導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯(cuò)過為您精心挑選的10篇電子的電勢(shì)能，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子式電能表逐漸替代了感應(yīng)式機(jī)械電能表，而電子式電能表的竊電手段更加隱蔽，給查處帶來了很大的難度。供電企業(yè)一方面要加強(qiáng)管理，加大宣傳力度，完善相關(guān)法律法規(guī)，還要在技術(shù)上堵塞漏洞。

下面就竊電現(xiàn)象形成的特點(diǎn)和對(duì)策作簡要分析。

一、竊電行為的類型

竊電行為的種類很多，主要有以下幾種類型：由于表殼或電表箱的原因?qū)е赂`電者有機(jī)可乘而發(fā)生的竊電行為；磁場(chǎng)干擾的竊電行為；增加額外的導(dǎo)線、旁路部分電流的竊電行為；移動(dòng)或移除電能表接線的竊電行為；增加額外的器件，如二極管、電容、電阻及其組合，改變電壓回路的波形、相位，降低電壓回路電壓的竊電行為。

二、常規(guī)電子式電能表在防竊電方面的缺陷

在傳統(tǒng)的電子式電能表設(shè)計(jì)中，由于以下幾種原因，導(dǎo)致它們不能較完善的檢測(cè)或處理竊電行為。僅使用進(jìn)線端的電壓和火線的進(jìn)出端所流經(jīng)的電流作為電能計(jì)量的依據(jù)；大多數(shù)沒有使用很可靠的鉛封；一些竊電方式很容易操作，但是很難檢測(cè)，對(duì)于即使是非常簡單的竊電行為也無能為力。

三、電子式電能表的防竊電功能研究

（一）表殼和電表箱的防竊電技術(shù)。表殼是對(duì)付竊電的第一道防線。這就要求電力系統(tǒng)的管理人員加強(qiáng)自身管理的同時(shí)，也要對(duì)使用的電能表提出要求：采用聚碳酸酯的表殼或者金屬的表殼，電表有出廠鉛封，把電能表表殼通過焊接膠合，要打開電表就必須損壞它，以此來對(duì)抗竊電行為。使用特制的電表箱也能抑制一些竊電行為的發(fā)生。如鉛封電表箱，盡量減小導(dǎo)線周圍的間隙，增加旁路電流、反接電能表等竊電行為的難度。如果必要，還可以在電表箱內(nèi)添加檢測(cè)設(shè)備，以檢測(cè)竊電者對(duì)電表箱箱門的非法打開。

（二）防磁場(chǎng)干擾竊電。永久磁場(chǎng)和電磁場(chǎng)都會(huì)影響電表的正常計(jì)量。竊電者在電表附近放置強(qiáng)磁磁鐵或大線圈都能干擾電表的正確計(jì)量，達(dá)到竊電的目的。強(qiáng)磁磁鐵還能使電源變換的變壓器鐵心飽和，導(dǎo)致電能表的工作直流電壓降低或者消失。強(qiáng)磁磁鐵靠近表殼將減小功率的測(cè)量值，甚至能將功率減小到0。由于磁鐵的影響范圍比較小，所以電流互感器在表殼內(nèi)的位置對(duì)抵御磁鐵的干擾是相當(dāng)有幫助的。大線圈產(chǎn)生的電磁場(chǎng)會(huì)影響電能表中大多數(shù)的元器件，例如，錳銅電阻、電流互感器、核心的電子器件等。為防止磁場(chǎng)干擾，電能表內(nèi)部元器件的位置及其安裝位置是非常重要的。應(yīng)把易受磁場(chǎng)影響的敏感器件盡量放置在貼近電能表背面的地方，因?yàn)橥ǔ８`電者很難從電能表背后干預(yù)電表的正確計(jì)量；應(yīng)保持易受磁場(chǎng)影響的敏感器件遠(yuǎn)離電能表的頂部和兩邊，因?yàn)轫敳亢蛢蛇吺侨菀渍掣酱盆F的地方。

磁屏蔽是一種非常有效的防止磁場(chǎng)干擾的做法，首先我們可以使用金屬外殼的電流互感器，屏蔽磁場(chǎng)對(duì)它的影響。其次我們可以在表殼內(nèi)襯薄層金屬，以屏蔽整個(gè)電能表模塊。但是這種做法將增大原材料、生產(chǎn)及安裝的成本。

（三）防電流不平衡竊電。正常的電流不平衡體現(xiàn)為接地現(xiàn)象的存在，竊電時(shí)的電流不平衡包括任何的火線和零線的測(cè)量所得到的負(fù)載電流不相等的情況，這是由于竊電者旁路部分電流，導(dǎo)致電表的測(cè)量值小于真實(shí)值。竊電者可能用簡單的短接進(jìn)出電表的接線端，這種竊電行為比較容易實(shí)施。竊電者可以在幾秒內(nèi)移除短路線，所以很難查處這種竊電。要檢測(cè)電流的不平衡就不可避免增加電表的成本，必須要額外增加一個(gè)電流傳感器，以實(shí)現(xiàn)零線的電流檢測(cè)；由于隔離原因，可以在第一路的電流通道上選用低成本的錳銅電阻，但是另一路就必須使用成本相對(duì)較高的電流互感器。對(duì)于單相表，可以同時(shí)測(cè)量火線和零線的電流來檢測(cè)電流是否不平衡。此外，還要求電能表的計(jì)量芯片具有兩個(gè)獨(dú)立的ADC來進(jìn)行兩個(gè)電流通道（火線、零線）和一個(gè)電壓通道的采樣，并自動(dòng)比較兩個(gè)電流通道的電流大小，實(shí)現(xiàn)電流不平衡時(shí)的檢測(cè)和防竊電測(cè)量。

（四）防電流反向竊電。調(diào)換進(jìn)出線或者利用變壓器施加低壓反向大電流是竊電者經(jīng)常采取的竊電行為。竊電者企圖讓電表負(fù)計(jì)量，使汁量值向后退，這種竊電行為比接地或旁路電流的竊電行為更具侵害性。電流反接時(shí)的防竊電，要求計(jì)量模塊有自動(dòng)檢測(cè)電流反向功能，不需要任何的輔助元器件就能實(shí)現(xiàn)電流反向的檢測(cè)。同時(shí)，可以給電能計(jì)量模塊預(yù)置電流反向時(shí)的處理方式，如電流反向時(shí)取功率或電能的絕對(duì)值為測(cè)量值等等。

（五）防移除電壓竊電。移除電壓表現(xiàn)為移除電表接線中的一路，通常竊電者移除零線，使得電表沒有電網(wǎng)電壓的進(jìn)入，導(dǎo)致電表不能正常計(jì)量或不能工作。對(duì)付這種竊電行為，可用一個(gè)低成本的電流互感器CT，從其余的連接電表導(dǎo)線中流經(jīng)的電流上竊取很小的電能給電能表供電，使電能表實(shí)現(xiàn)防竊電測(cè)量。由于受到電能表成本、電能表表殼的尺寸以及電子元器件能夠承受的最大電流等諸多因素的影響，選擇從電流上竊電的CT是受限制的，因此能從電流上竊電給電能表供電的電能也受限制。當(dāng)負(fù)載電流大于1A-2A時(shí)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)電能表的防竊電測(cè)量，而當(dāng)負(fù)載電流很小時(shí)，能從電流上竊取的電能將不能勝任電能表供電，因此，需要采用低功耗計(jì)量芯片。

