芻議智能電表的應用優勢及其開發

摘要：隨著網絡信息技術的發展，對我國的經濟發展方式產生了直接的影響。智能電網、電力系統自動化和智能化創建正在逐步推進，在創建國家電網智能化的過程中，智能電表獲得了廣闊的市場空間和發展空間。文章介紹了智能電表的應用優勢和前景開發，僅供參考。

關鍵詞：智能電表；應用優勢；電表開發；智能電網；電力系統；智能化

中圖分類號：TM933 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）36-0090-02

1 智能電表概述

1.1 智能電表的概念

作為新技術開發的智能產品，智能電表能夠完成用戶和智能電網的聯系功能，不僅具有人機交互功能，還具備電能量計量基本功能、信息傳遞功能和遠程狀態監控功能，還能夠裝配多類型用電購電卡，特別適合用戶網上交電費以及充值等很多活動。其所擁有的各種功能，方便了電力公司的運營和用戶的日常生活，很大程度上減少了人力資源的使用，完成了智能化應用，方便了電網管理，完全可以走可持續發展道路。對于智能電網的特點以及概念，一般智能電網是利用“三遙”技術以及網絡信息，然后在電網主線上結合集成信號收集、轉換、傳輸的部件，修復自我漏洞，精準確定漏洞位置的，有經濟安全等優勢的一種先進供電系統。

1.2 電能表的種類

根據我國目前的智能電網現狀，一般可把智能電表分成兩種：一種是全電子電表，另一種是機電一體化電表。

2 應用智能電表的優勢

作為一種環保節能電表，智能電表是從網絡技術這種前沿的技術應運而生，且其擁有了很多方面的

優點：

2.1 安全系數高

設計師在制造以及設計時，對智能電表使用了安全系數高以及過載范圍較寬的材料和量程，確保了在反常高壓以及反常低壓條件下智能電表可正常操作。目前廣泛使用量程是10倍率以上的全電子電表，在40～100Hz范圍內的工作頻率都能正常運行，很大程度上補償了傳統電表量程窄且工頻小的毛病。相比于這兩個功能優點，發現智能電表相對于傳統感應式電表其安全系數

更高。

2.2 計量精度高

相比于普通的機械計量，智能電表有更準確的計量級數方式，同時不會產生機械磨損以及金屬疲勞造成電表讀數不對的問題。大部分實踐表明，如果運行超過5年，一般傳統感應式電表的準確度會超過誤差允許范圍；然而對于智能電表，比如2.0級全電子智能電表誤差允許值是±2%，且不可很久維持其計量準確度，但是全電子電表的誤差允許值更小，而且其穩定性能更好，可持久確保計量的精確度。

2.3 能耗低

能耗低是新型智能電表最大的特點，它是把電流和電壓轉換成電子脈沖來計量的一種方式，使得能耗能大大降低，經相關數據顯示，每塊智能電表平均能耗大約處于0.6～0.7W之間，況且我國目前房地產處于快速發展時期，同一樓層也可共用集成式的智能電能表，所以同一樓層的用戶可分別計量自家電能，這樣便捷了管理，且多用戶智能集成電表的耗能一般平均為1.7W左右，大大節省了能源。

2.4 功能齊全

智能采集器能夠不斷計量用戶的用電規律以及用電大小，而智能遠傳表會把用戶的用電量以及用電情況的信息完成傳送功能，智能轉換器卻是把電壓和電流轉換成電子脈沖信號再進行計量，然后傳達信號。綜合利用這幾個系統，能夠完成防竊電、遠程抄表、遠距離斷送電、設定不同電價等相關功能。

2.5 節約資源

對于智能式電子電能表來說，對金屬材料的要求較小且采用的電子材料的集成化程度較高，能在很大程度上節省能源。

3 智能電表的開發

作為一種高級測量儀表，智能電表集合了現代通信、電能計量以及計算機三大技術，其計量設計必須符合分布式能源的互動通信、承受能力和接入等各種條件。同時智能電表具有很多功能：雙向通信；電能計量；時段和費率；控制以及預付費等。

