農村電能表智能化改造設計研究

琚秋芳

摘要：電能表是電力營銷中不可或缺的重要設備，保障電能表的精確性，是電能計量中的關鍵。機械式電能表是農村普遍應用的一種電能表，其誤差相對較大且不利于抄表工作的實施，難以適應當前電力發展的實際特點及需求。為此，應該通過智能化改造的方式優化電能表性能，保障人們的合法權益，為企業創造良好效益。本文將對農村電能表智能化改造設計的思路進行分析，探索農村電能表智能化改造設計的方法，為實踐工作提供參考。

關鍵詞：農村電能表;智能化改造;設計

隨著農村經濟的快速發展，用電量也呈現逐年上升的趨勢，給電力行業的發展帶來了新的機遇和挑戰。機械式電能表、電子式電能表和多功能智能式電能表，是當前電能表的常見類型，在農村多采用單相機械式電能表，在電能量的測量中主要是借助于電磁感應，其單一的功能和較低的精確度，都會給計量工作帶來一定的難度，但是其具有簡單的結構且成本低廉。在農村應用機械式電能表時，需要采用人工抄表的方式，不僅加大了抄表人員的工作負擔，而且難以保障數據的精確性。因此，應該在農村電力發展中致力于電能表的智能化改造，保障抄表的自動化與便捷性。在設計工作當中，應該結合農村用電實際情況，制定切實可行的改造設計方案。

1 農村電能表智能化改造設計的思路

具有智能化功能的電能表，是保障抄表自動化的關鍵，為采集數據和發送數據提供便捷，加快我國智能電網建設步伐。在農村電能表的智能化發展當中，可以直接用新的智能式電能表替代原有的機械式電能表，同時也可以采用改造設計的方式進行優化，增強其智能化功能。前者由于需要較大的資金投入，因此在實踐工作中的應用相對較較少，通常采用改造手段將電子設備應用于傳統機械式電能表當中，相較于前者而言其成本更低^[1]。同時，能夠充分發揮機械式電能表的穩定性、耐用性和耐磨性特點，實現與智能化功能的有效融合。在接收命令、讀取數據和發送信息的過程中，需要借助于數據采集模塊和軟件控制。利用電脈沖替代原有的鋁盤轉動，對電脈沖數量進行計算后，在存儲器當中完成電量信息的存儲，為抄表等工作提供便捷。因此，應該明確微控制器、電源、存儲器、時鐘電路、紅外收發、光電傳感器之間的銜接關系，保障設計的合理性。

2 農村電能表智能化改造設計的方法

2.1 光電轉換模塊

在對鋁盤轉數進行計算時運用機械計數器，是機械式電能表的基本運行原理，在電能表數據采集終端的應用中存在一定局限性，因此可以在改造設計中應用光電轉換模塊使其轉換為電脈沖，在計數時借助于微控制器保障精確性與高效性。通過設置黑色標記完成電脈沖計數，轉動到發光二極管的發射孔時，光敏三極管能夠接收到光^[2]。而黑色標記位置轉動到發射孔時，由于光被吸收，因此光敏三極管無法接收到光，輸出為0.上述過程就是將其轉換為電脈沖的基本原理，在計數上更具可靠性。

2.2 主控電路

采用AT89C2051芯片作為微控制器，在計數完成后轉換為電能量。向AT89C2051芯片輸入脈沖信號，通過微控制器進行計數，在電量存儲器當中完成電能量的存儲^[3]。通過提供220V交流電滿足VCC端的運行需求，在單片機時鐘輸入當中，還要依靠晶體振蕩器，時鐘信號的頻率為12MHz。

2.3 電源模塊

為了能夠保障采集模塊的高效運行，需要對電源模塊加以針對性設計，+5V電源可以滿足外圍電路和主控芯片的運行需求，發揮采集模塊的數據采集功能。因此，應該對220V電壓進行有效處理，確保電源穩定性。為了能夠對直流電源的運行情況進行控制，還要設置相應的LED指示燈，在+5V的輸出中則應用集成穩壓器，包括了負載電阻、輸出端濾波電容和輸入端濾波電容等等^[4]。

2.4 電量存儲模塊

采用TA93C46芯片作為電量存儲模塊，能夠降低功耗的同時，滿足串行數據的重復擦寫需求，由于EEPROM方式的應用，能夠有效控制印制板大小，同時避免接線過于復雜而對功能造成的影響。串行數據輸出線DO、串行時鐘線SK、CS片選端和串行數據輸入線DI，能夠為主控電路和TA93C46存儲器提供便捷，滿足數據交換功能需求。存儲器片選CS可以通過AT89C2051P1.0進行控制，串行數據輸出線DO、串行時鐘線SK、串行數據輸入線DI分別由P1.3、P1.1和P1.2進行控制。利用AT89C2051單片機編程功能可以實現數據傳送^[5]。應該充分考量串行數據的傳送模式特點，確保硬件邏輯接口電路設計的科學性，同時借助于單片機軟件模擬功能，為傳送總線數據提供保障，這是保障讀寫正確性的關鍵點。

2.5 紅外收發模塊

采用紅外收發芯片ZHX1010作為紅外收發模塊，滿足Ir DA SIR串行紅外通信協議的要求，有線連接微控制器。LEDA端的電流主要由直流電流提供，在此過程中需要借助于外界限流電阻，數據傳送到收發器當中時，微控制器可以通過P3.0口接收進而完成數據處理。

2.6 性能測試

在完成電能表的智能化改造設計后，對其進行有效測試，確保其性能可靠性，其中包括了穩定性測試和準確性測試兩個方面。在我國的相關規定當中，工業用儀器儀表最大測量誤差包括了2.5%、1%、4.0%和1.5%等，在相關測試工作當中，未發現測量誤差超過4.0%，因此改造設計能夠滿足電能表的運行標準要求。

3 結語

加快農村電能表的智能化改造設計，能夠有效提升電能表的運行性能，防止由于誤差較大而引發不必要的糾紛，同時為電力企業創造良好經濟效益，增強其發展競爭力。在設計工作當中，應該加強對光電轉換模塊、主控電路、電源模塊、電量存儲模塊和紅外收發模塊的重視，明確不同模塊的功能特點及設計方法，同時做好相應的性能測試工作，確保設計方案的可行性。

參考文獻：

[1]李凱.電能表RFID智能化簽封管理的應用[J].電子測試，2020（02）：108-109.

[2]朱勝君.電力營銷計量改造難點及解決策略[J].建材與裝飾，2019（33）：232-233.

[3]邱添. 新農村配電網智能化改造的研究與實踐[D].華僑大學，2017.

[4]賈玲.智能型電能表結構設置及功能應用[J].電子技術與軟件工程，2014（22）：136-137.

[5]陳梨芳.農村電能表智能化改造設計研究[J].海南師范大學學報（自然科學版），2013，26（02）：164-167.