四、結(jié)束語

通過改進(jìn)電子式電能表的設(shè)計(jì)，可方便地實(shí)現(xiàn)防竊電功能，有效地防范竊電現(xiàn)象的發(fā)生。雖然防竊電電能表價(jià)格相對(duì)偏高，但相對(duì)于竊電造成的損失還是很小的。如今，筆者所在的望都縣供電公司已經(jīng)為大用戶（專變用戶）全部實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程抄表，監(jiān)控中心隨時(shí)可以通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)大用戶的電流、電壓、用電量、功率因數(shù)、停送電、開關(guān)電能表箱等情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，有效的從各個(gè)途徑遏制了竊電。

參考文獻(xiàn)：

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電子式電能表有兩部分構(gòu)成規(guī)模較大的集成電路，分別是數(shù)據(jù)處理單元以及電能測(cè)量單元。電子式電能表除了具有普通電能表中的計(jì)量功能之外，還擁有測(cè)量、分時(shí)等多種功能，同時(shí)它還能夠顯示、輸出以及儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。電子式電能表與機(jī)電式電能表相比具有較大的優(yōu)勢(shì)，電子式電能表準(zhǔn)確率高、故障率低、誤差曲線平直、功能消耗低、功率因數(shù)補(bǔ)償較強(qiáng)、符合性能好，防竊電強(qiáng)、有預(yù)付費(fèi)功能、應(yīng)用領(lǐng)域廣發(fā)等優(yōu)勢(shì)。電子式電能表根據(jù)自身的特征可分為：基波電能表、單相預(yù)付費(fèi)電能表、多用戶電能表、單相電子式電能表、防竊電電能表、單相復(fù)費(fèi)率電能表。

一、電表概述

隨著電力工業(yè)的到來以及發(fā)展，都需要對(duì)發(fā)電、配電以及輸電等管理進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)量。電表的使用迄今為止已有一百多年的歷史了，早期使用的感應(yīng)式電表較多，但是該電表的功能簡單，而且準(zhǔn)確度較低，已經(jīng)逐漸不適應(yīng)現(xiàn)今時(shí)代的需求了。在八十年代國外就有很多公司已經(jīng)開始研發(fā)全能電表了，而我國是在90年代后才開始引進(jìn)電表研發(fā)技術(shù)。到90年代后期，才出現(xiàn)相對(duì)較為成熟的技術(shù)。在1994年江蘇省開始使用三相電子電表，但是這些電表主要是國外生產(chǎn)的，之后隨著我國電表技術(shù)的成熟，國產(chǎn)電子式電表才在我國進(jìn)行推行使用。1993年在蘇州開始有單相電子式表的出現(xiàn)，之后全省在投入使用。

二、電子式電能表的特點(diǎn)及原理

（一）基波電能表

由于電氣化鐵道使用的大功率整流的現(xiàn)象普遍存在，以及電弧爐在鋼鐵行業(yè)的普遍使用現(xiàn)象，造成大量的諧波在電網(wǎng)中存在。大量諧波的存在對(duì)電力系統(tǒng)造成較低的經(jīng)濟(jì)效益，而且還影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行等?；ū砜梢酝ㄟ^軟件和硬件的結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)濾波的功能，只進(jìn)行計(jì)量電能，這樣很好的解決了諧波帶來的影響。基波電能表中的軟件實(shí)現(xiàn)濾波功能是通過傅式算法進(jìn)行完成的，在這里需要DSP的強(qiáng)大功能；其中的硬件則是利用低通濾波器，對(duì)諧波進(jìn)行合理的篩選，進(jìn)而選擇正確的頻率。

與一般的電能表相比，基波表增加了低通濾波器有關(guān)的電路，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，就要在原來的電能表中，將電源黑板中的電壓輸送通道中的電阻進(jìn)行分壓，還有要將電流放大電路中的數(shù)值進(jìn)行合理的調(diào)整。基波表的主要特點(diǎn)就是對(duì)諧波進(jìn)行過濾，只進(jìn)行計(jì)量。

（二）單相預(yù)付費(fèi)電能表

預(yù)付電能表主是在普通的電能表基礎(chǔ)上，添加了表內(nèi)跳閘繼電器、數(shù)碼顯示器和微處理器、IC卡接口等。單相預(yù)付費(fèi)電能表可以利用IC卡接口將與IC卡連接，然后進(jìn)行預(yù)購電費(fèi)和電量數(shù)據(jù)傳輸功能的實(shí)現(xiàn)，然后實(shí)現(xiàn)欠費(fèi)自動(dòng)跳閘。

預(yù)付費(fèi)電能表的測(cè)量功能與一般的電能表類似，該電能表主要是通過微處理器來接收測(cè)量模塊傳來的功率脈沖，然后進(jìn)行電能記錄，同時(shí)儲(chǔ)存該信息，對(duì)已交電費(fèi)實(shí)施遞減剩余電費(fèi)，直到用戶出現(xiàn)欠費(fèi)情況就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，然后實(shí)現(xiàn)電能表的跳閘功能。而且我們可以通過IC卡接口，來判斷用戶使用的卡是否有效，是否具有購電信息的合法性。使用預(yù)付費(fèi)電表，可以解決流動(dòng)性人口電費(fèi)收取情況，改變了以往的人工抄表方式，這樣也可以增強(qiáng)用戶對(duì)電屬于商品的意識(shí)，同時(shí)也提高了用電管理機(jī)構(gòu)工作的效率，減少可防竊電現(xiàn)象。但是該表的使用也具有一定的局限性，使用該電表需要增加配電管理營業(yè)廳，這樣需要投入較大的資金，相比長壽電表具有較大的功能消耗，由于電表計(jì)量的設(shè)計(jì)因素會(huì)影響對(duì)線路損壞想象無法統(tǒng)計(jì)現(xiàn)象。

（三）多用戶電能表

多用戶電表具有測(cè)量輸入途徑較多，實(shí)現(xiàn)循環(huán)顯示功能，它是共用電能模塊，這些功能的實(shí)現(xiàn)主要是由于該電表采用的中央處理器是單片計(jì)算機(jī)。

多用戶電表利用多個(gè)電能模板進(jìn)行多個(gè)用戶電量測(cè)試，然后通過單片機(jī)進(jìn)行處理，然后發(fā)送數(shù)據(jù)，通過顯示器顯示。

