智能電能表的功能特點(diǎn)及采集終端的遠(yuǎn)程控制分析

張曉蘭 白楊 蔡徵薇

摘 要：隨著世界的電網(wǎng)發(fā)展，智能電能表的使用有了更加廣泛的范圍，智能電能表可以進(jìn)行自動(dòng)的抄錄，還可以對(duì)電量進(jìn)行有效的控制，使電表的消耗減少，通過對(duì)電能表的電力計(jì)量和監(jiān)控使用電的情況直接掌握，還可以提高用電的安全性，進(jìn)而達(dá)到較好的水平。文章對(duì)其功能特點(diǎn)和采集的遠(yuǎn)程控制進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：智能電表；遠(yuǎn)程控制；功能作用

智能電能表可以使用電用戶的用電情況更加直觀的展現(xiàn)，還可以方便供電公司進(jìn)行查表，利用智能電能表來對(duì)電量進(jìn)行全面的計(jì)算分析，并且控制用電情況，供電公司通過電能表來收集用戶的用電情況信息，從而將用電的規(guī)定進(jìn)一步完善，使供電公司的管理效率提升，加強(qiáng)供電的效果和質(zhì)量，使用電得到良好的規(guī)范。智能電能表在用戶與供電公司之間形成了全面的網(wǎng)絡(luò)，這樣可以收集到大量用戶的信息，將電表信息進(jìn)行更快速的處理，使資源的利率提高，這種電能表在使用上具有十分廣泛的范圍。

1 智能電能表包含的主要功能特點(diǎn)

1.1 分時(shí)計(jì)量特點(diǎn)

智能電能表包括正向有功電能、反向有功電能以及四象無功電能這幾種功能，通過對(duì)電能進(jìn)行時(shí)間的積累，將總、尖、峰、平、谷進(jìn)行點(diǎn)能量的保存，通過數(shù)據(jù)的保存，可以對(duì)一年的電量進(jìn)行計(jì)算，其中保存的時(shí)刻在每月的特定日期進(jìn)行，分時(shí)段進(jìn)行積累。此外，這種計(jì)量的方式可以使電力用戶的需求更好的得到滿足，還可以對(duì)電能使用進(jìn)行科學(xué)管理。

1.2 費(fèi)控特點(diǎn)

費(fèi)控的進(jìn)行方式有本地和遠(yuǎn)程，本地費(fèi)控以CPU卡等來作為介質(zhì)，并且能夠?qū)﹄娔鼙淼臄?shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的計(jì)算，在金額數(shù)小于預(yù)警金額的時(shí)候，電能表可以通過光等物質(zhì)來進(jìn)行提示，使用戶了解。遠(yuǎn)程費(fèi)控通過載波作為介質(zhì)，使電能表內(nèi)部不會(huì)保存用電的數(shù)據(jù)，需要通過接受遠(yuǎn)程系統(tǒng)的信號(hào)來進(jìn)行驗(yàn)證，使用密碼作為驗(yàn)證的要求，使其中的數(shù)據(jù)信息得到安全的保護(hù)。這兩種方式的進(jìn)行都需要在執(zhí)行任務(wù)的時(shí)候通過密碼的解鎖來實(shí)現(xiàn)，所以有保密性。

1.3 測(cè)量監(jiān)測(cè)特點(diǎn)

智能電能表可以對(duì)電壓的數(shù)值情況等進(jìn)行測(cè)量，對(duì)電流的狀態(tài)以及不平衡等現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)控，避免了用電中的不良情況的發(fā)生，可以大大的提高用戶的用電安全水平。

1.4 永久紀(jì)錄特點(diǎn)

智能電能表中的內(nèi)部容量主要由芯片進(jìn)行儲(chǔ)存，能夠?qū)τ秒婋娏窟M(jìn)行測(cè)量，還包括有功電壓電流等，對(duì)電能表的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行永久存儲(chǔ)，其中還有掉電的情況數(shù)量以及發(fā)生的時(shí)間、編程的數(shù)量和時(shí)間等，將操作者的編程數(shù)據(jù)以及代碼信息等進(jìn)行保存，能夠記錄多種信息。

1.5 費(fèi)率和時(shí)段方案特點(diǎn)

智能電能表中包括不同的時(shí)段表，能夠按照設(shè)置的時(shí)間進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，這種方式可以使用四種費(fèi)率，并且可以設(shè)置日歷，能夠在一天之內(nèi)對(duì)編程進(jìn)行時(shí)段的更換，之間的相隔時(shí)間最少為15分鐘。

1.6 報(bào)警特點(diǎn)

當(dāng)故障發(fā)生的時(shí)候，智能電能表的背光燈能夠維持點(diǎn)亮狀態(tài)，并且可以轉(zhuǎn)換為報(bào)警的狀態(tài)，使其得到察覺，當(dāng)電表的剩余數(shù)額比預(yù)警的數(shù)值要小的時(shí)候，智能電能表會(huì)出現(xiàn)購電的提示，提醒用戶，當(dāng)發(fā)生問題故障的時(shí)候，則會(huì)顯示出錯(cuò)誤的信息碼。

1.7 凍結(jié)特點(diǎn)

智能電能表具有凍結(jié)的作用，能夠?qū)μ囟〞r(shí)間進(jìn)行凍結(jié)，這種方式指的是根據(jù)預(yù)約好的時(shí)間進(jìn)行時(shí)間凍結(jié)，使其能夠起到凍結(jié)電量的作用。瞬時(shí)凍結(jié)指在不正常狀況下，僅凍結(jié)當(dāng)前的時(shí)間和電能量有關(guān)數(shù)據(jù)，日凍結(jié)則是每日存儲(chǔ)零點(diǎn)這一時(shí)刻的電能量數(shù)據(jù)。

