三相插拔式智能電表的結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)與研究

金燈輝

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1 三相插拔式智能電表的結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)目標(biāo)

于三相智能電能表而言，其利用了插拔式安裝結(jié)構(gòu)，輸出信號(hào)控制是閥控采用的方式。如果采樣時(shí)使用的是錳銅電阻，負(fù)載電流可以達(dá)到100A；如果采樣時(shí)利用的是小型化互感器，負(fù)載電流將會(huì)達(dá)到200A。對(duì)三相智能電能表進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以使電能量采集與計(jì)量功能有效結(jié)合。

2 三相插拔式智能電表的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案分析

2.1 選擇插座結(jié)構(gòu)

相關(guān)人員在設(shè)計(jì)插拔式三相表時(shí)，插座以及插頭的設(shè)計(jì)屬于設(shè)計(jì)的難點(diǎn)工作，需要保證插頭以及插座滿足電流的運(yùn)行，因此，相關(guān)人員在確定三相插拔式電能表結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案時(shí)[1]，需要對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，并且對(duì)使用的材料進(jìn)行對(duì)比。當(dāng)額定最大電流通過電流回路時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要保持環(huán)境溫度在規(guī)定范圍之內(nèi)，利用溫度計(jì)法對(duì)插座各個(gè)部件的升溫情況進(jìn)行測(cè)量，保證各個(gè)部件的升溫不超過65k。設(shè)計(jì)人員在對(duì)比多種材料以及多種結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該避免插座在陽光輻射或者是通風(fēng)區(qū)域內(nèi)工作。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)下列順序?qū)Χ喾N材料以及多種結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試。第一點(diǎn)，選擇相應(yīng)的智能電表，選擇好之后進(jìn)行插拔測(cè)試，插拔測(cè)試總共做5次；第二點(diǎn)，智能電表通額定最大電流，對(duì)智能電表各個(gè)部位的升溫情況進(jìn)行試驗(yàn)；第三點(diǎn)，在結(jié)束了溫升測(cè)試之后，進(jìn)行反復(fù)插拔試驗(yàn)，反復(fù)進(jìn)行13次；第四點(diǎn)，在反復(fù)插拔試驗(yàn)結(jié)束之后，將被試驗(yàn)插座冷卻兩小時(shí)，在兩小時(shí)之后繼續(xù)進(jìn)行反復(fù)插拔試驗(yàn)，總共實(shí)驗(yàn)12次；第五點(diǎn)，繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)測(cè)試，使用120%的額定最大電流通電，通電時(shí)間為兩小時(shí)，然后斷電一個(gè)小時(shí)，循環(huán)16次；第六點(diǎn)，智能電表通額定最大電流，然后再次進(jìn)行各個(gè)部位溫升測(cè)試[2]。

設(shè)計(jì)人員將插拔力與溫升試驗(yàn)進(jìn)行相應(yīng)的對(duì)比，最終確定設(shè)計(jì)方案，并選擇出使用的材料。

2.2 選擇外形結(jié)構(gòu)

（1）底座的選擇。設(shè)計(jì)人員可以選擇耐高溫材料制作基體，總共有7根強(qiáng)電部分的接線端子，對(duì)應(yīng)的插座也應(yīng)該有7個(gè)。底座應(yīng)該具備防呆功能，在安裝的過程中需要避免裝錯(cuò)、裝反的問題。利用梅花觸頭方式連接插座與電流端子，通過這樣的方式可以使接觸性能得到保障，連接板與電流端子的材質(zhì)為紫銅，在電流端子表面進(jìn)行鍍銀或者是鍍錫，通過這樣的方式可以將接觸面的導(dǎo)電性能逐步提高，使發(fā)熱問題得到有效控制。接線端子的載流量以及截面積應(yīng)該滿足電流的使用。

（2）電表主體的選擇。設(shè)計(jì)人員可以利用防紫外線、絕緣以及阻燃的環(huán)保材料制成電表主體。將較大液晶可視區(qū)域放置在電能表的正面，視窗旁邊設(shè)置相應(yīng)的功能鍵，這樣可以方便用戶的操作。設(shè)計(jì)人員需要獨(dú)立的設(shè)計(jì)GPRS模塊以及載波模塊，這可以方便后期工作人員的維護(hù)以及更換。電能表中有15根弱電端子，這些端子集中在一個(gè)排插上，在表殼上固定排插公頭。