（四）單相電子式電能表

單相普通電表主要在居民用戶中使用，進(jìn)行收費(fèi)和電量計(jì)算，該電表的使用范圍比較廣泛。

該電表主要有一下幾個(gè)部分組成：（1）測(cè)量模塊。該模塊由電流電壓乘法器、電流和電壓交換器等組成；（2）電源回路。該部分主要是為整個(gè)電表計(jì)量直流提供電源；（3）顯示器。該顯示器可以利用液晶顯示器或是機(jī)械計(jì)量器等。對(duì)于其他部分的構(gòu)成就需要根據(jù)用戶需求進(jìn)行配置了。該電表的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單以及成本很低，同時(shí)還能進(jìn)行定量計(jì)數(shù)顯示、能夠輸出光耦功率脈沖，還有LED等功能。

（五）防竊電電能表

防竊電電表主要是在原有的電子表上進(jìn)行一定的改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)了防竊電功能。（1）防止接電流線進(jìn)行竊電。該表同普通的電能表一樣都具有對(duì)反向用電現(xiàn)象進(jìn)行沮洳正向的功能；（2）防止表外短線路接電線竊電。該表通過錳銅片的使用，使得該電表的電流回路中的電阻較小。當(dāng)進(jìn)行表外短路電線接流時(shí)，通過降低分流來預(yù)防竊電現(xiàn)象，同時(shí)該表還采用了回路判別功能。（3）加入了防竊電計(jì)量專用芯片；（4）防斷TV偷電。該電表利用全失壓記錄時(shí)間以及全失壓的次數(shù)記錄功能，通過兩個(gè)數(shù)據(jù)的顯示，讓電量追補(bǔ)功能有了實(shí)現(xiàn)的可能。（5）防軟件偷電。該電能表可以通過利用硬件加密、“安全認(rèn)證”以及軟件加密等方式進(jìn)行防偷電現(xiàn)象；（6）通過遠(yuǎn)方通信功能實(shí)現(xiàn)竊電現(xiàn)象監(jiān)控功能。該電表可以通過利用三路信息以及兩路信息比較法防止竊電。

當(dāng)電流正常流通時(shí)通過L（相）線，向N（零）線進(jìn)行流入，此時(shí)的電流是相等的，S點(diǎn)就代表的是高電平。一旦出現(xiàn)接線偷電情況，那么L（相）線與N線中的電流就會(huì)出現(xiàn)不相等現(xiàn)象，此時(shí)的S點(diǎn)就是低電平，這樣就可以判斷出是否有“跨接”偷電現(xiàn)象。

（六）單相復(fù)費(fèi)率電能表

與普通的電子表相比，復(fù)費(fèi)電能表安裝的有時(shí)鐘處理器、微處理器、顯示器以及通信接口路線等，其中的可以利用液晶或是數(shù)碼管等作為顯示器。該電表主要是通過對(duì)每時(shí)段的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，然后進(jìn)行計(jì)量。該電表主要是對(duì)居民用戶的用電情況進(jìn)行分時(shí)計(jì)費(fèi)。

在該電表中的串行通信接口主要有RS485接口，以及遠(yuǎn)紅外線。而時(shí)鐘模塊就是提供對(duì)應(yīng)的時(shí)間。在實(shí)際應(yīng)用中都是用黑白表的，它是復(fù)費(fèi)率表中的特例，黑白表顧名思義，只分白天和黑夜這兩個(gè)時(shí)段，費(fèi)率也是如此，在黑夜中的電價(jià)沒有白天的電價(jià)高，這引導(dǎo)用戶在晚上多用電。

結(jié)語

隨著電價(jià)制度的不斷改革，電子式電能表的使用很好的適應(yīng)了現(xiàn)代對(duì)電能用量管理的需求，根據(jù)上文分析，可以看出電子式電表的功能較多，而且種類豐富。電子式電表功能能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化計(jì)表、適應(yīng)能力強(qiáng)，而且也實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)操作，這些都有利于提高電能的管理工作效率。同時(shí)電子式表的出現(xiàn)，滿足了不同用戶的需求。通過本文對(duì)電子式電表的特點(diǎn)及原理的分析，希望能夠有助于大家對(duì)電子式電表的了解。

參考文獻(xiàn)：

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中圖分類號(hào)TM933.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2014）119-0075-02

0 引言

電子式電能表包括電能測(cè)量單元和數(shù)據(jù)處理單元，這兩個(gè)單元均是由大規(guī)模集成電路組成的。電子式電能表具有一般電能表的計(jì)量電能功能外，還具有分時(shí)、測(cè)量需量等兩種以上功能，能顯示、儲(chǔ)存和輸出數(shù)據(jù)。與機(jī)電式多功能表相比，電子式多功能電能表具有故障率低、準(zhǔn)確度等級(jí)高、負(fù)荷特性較好、防竊電能力強(qiáng)、應(yīng)用領(lǐng)域廣、誤差曲線平直、功率因數(shù)補(bǔ)償性能較強(qiáng)、自身功耗低、可具有預(yù)付費(fèi)功能等優(yōu)點(diǎn)。電子式電能表根據(jù)各自特點(diǎn)可分為：基波電能表、單相普通電子式電能表、單相預(yù)付費(fèi)電能表、單相復(fù)費(fèi)率電能表、防竊電電能表、多用戶電能表。

1 電子式電能表的原理及特點(diǎn)

1.1 基波電能表的原理及特點(diǎn)

由于大功率整流在電氣化鐵道中的普遍應(yīng)用，鋼鐵工業(yè)中電弧爐的普遍使用等，電網(wǎng)中存在著大量諧波。諧波的大量存在降低了電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益、影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行?；ū硪杂布蛙浖煞N方式實(shí)現(xiàn)濾波功能，只計(jì)量基波電能，解決了諧波影響電能計(jì)量問題。軟件實(shí)現(xiàn)濾波功能可采用傅式算法，需要功能強(qiáng)大的DSP；硬件實(shí)現(xiàn)則通過低通濾波器，合理選擇轉(zhuǎn)折頻率濾除諧波。下面以硬件低通濾波器實(shí)現(xiàn)的三相基波表為例詳細(xì)說明。圖1為三相四線式基波表原理框圖。

與普通表相比，基波表增加了虛框內(nèi)的低通濾波器電路，具體實(shí)施時(shí)，需在原電能表內(nèi)電源板上電壓通道的電阻分壓電路參數(shù)以及電流放大通道的放大倍數(shù)方面做相應(yīng)調(diào)整。

基波表的特點(diǎn)是以硬件和軟件兩種方式實(shí)現(xiàn)濾波功能，只計(jì)量基波電能，解決了諧波影響電能計(jì)量問題。

1.2 單相普通電子式電能表的原理及特點(diǎn)

單相普通電子式電能表用于居民用戶用電計(jì)量、收費(fèi)，它的使用數(shù)量大范圍廣。單相普通電子式電能表的原理框圖如圖2。

它一般由如下幾部分構(gòu)成。

1）測(cè)量模塊。由電壓、電流變換以及電壓電流乘法器構(gòu)成；

2）電源回路。提供整個(gè)表計(jì)的直流供電電源；

3）顯示器?？梢杂蓹C(jī)械計(jì)度器或數(shù)碼管或液晶顯示器構(gòu)成。

其他部分可根據(jù)用戶需求配置。

單相普通電子式電能表的特點(diǎn)是成本低、結(jié)構(gòu)簡單，具有電能計(jì)量顯示、LED及光耦功率脈沖輸出功能。

2.3單相預(yù)付費(fèi)電能表的原理及特點(diǎn)