3.1 總體設計及工作原理

變比是2000/1的電流互感器用在電流采樣模塊里，而電壓采樣模塊一般采用變比是1/1的電壓互感器，通過取樣電阻來進行信號的采樣，改變后的信號是通過差模電壓的方式來接入到計量芯片里，利用芯片進行轉化后將電能信號、電流、電壓、功率傳達單片機，于是累計瞬間電能，這樣就可獲得累計電能，結果顯示在LCD顯示器上，且可利用上位機進行控制實現計費模式。某段時間內用電儀器從電源得到的能量流即物理學上所表示的電能；瞬時間元件所吸收的功率就是瞬時功率。對用電儀器一段時間的瞬時功率作積分得到的數據就是此段時間所使用的有功功率。

3.2 硬件設計

對于總的硬件結構而言，大電壓和電流信號一直到小電壓電流信號的轉化是由電流電壓互感器來完成。RS232接口屬于通信模塊，它的作用是幫助完成上位機來手持抄表、控制抄表等相關功能；PCF8583模塊給硬件系統一個確切的數據，來輔助實現智能表的分時計量；FM24C2是存儲器模塊，它用來存儲用戶的用電量，可在斷電條件儲存相關數據；MSP430F149控制模塊屬于中央控制元件。

3.2.1 MSP430F149模塊。用MSP430F149單片機模塊來作為系統主控制器，此單片機模塊具有超低功耗的特點。其包含活動、待機和掉電這三種低功耗模式，還包括五種省電模式，此模塊具有開機反應時間短，且模塊內部還有抗干擾能力強和ESD保護等相關特征。依賴其功耗低以及可靠高的特性的MSP430模塊單片機，其通常被應用在電子產品方面的開發。

3.2.2 前端調理電路。系統一般在電壓電流的電路里采用互感器接入法，利用電流型互感器把電壓信號轉化成電流信號，然后通過電阻轉變成電壓信號，且通過電流互感器得到電流信號，通過電阻轉化成電壓信號。通常電壓模塊使用的電壓互感器變比是1/1，然而電流模塊卻使用變比是2000/1的電流互感器。

3.3 軟件設計

通常由數據保存、中斷服務、LCD顯示驅動和初始化這些程序構成了整個系統軟件。一般主程序通過中斷方式或者直接調用方式來進行子程序調用，最后實現系統的整體功能。

脈沖收集程序屬于電能表最重要的功能。其收集到的值通常存儲在脈沖計量模塊里，一般在中斷程序中，CS5460模塊收集電能的程序是：確定是否存在中斷現象，如果發現有中斷現象，那么可以讀取電流、無功功率、電壓、有功功率等相關數值。通常CS5460模塊的讀寫步驟是：先讀出能量寄存器的數據，然后讀取電流有效值寄存器的數據，接著讀取電壓有效值寄存器，結果讀取狀態寄存器的數據，再回頭寫狀態寄存器。對于CS5460模塊而言其初始化步驟是：先復位CS5460，給其復位腳傳達復位脈沖，且保持脈沖值超過10ms，然后寫同步控制命令字，接著讀出校準值，同時將讀出的數值值入對準的校準寄存器，接著寫控制寄存器，設置相關參數，接著清凈狀態寄存器，然后啟動CS5460模塊進行轉化，最后讀出CS5460模塊的AD轉換值。

4 結語

如今人們對智能電表的使用越來越廣泛，它在應用方面的優勢不僅得到了肯定和認可，生產也逐漸得到完善。如今智能電網建設的快速發展必能掀起一個新的智能電表的研究和推廣熱潮。然而新材料、新工藝、新技術的使用必將大大提高國內表計設施的綜合水平，這為我國智能電網的快速發展提供了更強大的技術保障。

參考文獻

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作者簡介：馮文霞（1980-），女，國網江西省電力公司景德鎮供電分公司高級技師，工程師，二級注冊計量師，研究方向：電能計量。