，也就是被校表在檢測(cè)時(shí)間內(nèi)累計(jì)的計(jì)算電能值；Wf為標(biāo)準(zhǔn)電能表在被校表同樣情況下累計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)電能值。

測(cè)量的10次誤差按標(biāo)準(zhǔn)的偏差估計(jì)值來(lái)計(jì)算（計(jì)算公式請(qǐng)參照標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算公式）。測(cè)定各項(xiàng)的電壓值，計(jì)算出其交流電壓輸出功率。再將被測(cè)的繼電保護(hù)測(cè)試儀，裝置標(biāo)準(zhǔn)表，30A/4Ω滑線變阻器相串聯(lián)，被測(cè)的繼電保護(hù)測(cè)試儀兩端要接入裝置標(biāo)準(zhǔn)表電壓的兩端，調(diào)節(jié)其負(fù)載電阻從小到大。

結(jié)語(yǔ)

本文簡(jiǎn)單的討論了檢測(cè)裝置的功能，對(duì)其電能表的計(jì)量功能、電量控制功能以及結(jié)算數(shù)據(jù)功能進(jìn)行自動(dòng)化的檢測(cè)。自動(dòng)化程度高，重復(fù)的工作量少，大大的減輕了工作量。對(duì)確保預(yù)付費(fèi)IC卡電能表的精確度有著積極的作用。預(yù)付費(fèi)IC卡電能表的檢測(cè)裝置仍然在不斷的進(jìn)步，隨著預(yù)付費(fèi)IC卡電能表的不斷進(jìn)步，檢測(cè)裝置也應(yīng)該不斷的完善檢測(cè)精度。因此，在CPU卡校驗(yàn)以及費(fèi)控功能上的校驗(yàn)也是在不斷的進(jìn)步當(dāng)中。

參考文獻(xiàn)

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