在普通電能表的基礎(chǔ)上，增加微處理器、表內(nèi)跳閘繼電器、IC卡接口以及數(shù)碼顯示器或液晶顯示器就構(gòu)成了預(yù)付費(fèi)電能表。單相預(yù)付費(fèi)電能表通過IC卡接口連接的IC卡可以實(shí)現(xiàn)傳輸電量數(shù)據(jù)和預(yù)購電費(fèi)數(shù)據(jù)功能，自動(dòng)進(jìn)行欠費(fèi)跳閘。預(yù)付費(fèi)電能表原理框圖如圖3所示。

單相預(yù)付費(fèi)電能表測(cè)量模塊與普通電能表沒有區(qū)別，微處理器接收到測(cè)量模塊送來的功率脈沖進(jìn)行電能累計(jì)，并將信息存入存儲(chǔ)器，同時(shí)將已購買電量進(jìn)行剩余電費(fèi)遞減，在用戶使用欠費(fèi)時(shí)給出報(bào)警信號(hào)并控制電能表跳閘。同時(shí)通過監(jiān)測(cè)IC卡接口，可自行判斷插入卡的有效性以及購電數(shù)據(jù)合法性。

預(yù)付費(fèi)表的優(yōu)點(diǎn)是可解決流動(dòng)人口用戶的電費(fèi)收取問題，不需要進(jìn)行人工抄表，利于用戶增強(qiáng)電是商品的意識(shí)，有利于用電管理部門提高電能管理水平，具有一定的防竊電能力。同時(shí)，它也有局限性，表現(xiàn)在，需要增加配電營業(yè)廳網(wǎng)點(diǎn)，投入資金量較大，與長壽命表相比功耗較大，由于某些表計(jì)的設(shè)計(jì)原因可能會(huì)使線損無法統(tǒng)計(jì)等方面。

2.4單相復(fù)費(fèi)率電能表的原理及特點(diǎn)

復(fù)費(fèi)率電能表與普通電子電能表不同的地方在于復(fù)費(fèi)率電能表安裝有微處理器，同時(shí)還裝有時(shí)鐘芯片、通信接口電路、顯示器等，其中的顯示器可以是數(shù)碼管顯示器也可以是液晶顯示器。單相復(fù)費(fèi)率電能表是根據(jù)設(shè)置的時(shí)段參數(shù)進(jìn)行分時(shí)電能計(jì)量的，實(shí)現(xiàn)了居民用戶電量分時(shí)計(jì)費(fèi)。單相復(fù)費(fèi)率電能表的原理框圖如圖4。

串行通信接口一般由遠(yuǎn)紅外及RS485接口。時(shí)鐘模塊提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。實(shí)際使用中多使用黑白表。黑白表是單相復(fù)費(fèi)率表的一種特例，黑白表只有白天和黑夜兩個(gè)時(shí)段和費(fèi)率[2]，黑夜時(shí)段電價(jià)遠(yuǎn)低于白天，引導(dǎo)用戶在黑夜多用電。

2.5防竊電電能表的原理及特點(diǎn)

通過在電子表上做相應(yīng)的改進(jìn)可提高電能表的防竊電能力。

1）防反接電流線竊電。電子式電能表一般都具有將反向用電計(jì)入正向的能力；

2）防表外短接電流線竊電。對(duì)于采用了錳銅片分流的電流表，它的電流回路電阻很小。在表外短接時(shí)，分流不明顯，預(yù)防了竊電。此外還可采用專門回路判別，原理如圖5。

圖5中，正常時(shí)流過L（相）線和流回N（零）線的電流應(yīng)完全相等（平衡），則S點(diǎn)應(yīng)為高電平。一旦跨接偷電時(shí)，則很難保證L（相）線和N（零）線的電流平衡，此時(shí)S點(diǎn)為低電平，則可判為“跨接”竊電；

3）使用防竊電專用計(jì)量芯片；

4）防斷TV竊電。電子式電能表給出全失壓累計(jì)時(shí)間和全失壓累計(jì)次數(shù)兩種數(shù)據(jù)，為結(jié)合實(shí)際情況追補(bǔ)電量創(chuàng)造了條件；

5）防軟件竊電。電能表可使用軟件加密法、硬件加密法、“安全認(rèn)證”法三種方法防竊電；

6）利用遠(yuǎn)方通信實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)防竊電。電子式電能表可使用兩路信息比較法、三路信息比較法防竊電。

2.6多用戶電能表的原理及特點(diǎn)

多用戶表是以單片計(jì)算機(jī)為中央處理器，具有多個(gè)測(cè)量輸入通道，共用電源模塊，循環(huán)顯示。多用戶表的原理框圖如圖6。

如圖6，電子式多用戶表是通過多個(gè)電能模塊對(duì)多個(gè)用戶進(jìn)行電能測(cè)量，由單片機(jī)處理后，送顯示器顯示。

3 結(jié)論

隨著電子技術(shù)的發(fā)展， 電子式電能表也在不斷進(jìn)步， 本文對(duì)常見電子式電能表的原理和特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)歸納，有助于對(duì)電子式電能表的熟悉和使用。

篇4

這是一款智能型高科技電能計(jì)量產(chǎn)品，該表可以同時(shí)計(jì)量正/反向有功電能、正/反向無功電能、四象限無功電能，還具有多費(fèi)率控制，負(fù)荷曲線記錄，各相失壓、過壓、頻率超限記錄，數(shù)據(jù)LCD顯示等多種功能。主站可以通過RS-485總線或手持紅外抄表器對(duì)該電表進(jìn)行查表、設(shè)表、抄表等操作。

軟件代碼全部采用C/C++語言編寫，編碼效率高，可維護(hù)性好，便于實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)用戶的需求方便地對(duì)功能模塊進(jìn)行裁剪。而且代碼經(jīng)過優(yōu)化，其生成的目標(biāo)代碼大小和執(zhí)行效率已與匯編代碼相差無幾。該產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)全面符合GB/T 17215-1998《1級(jí)和2級(jí)靜止式交流有功電度表》、DL/T614-1997《多功能電能表》和DL/T645—1997《多功能電能表通信規(guī)約》的要求。

多功能電能表的總體結(jié)構(gòu)和硬件設(shè)計(jì)

多功能表總體結(jié)構(gòu)

電子式多功能電能表硬件的核心MCU主控制器，它負(fù)責(zé)按鍵輸入掃描、工作狀態(tài)檢測(cè)，計(jì)量數(shù)據(jù)的讀入、計(jì)算和存儲(chǔ)、電表參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)配置以及與外界的通信控制等。其主要功能單元包括MCU主控制器單元、電量計(jì)量模塊、紅外和RS—485通信模塊、校表模塊、EEPROM存儲(chǔ)陣列等;其他輔助模塊主要有:時(shí)鐘日歷電路、工作異常報(bào)警電路、按鍵輸入電路、復(fù)位和看門狗電路、開關(guān)電源模塊和后備電池電路、大屏幕液晶顯示模塊和LED顯示模塊。多功能表總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

