多用戶電能采集終端的研制

李　洋黑龍江省電力科學研究院

多用戶電能采集終端的研制

李洋
黑龍江省電力科學研究院

通過使用遠方自動抄表系統，在一定程度上可以進一步減輕用戶的負擔，不僅如此，同時也會減輕供電部門的負擔，除此之外，可以進一步提高工作的效率。遠方自動抄表系統是電量管理自動化的基礎，不僅如此，它也是實現配電自動化系統的重要組成部分?，F在來看，基本上采取的是一種將抄表器和電度表分離的結構，對于多用戶來說，主要把兩者集為一體。文章進一步介紹了電能的采集終端的原理、采樣回路、硬件結構以及軟件的相關的功能等。

終端；采樣；多用戶

對于現在的“一戶一表”的用電計量方式和遠方自動抄表來說，這兩種是現在的供電部門加強低壓用戶用電管理自動化工作的有效途徑。不過，在現在的遠方自動抄表系統里，基本上采取的是借助現場安裝的抄表終端進行取樣，然后把各戶的電表指數傳送給主機。通過一定的形式實現主機和銀行的聯網，實現好抄表、收費的管理的一體化，在這樣的方式下，“一戶一表”工程實施里會有一定的安裝的困難，同時會帶來一定的“能換”問題，除此之外，還有一定的“校驗”問題。在電子式電度表的層次來看，它在長期的運行里有較高的穩定性，在實用的方面來看，進一步研制好多用戶電能采集終端。

1　多用戶電能采集終端的原理

在交流電路里，電能W指的是在一定的時間間隔里對電功率P的積分：

在進行功率的計算時，它可以被看做是電流乘以電壓的結果，如果在計算時可以進一步滿足采集的原理，在實時采樣到電流和電壓信號量以后，通過把電流和電壓信號量相乘，進一步計算出功率值，然后把多個積分相加，計算得出功率值。如果交流信號變化的周期是T的話，那么對P（t）按T/N等時間間隔取樣（N為大于2的正整數），就可以通過下式表達一段時間的用電量。

結合電壓和電流同時取樣值的積等效于功率P（t）的直接取樣值，即P（t）=u（t）·i（t），那么某段時間電量可以如下表示：

對于電量的計算來說，它實際上是轉化成等時采樣的電流i（t）和電壓u（t）乘積的積分之和。通過上述的功率采樣積累處理裝置，綜合處理多用戶電能采集終端，對于多用戶來說，通過不同時段進行循環采集，進一步計算出用戶的電量。進一步實現好信息的存儲，同時實現電量的遠傳功能。

圖1　采集終端原理圖

正如圖1顯示的，在輸入級里，把用戶的負載電流和供電的電壓進一步轉化成適合的電壓，以此來方便電子電路的處理。在單片機的控制下，多路多路轉換開關在一定時期里實現循環的切換，對于該脈沖頻率來說，它和直流電壓的關系是正相關，也就是所，和用戶的負載功率成正比，然后通過單片機20 ms定時中斷控制。在系統里，每路占用60 ms，那其中就有40 ms是用來硬件采樣并轉換成脈沖累積，另外的20ms是用于其他的處理。在接下來的步驟里，通過轉換開關發揮作用，使其切換到下一用戶的輸入級，進一步對另一路開展處理。對于整個的循環周期來說，它和采集的戶數呈現正相關。要想進一步保障好裝置的實用性，就要集中力量解決下面的問題：a.不僅要有遠程的自動抄表模式，還要兼具人工抄表的模式。b.要實時完善斷電信息保護功能，同時要保存好數據。c.在多用戶的電能采集終端里，要可以通過密碼修改來實現保護，進一步設置相關的參數。d.滿足測量精度的情況以后，要最大化的減小體積，同時降低成本；e.要采用適合“鼓勵用電”政策的容量；

2　采樣回路

對于采集終端來說，除了輸出回路要有一定的隔離特性以外，還要有保障和精確傳輸特性，與此同時，要進一步解決好在實用過程里的問題，舉例來看，有多用戶外接端子布線結構問題，還有用戶容量及體積和造價的問題。

所以，在輸入回路里，會進一步減少多用戶布線，除此之外，其占用的面積也比較大，在市電線路里，當同一相負載的用戶母線電壓一樣時，那么終端在給用戶提供了兩個外接端子以后，用戶可以完成直接并接，以此來進行現場安裝。要通過電阻分壓來進行電壓回路的采樣。標準電阻值0.01 Ψ，額定電流15（30）A。

3　電能采集終端硬件設計

對于整機的電路板來看，它主要分為兩個模塊。在底層是用戶輸入切換電路、乘法器、壓/頻轉換器還有相應輔助電路，在下層的是單片機回路。對于底層的板電路來說，其主要負責和市電輸入/輸出接口，前文里講述了其采樣的問題和控制的問題。

4　軟件設計

對于多用戶電量采集終端來說，只有街足浴模塊化設計方法來進行才可以實現電能采集的發展，具體依照功能分，可以分為以下幾個模塊。

4.1主控程序模塊。要進一步按照密碼設置硬件市電用戶端子和窗口值對應關系或電表常數等。

4.2通信模塊。要進一步完善好傳送相應用戶的用電窗口值的工作，要把相關的故障信息進行有效傳輸。在設計的層次上來看，要保留好接受主站控制命令功能，通過類似RS-232和問答等方式來實現通信工作。

4.3電量采集處理模塊。在軟件里，進一步計數處理單片機脈沖輸入口，與此同時，要按照電表常數處理成窗口值存貯在EE?ROM芯片中。

5　結語

綜合來看，在長期的發展里，成本的因素導致電子式電度表難以在居民戶里廣泛使用。通過分析其精度，得出結論，如果集中戶數較少，那么整體上的循環周期會加快，同時精度會上升。與此同時，應用計算機可以為電能管理提供基礎。

［1］陳寧，丁軍.遠方讀表終端的設計［J］.電力自動化設備，1998，18（1）:30-32.

［2］陳建鐸，黃秀成，耿德根.單片單板機實驗與開發應用指導［M］.西安:陜西科技出版社，1990.

［3］孫秀娟.電力線載波通信及自動抄表系統的研究與設計［D］.濟南，山東科技大學.