2 智能電能表的特點(diǎn)

2.1 功能強(qiáng)大

由于單片機(jī)程序的軟件不斷開發(fā)， 智能電能表具有準(zhǔn)確計(jì)量、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制的功能，一塊智能電能表相當(dāng)于七塊感應(yīng)式電能表，即兩塊正向有功表、兩塊正向無功表、兩塊最大需量表、一塊失壓計(jì)時(shí)儀，表計(jì)數(shù)量的減小降低了二次回路的壓降，有效提高了裝置的可靠性。

2.2 準(zhǔn)確度高

智能電能表克服了普通感應(yīng)式電能表的機(jī)械磨損問題，采用了精密的電子元件， 利用各種補(bǔ)償就達(dá)到了很高的準(zhǔn)確度等級(jí)， 進(jìn)一步提高了準(zhǔn)確度， 使得電能表的準(zhǔn)確度等級(jí)由0.5～3 級(jí)提高到 0.2～2 級(jí)。

2.3 起動(dòng)電流小

普通感應(yīng)式電能表需要在 0.3%I b 下才能起動(dòng)計(jì)量， 而智能電能表極為靈敏， 在 0.1%I b 電流下就能開始起動(dòng)計(jì)量。 例如，居民常用的 220V 、 5A 電能表，若是普通感應(yīng)式電能表需要 3.3W 才能啟動(dòng)，而智能電能表僅需 1.1W 就可以，這也意味著智能表在小電流的情況下仍然可以正常進(jìn)行計(jì)量工作，尤其是在電視機(jī)或空調(diào)在待機(jī)狀態(tài)時(shí)。

2.4 信息交互功能強(qiáng)

智能電能表采用 RS485 和 RS232 接口，配合使用用電信息采集系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)電能表的用電信息采集匯總，還能夠接受其他設(shè)備命令進(jìn)行停送電操作。 相比于普通感應(yīng)式電能表，智能電能表的最大優(yōu)勢(shì)是通信接口主要分擔(dān)了智能家居應(yīng)用中的數(shù)據(jù)和通信網(wǎng)關(guān)，本地通信以光電通信為主，而上行通信以 GPRS 為主，實(shí)現(xiàn)了信息交互功能。 因此，供電公司可以根據(jù)相應(yīng)的管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶用電，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)控制管理，以幫助供電公司評(píng)價(jià)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

3智能電表采集終端的遠(yuǎn)程控制

3.1 GPRS 移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)

智能電能表采集到的數(shù)據(jù)可以通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)很多數(shù)據(jù)的解碼處理，即通過中國(guó)移動(dòng)的 GPRS 網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)換成公網(wǎng)數(shù)據(jù)的格式傳輸，最后傳送到供電公司。 GPRS 系統(tǒng)具有建設(shè)周期短、建設(shè)成本低以及設(shè)備安裝簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，可以提供用戶的無線 IP 連接。

3.2 電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)

智能電能表的集中器可以支持單個(gè)電表也可以支持多個(gè)電表，集中器與電能表直接相連，不僅可以通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到供電公司，與此同時(shí)，供電公司的指令也能由集中器傳到電表控制模塊來控制電表操作。

3.3 智能電能表數(shù)據(jù)傳輸及存儲(chǔ)

ESAM 安全模塊中存儲(chǔ)了本地智能電能表的費(fèi)率和剩余金額等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，再根據(jù)這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)計(jì)量。 遠(yuǎn)程費(fèi)控智能電能表在本地不需要計(jì)費(fèi)，有些關(guān)鍵數(shù)據(jù)雖然存儲(chǔ)在 ES-AM 外部， 但安全認(rèn)證時(shí)也要借助 ES-AM 進(jìn)行。 在對(duì)必須寫入ESAM 芯片的參數(shù)修改時(shí)，認(rèn)證身份后，還需要按照 MAC+ 明文的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸操作。 而當(dāng)對(duì) ESAM 芯片外部的參數(shù)進(jìn)行修改時(shí)，在身份認(rèn)證通過后，要按照 MAC+ 密文對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸并認(rèn)證，再一次認(rèn)證通過后，必須用明文的方式來獲得參數(shù)，并依次對(duì)其存儲(chǔ)。

3.4 采集主站對(duì)智能表的遠(yuǎn)程控制

智能電能表的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)設(shè)置在用戶小區(qū)內(nèi)，和 GPRS連接，內(nèi)部設(shè)有處理器，可以通過 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸終端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 通常是將處理的協(xié)議封裝后發(fā)送到 GPRS 網(wǎng)絡(luò)，再通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到供電公司的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)。

4 結(jié)語

世界的智能電力管理水平逐漸提高，智能電能表得到了更加廣泛的應(yīng)用，很多國(guó)家結(jié)合本國(guó)的需求進(jìn)行智能電能表的改造，使電能表更好的發(fā)揮作用，但是缺少明確的概念來進(jìn)行電能表的定義。通過分析得出：智能電能表作為電能表的衍生設(shè)備進(jìn)行開發(fā)使用，具有較大的參考意義；智能電能表設(shè)計(jì)的技術(shù)比較多，需要對(duì)各個(gè)方面進(jìn)行要求和規(guī)范；電能表的計(jì)量范圍有限，需要注意。通過定義來更好的改善電能表，使其能夠發(fā)揮作用。

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