高性能主控制器單元

主控制器采用NEC公司8位單片機(jī)中的高檔產(chǎn)品uPD78P0338。該款單片機(jī)為120腳QFP封裝，單片集成有60KBFlash、一個(gè)異步通信串行口、40x4段LCD驅(qū)動(dòng)器、高達(dá)10MHz的總線時(shí)鐘和10路10位精度的ADC，并可通過簡單的接口進(jìn)行在系統(tǒng)編程，極大地方便在線調(diào)試和軟件升級(jí)。并且支持高級(jí)語言，較好地滿足了多功能表任務(wù)繁多、數(shù)據(jù)量龐大、算法較復(fù)雜的功能要求。

串口復(fù)用通信單元

通信電路模塊主要包括TSOPl838紅外接收頭、紅外發(fā)射二極管、載波電路、MAX487專用485收發(fā)電路、驅(qū)動(dòng)/開關(guān)二極管和其他元件。

本電能表為便于用戶抄表，設(shè)計(jì)有紅外本地抄表和RS-485集中抄表兩種串行抄表方式，因?yàn)閡PD78F0338僅有一個(gè)串口，故通信電路設(shè)計(jì)時(shí)采用串口復(fù)用技術(shù)。由9012、9014和若干電阻等器件組成互補(bǔ)開關(guān)，由MCU的一個(gè)I/O口來控制紅外和RS-485通信方式的切換，如圖2所示。

高精度電量計(jì)量模塊

計(jì)量模塊由高精度專用電能計(jì)量芯片SA9904，電流互感器和其他外圍電路元件組成。SA9904是Sames公司生產(chǎn)的一款三相雙向功率/電能計(jì)量芯片，可以計(jì)量有功/無功功率、電壓、頻率、相序異常等，可以單獨(dú)計(jì)量每一相的用電信息，符合IEC521/1036標(biāo)準(zhǔn)，可達(dá)到1級(jí)交流電能表的精度要求，各數(shù)據(jù)寄存器具有24位精度，可通過三線SPI接口與CPU交換數(shù)據(jù)。從而可以較好地適應(yīng)多功能表需要計(jì)量多種電量數(shù)據(jù)的要求。SA9904引腳及其外圍電路圖如圖3所示。

其中，CLK、DO、DI構(gòu)成與MCU控制器的接口，用于傳輸控制命令和測(cè)得的電量數(shù)據(jù)，IIps、IIPt、IIPr用來對(duì)電流取樣，IVPl、IVP2、IVP3用來對(duì)電壓取樣。

時(shí)鐘日歷模塊

時(shí)鐘電路采用EPSON生產(chǎn)的RTC-4553實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。內(nèi)部集成了32.768kHz的石英晶體振蕩器，簡化外圍電路，并可以根據(jù)需要進(jìn)行自由設(shè)置以得到較高的頻率;同時(shí)集成有時(shí)鐘和日歷計(jì)數(shù)器，可選擇24或12小時(shí)顯示模式，時(shí)鐘可通過軟件方式進(jìn)行間隔30秒的調(diào)整，并提供0.1Hz或1024Hz的定時(shí)脈沖輸出，以便于在電能表的外部對(duì)時(shí)鐘精度進(jìn)行定期檢查。RTC-4553引腳及其外圍電路圖如圖4所示。

其中，SCK、Sin、Sout與主處理器接口，用于發(fā)送控制指令或者傳輸日期時(shí)間數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)日歷時(shí)鐘模塊采用電池作后備電源，以確保在停電狀態(tài)下，日期時(shí)間的準(zhǔn)確無誤。

多功能電能表的軟件設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

多功能電能表涉及的數(shù)據(jù)類型種類繁多。按字節(jié)分包括單字節(jié)、雙字節(jié)、三字節(jié)、四字節(jié)和六字節(jié)等，按表征的意義分有時(shí)間、時(shí)刻、電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能、次數(shù)、功率因數(shù)、門限、狀態(tài)字、系數(shù)、表號(hào)等。復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出了較高的要求，本實(shí)現(xiàn)方案通過采用多種數(shù)據(jù)尋址方式和多種類型存儲(chǔ)器較好地解決了這一問題。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存放方式有:內(nèi)部ROM、RAM和外掛EEPROM。

內(nèi)部ROM用來存放大量的常數(shù)表格，RAM用于存放臨時(shí)變量和堆棧，本方案需要2.5KB左右的RAM，串行EEPROM則存儲(chǔ)各種用戶電量數(shù)據(jù)和設(shè)表參數(shù)，通過12C總線與CPU交換數(shù)據(jù)，電能表按設(shè)計(jì)需求的最大要求大約需要250KB的EEPROM，本方案采用8片256位EEPROM通過級(jí)聯(lián)來實(shí)現(xiàn)。

數(shù)據(jù)尋址方式

EEPROM數(shù)據(jù)訪問采用兩種方式;直接地址訪問，通過數(shù)據(jù)的EEPROM地址直接讀寫數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)ID尋址，通過數(shù)據(jù)的編碼讀寫數(shù)據(jù)。

通信口復(fù)用功能設(shè)計(jì)

紅外通信和RS-485共用一個(gè)串行口(RxD/TxD)通信，由于串行口通信開始都有一低電平位(0)，因此將紅外接收端(與485接收端用一三極管隔開)引到一中斷引腳INTP1，通過其引發(fā)的中斷可判斷串行口數(shù)據(jù)是否來自紅外。發(fā)送時(shí)按時(shí)應(yīng)方式發(fā)送，使其不互相干擾。由于紅外通信和遙控接收用同一接收管，因此在判斷紅外來源的中斷中啟動(dòng)定時(shí)器INTTM4檢測(cè)紅外接收端，如果檢測(cè)到脈沖寬度為9ms或0.56ms，則判斷為紅外遙控，并根據(jù)定時(shí)檢測(cè)遙控編碼;否則判斷為紅外產(chǎn)生的串行口接收中斷，并將定時(shí)檢測(cè)關(guān)閉。

紅外38.4kHz調(diào)制信號(hào)由CPU內(nèi)部分頻輸出(P05/PCL)。f=fx/27=4.9152/128=38.4kHz。

因紅外發(fā)送字節(jié)之間可選有15～20ms的延時(shí)，而485通信則不需要延時(shí)。數(shù)據(jù)發(fā)送在發(fā)送中斷中進(jìn)行，紅外通信在發(fā)送操作后立即關(guān)閉發(fā)送中斷允許，待延時(shí)時(shí)間到后再允許發(fā)送中斷。

篇5

這封里外不討好的“關(guān)閉函”讓人想起了勞倫斯·布魯克的小說《八百萬種死法》，其描述了紐約八百萬市民各種離奇古怪的死法———在家里看電視卻會(huì)無辜被炸死，跟相鄰幾十年的鄰居會(huì)因一只新寵物而爭執(zhí)動(dòng)武死亡。

