一表多卡式單相電能表的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

康彩琴，張 濤，張 雋

（太原供電分公司，山西 太原 030001）

隨著電力市場(chǎng)的不斷變化，以往先用電后付費(fèi)的營(yíng)銷模式已經(jīng)不再適合現(xiàn)有的市場(chǎng)，卡式電能表的推出正適應(yīng)了改革的需求?？ㄊ诫娔鼙淼耐瞥霾粌H實(shí)現(xiàn)了先付費(fèi)后用電的營(yíng)銷模式，更為用戶提供多種用電方案提供了手段。本文著重討論了一卡多表式單相在設(shè)計(jì)和應(yīng)用兩方面的具體問(wèn)題。

1 卡式電能表簡(jiǎn)介

卡式電能表因?yàn)槠洫?dú)特的優(yōu)勢(shì)有著較為廣泛的使用應(yīng)用?？ㄊ诫娔鼙戆凑帐褂脠?chǎng)合來(lái)分可分為兩大類，一類是專用卡式電能表。簡(jiǎn)單地講就是一表一卡，即每個(gè)用戶單獨(dú)使用一只電表，各個(gè)用戶之間不能通用。每個(gè)電表只識(shí)別一個(gè)購(gòu)電卡，同時(shí)每個(gè)購(gòu)電卡也只能在一只電能表上使用。第二類是公用卡式電能表。也就是一卡多表或者講一表多卡。其最大的特點(diǎn)是多個(gè)用戶共有一個(gè)電表或者一個(gè)用戶使用多個(gè)電表，并且每個(gè)電表對(duì)每個(gè)用戶進(jìn)行單獨(dú)計(jì)量收費(fèi)。一表多卡式單相電能表作為卡式電能表的一個(gè)分支也在越來(lái)越多的場(chǎng)合下使用。小區(qū)公共活動(dòng)室照明就是其一個(gè)較成功的例子。它不僅解決了收電費(fèi)難的問(wèn)題，而且又杜絕了以往小區(qū)公共活動(dòng)室無(wú)人管理電費(fèi)嚴(yán)重難收的現(xiàn)象。

2 使用情況分析

一表多卡單相電能表因其特定的使用環(huán)境，使其他與專用卡式電能表存在很多差別。

電能表由于安裝環(huán)境、使用環(huán)境的不同，對(duì)電能表也有特殊的要求，主要有以下兩個(gè)問(wèn)題：

（1）使用頻繁。一表多卡式單相電能表一般均為多個(gè)用戶使用，使用的頻率較高。例如：某小區(qū)公共活動(dòng)室，每天的使用次數(shù)相當(dāng)多，其關(guān)鍵部件如卡座等可能是專用插卡電表使用次數(shù)的幾百倍。

（2）維護(hù)困難。一表多卡式單相電能表的安裝地點(diǎn)分散，給維護(hù)工作帶來(lái)很大的不便。用時(shí)給電表在抗攻擊和防竊電方面提出了新的要求。由于維護(hù)工作困難，對(duì)電表的可靠性和穩(wěn)定性也有著嚴(yán)格的要求。

3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

針對(duì)上述使用特點(diǎn)，一表多卡式單相電能表的設(shè)計(jì)上應(yīng)優(yōu)先考慮針對(duì)使用的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)時(shí)要重點(diǎn)對(duì)以下幾點(diǎn)多加考慮。

（1）對(duì)電表的印刷電路板采三防工藝處理。關(guān)鍵元器件采用高質(zhì)量的產(chǎn)品。對(duì)于易磨損的卡座等器件要使用壽命長(zhǎng)的產(chǎn)品品牌，同時(shí)卡座上要有防止人為攻擊的措施。如果有可能的話，可選用非接觸卡,如射頻卡，從根本上解決磨損問(wèn)題。

（2）由于一表多卡式單相電能表的使用頻率高，出現(xiàn)故障的可能性也相對(duì)較高。電能表應(yīng)能在出現(xiàn)異常的情況下保護(hù)故障現(xiàn)場(chǎng)，記錄出現(xiàn)故障時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，以便在調(diào)查故障原因時(shí)提供參考。同時(shí)電能表還應(yīng)及時(shí)轉(zhuǎn)入禁止使用狀態(tài)，強(qiáng)制管理人員維修或更換，防止更大的損失。

4 設(shè)計(jì)實(shí)例

根據(jù)一表多卡式單相電能表的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，介紹一種設(shè)計(jì)方案，該方案主要是面向小區(qū)公共活動(dòng)室而設(shè)計(jì)的，而且目前已經(jīng)在一些小區(qū)批量使用，并經(jīng)過(guò)了實(shí)用考驗(yàn)。圖1是電表的組成框圖。

該方案采用數(shù)據(jù)計(jì)量芯片作為電表的計(jì)量部分，采用飛思卡爾半導(dǎo)體公司的新型主控芯片作為主處理，采用非接觸卡作為購(gòu)電卡，整個(gè)方案簡(jiǎn)單實(shí)用。本方案的核心是新型主控芯片，它是飛思卡爾半導(dǎo)體公司(原摩托羅拉半導(dǎo)體公司)比較成熟的一款單片機(jī)，在以往多種電能表的設(shè)計(jì)方案中已有應(yīng)用。

該芯片不僅配置較好，性能穩(wěn)定可靠，而且價(jià)格適中，在電能表價(jià)格越來(lái)越低的趨勢(shì)下，比較適合用于卡式電能表，而且它可以實(shí)現(xiàn)在線編程，對(duì)于以后軟件升級(jí)，增加功能提供方便的手段。

