摘要

依據遠程費控電能表的功能需求與參數要求，對遠程費控電能表進行設計與研究。基于智能卡的遠程費控電能表實現了電能數據的主動上傳，有助于主站系統依靠遠程費控電能表對電能數據進行遠程監控。

關鍵詞:智能卡;智能電能表;遠程費控;用電信息采集;費控策略;窄帶物聯網

0引言

電力行業作為我國經濟發展中不可或缺的行業，其地位是十分重要的。電力企業的供電質量、服務水平以及服務方式的升級已成為電力行業發展的主要方向。隨著信息化的普及，電力全覆蓋、費用全控制已逐漸成為我國電力行業發展的重要目標。電力企業的計費、收費系統開始向智能化轉變。中國在智能電網領域也在積極地開展與部署相關項目。中國電網以特高壓電網為骨干網，各級電網進行協同，開展了“三集五大”的工作部署。我國電網行業正在加快產業轉型升級，實現電能表遠程費控的全覆蓋。

1遠程費控表的硬件原理與設計

對遠程費控電能表的硬件系統展開設計時，需根據其功能進行劃分。電能表的硬件架構包含信號處理模塊、電能計量模塊、NB－IoT通信模塊和外圍電路模塊，遠程費控電能表基本硬件架構如圖2所示。這些模塊由硬件電路組成，由對應的軟件程序進行功能的實現。電源模塊為各個子模塊供電，而輔助電源則用于防止因主電源的損壞影響電能表的正常監控功能。

設計關鍵電路模塊時，應基于遠程費控電能表的基本架構。其中遠程費控電能表信號處理模塊主要是依賴數據采集ADC模塊來進行采樣。采樣功能以電流采樣電路為例進行說明，該電路是將各相電流進行轉換，其基本原理是依靠電流互感器，將電路的一側接地，另一側與系統相連接來完成采樣。其具體原理圖如圖3所示。由于對計量芯片的要求是保證2．5mA的電流幅值，因此通過該采樣電路可將5A電流轉換成2．5mA的電流，完成電流－電壓的轉換目的。

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2遠程費控表的軟件架構設計

電能表的軟件架構設計完全是依據硬件電路系統而形成的，先設計核心主程序，再依照核心主程序一次性地設計各模塊的子程序，其軟件架構如圖3所示。

遠程費控電能表的計量子程序，主要用來完成對實時時鐘數據的讀取以及用戶端使用電量的分階段計量。在電能計量方面，子程序要分別針對有功電能、無功電能進行計量，具有正向有功、反向有功電能計量功能，可設置、組合有功電能;而無功電能可設置成任意4個象限量之和，并可設置、組合無功電能。信號處理程序首先要求電能表使用者進行安全認證;其次依照初始化命令對電能表進行初始化工作，對電能表進行模式選擇;然后啟動無線通信功能，遠程接收命令，并在讀取芯片數據后，通過LCD將結果顯示出來。遠程費控電能表的計量子程序流程如圖7所示。在計量費控方面，可以實現遠程費控和本地費控的功能。當電能表的金額小于設定的報警金額，電能表的LCD屏會顯示或者報警燈亮起，提醒用戶續繳電費。

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4安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案

用戶端消耗著整個電網80%的電能，用戶端智能化用電管理對用戶可靠、安全、節約用電有十分重要的意義。構建智能用電服務體系，推廣用戶端智能儀表、智能用電管理終端等設備用電管理解決方案，實現電網與用戶的雙向良性互動。用戶端急需解決的研究內容主要包括：先進的表計，智能樓宇、智能電器、增值服務、客戶用電管理系統、需求側管理等課題。

安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過對用戶端用電情況進行細分和統計，以直觀的數據和圖表向管理人員或決策層展示各分項用電的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習慣，有效節約電能，為用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。

1.系統架構

2.系統功能

1）實時監測

系統人機界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數、電能等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分狀態，以及有關故障、告警等信號。

2）電能統計報表

系統以豐富的報表支撐計量體系的完整性。系統具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況，即該節點進線用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可分析追溯，維護計量體系的正確性。

3）詳細電參量查詢

在配電一次圖中，當鼠標移動到每個回路附近時，鼠標指針變為手形，鼠標單擊可查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數、正向有功電能，并可以查看24小時相電流趨勢曲線及24小時電壓趨勢曲線。

4）APP支持

電力運維手機支持“監控系統”、“設備檔案”、“待辦事項”、“巡檢記錄”和“缺陷記錄”五大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環比、電能質量、各種事件報警查詢，設備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢等。

結束語

本文設計的遠程費控電能表實現了電能數據的采集、存儲、計量和上傳功能，為實現基于智能卡的電能表設計提供了一種新的解決方案。后續還需要進一步提高電能表數據采集的穩定性，以滿足遠程費控業務智能化的發展要求;在符合國家標準與規范的條件下，滿足運行需求。

編輯：黃飛