拋開風(fēng)暴早晚會(huì)過去的期望，智能電視是否能有新的發(fā)展？我們?yōu)榇讼氲搅艘韵聨追N智能電視的復(fù)活方式。

成為投射屏幕

基于內(nèi)網(wǎng)的連接技術(shù)可以曲線救國，無論是蘋果的AirPlay還是DLNA和Mircast都已經(jīng)成熟，兼容這幾個(gè)技術(shù)并非難事，這段時(shí)間的動(dòng)蕩或許能讓各家將他們成為默認(rèn)功能，在同一Wi-Fi下傳統(tǒng)顯示器、手機(jī)、電腦與影院可以多屏切換，網(wǎng)絡(luò)視頻資源都可觀看，與互聯(lián)網(wǎng)盒子功能相似。

這不，谷歌最新推出了電視盒子Nexus Player已經(jīng)繼承了chromecast的衣缽，而小米盒子在伊始已經(jīng)兼容了三種投射方式。

改名叫投影儀吧

業(yè)內(nèi)人士透露，視頻網(wǎng)站、設(shè)備商不將產(chǎn)品稱為電視，的確可以免于監(jiān)管。不如將電視換成投影儀，智能投影儀使用的LED燈珠，壽命在2萬至3萬小時(shí)之間，此外，用戶無需購買電視機(jī)。對(duì)于分辨率和要求不高的學(xué)生和打工族來說比較合適。無論是極米還是土豆推出的鈦土豆智能投影儀，都已經(jīng)支持將移動(dòng)端視頻投影其中，投影50至80英寸已經(jīng)超出了大多數(shù)智能電視的屏幕尺寸。

價(jià)格層面，一個(gè)普通盒子售價(jià)在200元至500元之間，一年內(nèi)容費(fèi)500元，配上電視機(jī)的價(jià)格，需要幾千元；鈦土豆價(jià)格為3399元，上市已久的極米Z3智能投影儀價(jià)格為2999元，幕布價(jià)格從100元起，當(dāng)然家里的白墻也可替代。

內(nèi)置路由功能

家庭智能中心的爭論依舊，一方是路由器的擁躉，一方支持智能電視。將路由和硬盤集成在電視中，反而省去了如何讓“路由器不被遺忘”的煩惱，電視歷來是一家團(tuán)聚時(shí)的“關(guān)注”焦點(diǎn)。家庭環(huán)境屬于電視機(jī)，通過集成了路由功能的電視，來控制冰箱、洗衣機(jī)等將逐步入網(wǎng)的家電。電視未來也可以通過語音、人臉識(shí)別等多種交互方式，便捷地提供服務(wù)。

手機(jī)的移動(dòng)性讓人們逐步脫離了電腦屏幕，但購物用戶體驗(yàn)在大屏幕上顯示效果無疑更好，加上類似Kinect攝像頭設(shè)備，虛擬試穿已經(jīng)不是問題。即使路由器也被管控，現(xiàn)在又興起了云盤，用戶可以通過電視登錄云盤客戶端分享視頻，這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)超出了廣電的管轄范圍。

變成游戲機(jī)

目前各個(gè)盒子都為游戲埋下伏筆，內(nèi)置類似俄羅斯方塊的小游戲，并提供了第三方游戲接入的接口，通過贈(zèng)送的遙控器就能體驗(yàn)，智能電視或盒子外加一個(gè)手柄，就具備了成為游戲機(jī)的基礎(chǔ)，提升處理器配置，并非難事，中國人口紅利和家庭游戲機(jī)的政策正在放寬，廠商不必?fù)?dān)心與PS4和Xbox這些專業(yè)主機(jī)競(jìng)爭的壓力。

但如何接入更多高質(zhì)量的游戲？視頻網(wǎng)站的版權(quán)已經(jīng)砸到了影視作品上，是否還有余額支付新的服務(wù)？

做一個(gè)更大的平板

“閉關(guān)函”可沒限制用戶在平板上觀看，把平板放大如何？。10月13號(hào)彩電廠商創(chuàng)維和終端廠商華為，通過旗下子品牌合作出了一款大平板——酷開榮耀A55，這塊平板沒有外置遙控器，也沒有傳統(tǒng)電視接口，不只是擺在桌子上，還可以直接掛在墻上，通過手機(jī)和個(gè)人平板電腦無縫控制。此前TCL與騰訊就曾了多款的“大平板顯示終端”，

除了躲避監(jiān)管，用戶現(xiàn)在對(duì)電視機(jī)的印象越來越模糊。特別是對(duì)于85后、90后的年輕消費(fèi)者來說，并非準(zhǔn)時(shí)收看《新聞聯(lián)播》的顯示屏才是電視，只要一臺(tái)可以自由收看各種海量視頻節(jié)目的顯示屏，都可以叫電視。

篇6

經(jīng)常使用的電能表有兩種：一種是感應(yīng)式機(jī)械電能表，它是利用三個(gè)不同空間和相位的磁通建立起來的交變移進(jìn)磁場(chǎng)，在這個(gè)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，這個(gè)感應(yīng)電流使得轉(zhuǎn)盤總是朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)蝸桿傳遞到計(jì)數(shù)器，累計(jì)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)，從而達(dá)到計(jì)量電能的目的。另一種是電子式電能表，它是利用電流和電壓作用于固態(tài)電子器件而產(chǎn)生瓦時(shí)輸出量的電能計(jì)量儀表。

一、感應(yīng)式電能表已完成其歷史使命：

當(dāng)前，電能表、水表、燃?xì)獗砟酥僚瘹獗硪焉钊氲角Ъ胰f戶，而電能表應(yīng)用的最廣、最早。 目前我國生產(chǎn)電能表的廠家約有600多家，年產(chǎn)量約1億萬臺(tái)，其中70％以上為感應(yīng)式電能表。感應(yīng)式電能表已有100多年的歷史，當(dāng)前突出的問題是：

第一、 合格率低，超差嚴(yán)重：1996年、1997年和1999年國家曾三次對(duì)感應(yīng)式電能表進(jìn)行 抽查，其合格率分別為7.1% 、30.4%、和55.6％。有的產(chǎn)品最大實(shí)測(cè)基本誤差競(jìng)高達(dá)-13.4％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了國家規(guī)定的+2％的技術(shù)指標(biāo)要求。 機(jī)械磨損是感應(yīng)式電能表無法克服的缺陷，磨損的后果是表計(jì)越走越慢。國家電力公司曾 對(duì)在用的電能表進(jìn)行了抽查，抽查的結(jié)果是：運(yùn)行一年、二年、三年、四年和五年的電能表中，超差分別為31.1％、41％、44.1％、42.9％和53.5％。這就是說，用了五年的表，將有50％以上不合格，為此，有關(guān)部門不得不做出規(guī)定，要求感應(yīng)式電能表”五年”更換一次，鼓勵(lì)企業(yè)科技創(chuàng)新，研究開發(fā)推廣使用性能可靠的長壽命的電能表。