本方案的計(jì)量部分采用數(shù)字計(jì)量芯片是美國(guó)AD公司的單相數(shù)字計(jì)量芯片，抗干擾好，且計(jì)量準(zhǔn)確穩(wěn)定。

本表采用雙顯示輸出，即采用LED屏加計(jì)度器顯示的模式。計(jì)度器顯示總電量，LED屏顯示剩余電量及其他提示信息。存貯器采用MICROCHIP的EEPROM，保存設(shè)置參數(shù)及運(yùn)行記錄?？刂戚敵霾糠植捎闷胀ɡ^電器，并且有限流保護(hù)。

本方案的一個(gè)亮點(diǎn)是采用非接觸卡的方式進(jìn)行工作。由于一表多卡電能表要頻繁使用，特別是活動(dòng)多時(shí)頻繁地輸電取電，卡座極易磨損，造成接觸不良，影響到電表正常使用。而采用非接觸卡就沒(méi)有此類情況發(fā)生。本方案中采用高速射頻卡，讀寫速度相當(dāng)快，避免因抖動(dòng)造成讀寫不成功的現(xiàn)象。

在其他硬件設(shè)計(jì)上，一表多卡式單相電能表與普通一表一卡單相電能表沒(méi)有什么太大的區(qū)別。而在軟件方面，該表還有著自己的特色。該方案電表的功能有：①計(jì)量有功電能并存貯，反向電能也能存貯并計(jì)入正向電量。②獨(dú)占工作模式，電表中有用戶剩余電量數(shù)據(jù)時(shí)，禁止其他用戶使用，避免用戶之間產(chǎn)生誤會(huì)。③劃區(qū)功能，電表可設(shè)定某個(gè)區(qū)域的使用范圍，超出范圍的用戶不允許使用電表。④表記故障報(bào)警功能，可通過(guò)介質(zhì)操作解除，故障內(nèi)容可查詢。⑤停用功能，當(dāng)電表在某些情況下禁止使用時(shí)，如需要維護(hù)或遇到攻擊不能恢復(fù)正常運(yùn)行等情況下，可將電表設(shè)為停用狀態(tài)，不接受任何購(gòu)電卡，事后可恢復(fù)繼續(xù)使用。

5 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)

一表多卡式單相電能表與一表一卡的專用電能表相比，使用范圍及使用數(shù)量上均要小得多，因此及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)顯得尤為重要。為此根據(jù)客戶的使用情況對(duì)此類電表進(jìn)行了一些總結(jié)：

（1）管理極為重要。管理包括兩個(gè)方面，一個(gè)是售電系統(tǒng)的管理，另一個(gè)是電表的管理。售電系統(tǒng)的管理包括對(duì)售電人員的設(shè)置，口令保護(hù)；對(duì)售電程序的規(guī)定及監(jiān)控；對(duì)售電時(shí)間及售電地點(diǎn)的監(jiān)管；用戶資料的管理等方面。同時(shí)要有完備的規(guī)章制度對(duì)所有售電相關(guān)的活動(dòng)進(jìn)行規(guī)范，防止私電、人情電的發(fā)生。對(duì)電表的管理要做到檔案齊備、定時(shí)巡察、專人管理等。檔案齊備是指對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用的電表要有案可查，胸中有數(shù)，防止出現(xiàn)電表不受控狀態(tài)。定時(shí)對(duì)所有在用電表進(jìn)行巡察，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、及時(shí)處理，降低因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)故障晚而導(dǎo)致?lián)p失擴(kuò)大的情況發(fā)生。專人管理是指每個(gè)電表均應(yīng)有專人負(fù)責(zé)電表的運(yùn)行維護(hù)工作，專人可以是供電營(yíng)業(yè)站的抄表員，也可以是小區(qū)居民推選出的代表，保證電表的正常使用。

（2）電能表的電磁兼容性能要好。電表的計(jì)量不應(yīng)因受到干擾而改變，由于電表的使用環(huán)境較復(fù)雜，電表因受干擾而計(jì)量不準(zhǔn)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，因而造成了線損大的情況嚴(yán)重。

（3）要具備保護(hù)功能。保護(hù)功能包括電表的自我保護(hù)和對(duì)負(fù)載設(shè)備的保護(hù)。

自我保護(hù)一方面指防止惡意攻擊，惡意用電，另一方面是指當(dāng)電表出現(xiàn)故障的情況下及時(shí)告警提示并停止繼續(xù)使用，防止故障擴(kuò)大。對(duì)負(fù)載設(shè)備的保護(hù)是指當(dāng)電源不正常時(shí)停止供電，保護(hù)負(fù)載設(shè)備，防止因此損壞。如電表后接精密用電設(shè)備，當(dāng)電壓過(guò)高時(shí)均容易損壞，電表如果能在上述情況下保護(hù)，會(huì)減少用戶損失。

6 結(jié)束語(yǔ)

一表多卡式單相電能表由于其能夠在特殊的情況下使用，并且方便供電部門和用戶，受到了各方的歡迎。對(duì)于供電方，它解決了收費(fèi)難的問(wèn)題，同時(shí)提高了服務(wù)質(zhì)量，制止了亂加價(jià)的發(fā)生，促進(jìn)用電營(yíng)業(yè)走向科學(xué)化、現(xiàn)代化、規(guī)范化管理軌道。對(duì)于用戶而言，采用一表多卡電能表使用方便，可根據(jù)自己的需要交費(fèi)購(gòu)電和使用，減輕了負(fù)擔(dān)，沒(méi)有了中間環(huán)節(jié)的收費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了明明白白消費(fèi)。一表多卡電表因其優(yōu)點(diǎn)一定會(huì)從小區(qū)公共活動(dòng)場(chǎng)地走向更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。