3 三相插拔式智能電表的工作原理

于三相插拔式電能表而言，其主要由三相電能表模塊、遠(yuǎn)程通信管理模塊以及失壓計(jì)時(shí)模塊組成。于遠(yuǎn)程通信管理模塊而言，其利用了GSM系統(tǒng)承載的無線數(shù)據(jù)分組業(yè)務(wù)，通過該業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，并且利用RS485接口與相應(yīng)的電表設(shè)備進(jìn)行通信。于失壓計(jì)時(shí)模塊而言，其具有測(cè)量電參數(shù)的功能，并且具有記錄供電電壓失壓時(shí)間的功能。于三相電能表模塊而言，可以進(jìn)行電能計(jì)量，并且具有表內(nèi)事件記錄的作用，主要由實(shí)時(shí)時(shí)鐘、人機(jī)接口設(shè)備、電壓、電流互感器、數(shù)據(jù)接口設(shè)備以及高性能高速單片機(jī)等設(shè)備組成。三相插拔式電能表在工作時(shí)，當(dāng)電流、電壓經(jīng)專用計(jì)量芯片采集計(jì)算之后，電能脈沖會(huì)分兩路進(jìn)行輸出[2]。

三相插拔式電能表可以通過RS485接口對(duì)電能表本地參數(shù)進(jìn)行管理以及設(shè)置，可以方便用戶進(jìn)行設(shè)置。用戶可以通過遠(yuǎn)程對(duì)部分參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，從而使不同的用戶管理需求得以滿足。三相插拔式電能表中使用了較好的CDMA、GPRS技術(shù)，利用先進(jìn)的技術(shù)可以更好的進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸，通信鏈路設(shè)置為InterNet。

4 三相插拔式智能電表的功能研究

第一點(diǎn)，三相插拔式智能電表可以對(duì)有功電能進(jìn)行累計(jì)；具有測(cè)量需量清零以及最大需量的功能；具有月末自動(dòng)凍結(jié)上月各費(fèi)率累積電能的功能；第二點(diǎn)，三相插拔式電能表可以定期抄收電表。失壓計(jì)時(shí)模塊可以根據(jù)電能表的具體情況向主站轉(zhuǎn)發(fā)相應(yīng)的警報(bào)。每月的1號(hào)零點(diǎn)三相插拔式電能表就會(huì)自動(dòng)抄表，在進(jìn)行自動(dòng)抄表的過程中，電量會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)，最大需量也會(huì)恢復(fù)成零。相關(guān)人員可以利用RS485進(jìn)行數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)以及抄表工作；第三點(diǎn)，三相插拔式電能表可以對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密或者是解密。電能表可以存儲(chǔ)較多的計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)、故障事件記錄數(shù)據(jù)等。三相插拔式電能表具有自動(dòng)抄讀功能、顯示功能、失壓計(jì)時(shí)功能、電壓監(jiān)測(cè)功能、時(shí)鐘校時(shí)功能、數(shù)據(jù)采集功能以及拉合閘控制功能等；第四點(diǎn)，三相插拔式電能表具備事件記錄功能，其可以記錄日期、時(shí)間修改、電量修改，編輯跳線短接以及斷開、功率反向等內(nèi)容。

5 結(jié)語

相關(guān)人員對(duì)三相插拔式智能電表的結(jié)構(gòu)功能進(jìn)行改進(jìn)，可以使三相插拔式智能電表的作用得到充分發(fā)揮，使用戶停電時(shí)間得到有效控制，使電能計(jì)量智能化發(fā)展得到進(jìn)一步推進(jìn)，從而為用戶提供更好的用電服務(wù)。通過三相插拔式智能電表的不斷優(yōu)化，可以使竊電行為得以避免，使電能計(jì)量管理更加精細(xì)，使電能得到充分利用。