第二、 偷竊電現(xiàn)象嚴(yán)重：感應(yīng)式電能表由于電流、電壓接線端子外露，很容易采用改接線 或倒表手段進(jìn)行偷竊電，這是包括我國在內(nèi)的發(fā)展中國家普遍存在的嚴(yán)重問題。在我國一些地區(qū)或單位，偷漏電量競(jìng)超過了總用電量的30％，其經(jīng)濟(jì)損失非常嚴(yán)重，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，我國每年因竊電而造成的電費(fèi)損失超過50億。

第三、 抄表方式單一落后：感應(yīng)式電能表采用的是人工登門手工抄表，隨著電能表的數(shù)量 增加，抄表、核算的工作量越來越大。抄表人員要走家串戶上樓、下樓，極不方便，這與現(xiàn)代化用電管理極不適應(yīng)。目前市場(chǎng)上，有將感應(yīng)式電能表配以光電脈沖轉(zhuǎn)換裝置，稱之為機(jī)電式電能表，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表，但其測(cè)量原理還是感應(yīng)式，其準(zhǔn)確度仍難以提高。 當(dāng)今，電能已成為最重要的能源，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下，人們對(duì)電能的計(jì)量要求準(zhǔn)確度要高，使用壽命要求長，而對(duì)用電的管理要求實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化。這些都是感應(yīng)式電能表所無能為力的。

二、電子式電能表的主要特點(diǎn)

為了便于說明問題，現(xiàn)就戶用全電子式電能表和感應(yīng)式電能表的主要特點(diǎn)列表比較如下：（表中帶”*”號(hào)者，是根據(jù)樣本實(shí)測(cè)的結(jié)果）。項(xiàng)目表型感應(yīng)式電能表電子式電能表備注技術(shù)性能*百分百誤差+0.86%~-5.7%+0.2%~-0.2%5％Ib~400％Ib范圍內(nèi)*啟動(dòng)電流25(mA)10(mA)采用5（20）A電能表*功耗1.68W0.52W壽命5年10年以上過載倍數(shù)46頻率范圍45---55（HZ）40---1000(HZ)電子式電能表受諧波影響小功能體積大小抄表人工紅外、遠(yuǎn)程抄表等反竊電無有限量用電無有遠(yuǎn)控功能無有復(fù)費(fèi)功能無有性能價(jià)格比低高。

三、全電子式電能表的類型及其合理選用

全電子式電能表是通過對(duì)用戶供電電壓和電流實(shí)時(shí)采樣，采用專用的電能表集成電路，對(duì)采樣電壓和電流信號(hào)進(jìn)行處理并相乘轉(zhuǎn)換成與電能成正比的脈沖輸出顯示。

1、 兩種采樣方式的全電子式電能表比較 當(dāng)前電子式電能表對(duì)用戶用電采樣方式主要有兩種形式。一種是用互感器采樣，另一種為直接采樣。采用互感器采樣即利用電壓互感器和電流互感器分別來采集用戶的電壓信號(hào)和電流信號(hào)；直接采樣則是用熱穩(wěn)定性高的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)來取得電壓信號(hào)，而用電阻溫度系數(shù)非常小的錳銅片進(jìn)行電流直接采樣。

2、電子式多費(fèi)率電能 所謂多費(fèi)率電能表也稱復(fù)費(fèi)率電能表或稱之為分時(shí)計(jì)量電能表。它是根據(jù)每天用電的峰、平、谷的實(shí)際情況，分時(shí)段地進(jìn)行計(jì)量，以作為分時(shí)電價(jià)結(jié)算的依據(jù)。

3、電子式電能表的抄表方式 全電子式電能表的抄表方式主要有以下幾種：①人工抄表：根據(jù)表頭顯示進(jìn)行抄表。②手持紅外抄表器抄表：手持紅外抄表器抄表它是一個(gè)帶有紅外收發(fā)的單片機(jī)控制系統(tǒng)。③遠(yuǎn)距離自動(dòng)抄表系統(tǒng)：所謂遠(yuǎn)距離自動(dòng)抄表系統(tǒng)是指管理人員可以坐在遠(yuǎn)距表的辦公室里，應(yīng)用微機(jī)通過專用線、無線、電力線、光纖等做為通道，進(jìn)行抄表和用電管理。

4、全電子式予付費(fèi)電能表 所謂網(wǎng)絡(luò)購電式予付費(fèi)電能表，用戶到供電或物業(yè)管理部門去買電，而供電或物業(yè)管理部門采用遠(yuǎn)控或手持售電機(jī)，將購電量直接注入到用戶的電表內(nèi)，用戶表頭可顯示出購電數(shù)。當(dāng)顯示電量減到一定值時(shí)，可發(fā)出光報(bào)警，提示用戶購電，否則，當(dāng)用完電時(shí)及時(shí)斷電。

四、 集中式多用戶全電子式電能表在我國的應(yīng)用

我國居民住宅或公寓多以樓房為主。一座樓一般含幾個(gè)單元，而每個(gè)單元少者一般近十戶、十幾戶，多者幾十戶。

1、集中式多用戶全電子電能表的結(jié)構(gòu)、原理。

（1） 每戶電能計(jì)量單元：主要由電壓、電流采樣和專用電能表芯片構(gòu)成。它的任務(wù)是完成每個(gè)用戶的用電量累積、存儲(chǔ)，并同時(shí)將電量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖分別輸出或送入單片機(jī)處理。

（2） 單片機(jī)系統(tǒng)：它是一個(gè)智能數(shù)據(jù)采集處理和控制單元。整個(gè)系統(tǒng)安裝在一個(gè)見方約200*80mm2的印刷電路板上。它的任務(wù)是接收并存儲(chǔ)各用戶電量，經(jīng)處理后控制公用顯示器，定時(shí)、輪流顯示各戶用電量，控制對(duì)外通信，完成抄表或遠(yuǎn)控等工作。

（3）輸出部分：主要包括公用顯示器和對(duì)外通信、控制接口等。公用顯示器輪流顯示每戶戶號(hào)和電量，可24小時(shí)連續(xù)工作，用戶隨時(shí)可查看各自的用量情況。

2、技術(shù)指標(biāo)、功能及合理選用：集中式多用戶全電子式電能表的主要技術(shù)指標(biāo)和單塊全電子式電能表相當(dāng)，而功能比單表強(qiáng)，性能價(jià)格比高于單表，由于篇幅關(guān)系，這里只介紹幾點(diǎn)有關(guān)選用和使用的問題。

（1）分路電能計(jì)量戶數(shù)：有兩種類型：一種是幾戶至幾十戶的表，這種表分嵌墻式和外掛式兩種，一般是一個(gè)單元裝一塊，安裝在樓梯間。另一種是上百戶以上的多用戶柜式電能表。這類表專為學(xué)生公寓設(shè)計(jì)，根據(jù)當(dāng)前高校學(xué)生公寓用電管理要求，這類表除具有遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表、予付費(fèi)等功能外，它還可設(shè)計(jì)成具有負(fù)載任意限定和惡性負(fù)載識(shí)別能力。

（2）供電方式：有以下幾種，可按需選用。①單相進(jìn)線――單相、多戶出線。②三相四線制進(jìn)線――單相多戶出線，即每相可接多戶。要求每相所接戶數(shù)盡量相等。③三相進(jìn)線――三相多戶出線，用戶三相用電設(shè)備。④三相四線制進(jìn)線――單、三相混合出線，其中三相出線可接三相用電電器。

當(dāng)今，電能已成為最重要的能源，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下，人們對(duì)電能的計(jì)量要求準(zhǔn)確度要高，使用壽命要求長，而對(duì)用電的管理要求實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化。全電子式電能表，取代傳統(tǒng)的感應(yīng)式電能表已勢(shì)在必行。只有把好這些關(guān)，才能保證電能計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性，從而確保供電企業(yè)和用戶的利益不受損失。這對(duì)于樹立供電企業(yè)的良好形象也有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn):

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中圖分類號(hào):TN911; TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1004-373X(2010)14-0205-03

Power-supply Supervisory IC for Low-power Electronic Energy Meter

WU Hai-qiang1,2, TANG Zhen-zhong2, SHI Qian2 , MA Hui2, XU Yong-ping3

(1. School of Information Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China;

2. Zhuhai ZhongHui Microelectronics Co. Ltd., Zhuhai 519020, China;3. Electrical and Computer Engineering, National University of Singapore, Singapore)

Abstract: A new self-developed low-powerpower supply supervisory IC--ZH17X6 is introduced, and its application in electronic energy meters is proposed. ZH17X6 series can be used for power-down monitor and system reset in the electronic energy meters. Compared with the similar circuits which are currently used in the electronic energy meters, due to the CMOS technology.ZH17X6 has the advantages of low power, low cost and robustness. A typical application circuit based on ZH17X6 for power-down monitor and system reset in the electronic energy meter is also included.

Keywords: ZH17X6; reset monitoring circuit; power-down monitoring; electronic energy meter

0 引 言

現(xiàn)代電子式電能表對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定及掉電存數(shù)等有著異常嚴(yán)格的要求,掉電監(jiān)測(cè)及復(fù)位電路是整個(gè)電表中最基本又極為關(guān)鍵的部分。目前國內(nèi)各電能表廠家大多以MAXIM公司的MAX706、ADI公司的ADM706等類似集成電路做為掉電監(jiān)測(cè)及復(fù)位電路的核心,使用該監(jiān)控電路來監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是否掉電、監(jiān)控MCU是否正常運(yùn)行。但因?yàn)镸AX706等在上電或掉電到4.4 V以下都有復(fù)位信號(hào),而且復(fù)位信號(hào)輸出時(shí)間不可控制,這很可能會(huì)影響到電表的掉電監(jiān)測(cè)以及存數(shù)[1]。同時(shí)電能表頻繁上、掉電,以及電源干擾信號(hào)很大時(shí),就會(huì)引起反復(fù)復(fù)位造成電能表中數(shù)據(jù)被破壞,影響電能表的可靠正常運(yùn)行。這關(guān)系到電表計(jì)量的準(zhǔn)確性以及系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定及可靠性。

目前眾多廠家為解決上述問題,都專門圍繞MAX706等看門狗IC增加額外的電路來提高掉電監(jiān)測(cè)及復(fù)位電路的穩(wěn)定性和可靠性。但復(fù)雜的額外電路帶來了成本的增加,PCB布線難度的增加以及器件與焊點(diǎn)增多帶來的可靠性降低的風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)電子式電能表嚴(yán)格的復(fù)位監(jiān)控功能,珠海中慧微電子有限公司推出了ZH17X6系列,它是一款低功耗電源管理數(shù)據(jù)保護(hù)芯片。

ZH17X6的主要特點(diǎn)是低功耗、高集成度和高可靠性[2]:

ZH17X6具有-40～+85 ℃的工業(yè)級(jí)工作溫度、1.8~5.5 V的超寬工作電壓;工作在5 V下10 μA、工作在3.3 V下5 μA以及低功耗狀態(tài)下低至0.2 μA的工作電流;在系統(tǒng)上電、復(fù)位按鍵按下的情況下,芯片能夠保證輸出準(zhǔn)確可靠的復(fù)位信號(hào);其內(nèi)部的看門狗電路能監(jiān)視微處理器的運(yùn)行,當(dāng) 1.6 s內(nèi)輸入信號(hào)的狀態(tài)沒有改變時(shí)將發(fā)出復(fù)位信號(hào);具有更加可靠的掉電監(jiān)測(cè)功能。在檢測(cè)到掉電信號(hào)時(shí)迅速通知MCU保存數(shù)據(jù)并且控制復(fù)位信號(hào)延時(shí)發(fā)出,可以防止數(shù)據(jù)因掉電而丟失。超寬的工作電壓以及超低的工作電流使芯片格外適合于要求低功耗或使用電池供電的系統(tǒng)[3],使ZH17X6系列芯片可以廣泛應(yīng)用在醫(yī)療電子、工控儀表和消費(fèi)類便攜式電子等產(chǎn)品上;不低于4.5 kV的ESD防護(hù),提高系統(tǒng)的可靠性;監(jiān)測(cè)供電電源異常抖動(dòng)并提供強(qiáng)制復(fù)位功能,大大提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性;所有功能集中在8引腳的SOP封裝上(封裝尺寸為5 mm×5 mm),性價(jià)比極高。ZH17X6系列芯片工作電壓見表1,ZH17X6引腳說明見表2和圖1。

表1 ZH17X6系列芯片工作電壓一覽

版本 溫度范圍/℃電壓范圍 /V封裝

ZH1706-40～+851.8~3.68-SOP

ZH1716-40～+85 1.8~5.58-SOP

ZH1726-40～+85 3.0~5.58-SOP

表2 ZH17X6引腳說明

引腳名稱功 能

1WDI喂狗信號(hào),在芯片正常工作時(shí)喂狗信號(hào)需要在1.6 s內(nèi)翻轉(zhuǎn),否則RESET輸出信號(hào)將輸出200 ms的復(fù)位脈沖,喂狗信號(hào)能被PFI信號(hào)屏蔽,只有MR和PFI高于1.25 V時(shí)看門狗電路才正常工作。

2PFI掉電檢測(cè)信號(hào),當(dāng)PFI信號(hào)低于1.25 V時(shí)PFO為低,否則PFO信號(hào)為高。當(dāng)PFI從低到高變化,延遲1.6 s后輸出200 ms復(fù)位信號(hào)。

3 MR Vref輸入信號(hào)低于1.25 V時(shí),強(qiáng)制RESET輸出信號(hào)為低。

4 STB低功耗模式選擇電壓信號(hào),當(dāng)VIN高于1.25 V時(shí)產(chǎn)生門控時(shí)鐘信號(hào)。

5 GND電源地。

6PFO 掉電通知信號(hào),低電平有效。

7 RESET 復(fù)位信號(hào),低電平有效。

8 VDD芯片工作電源。

圖1 ZH17X6 引腳說明

1 基于ZH17X6單片掉電監(jiān)測(cè)及復(fù)位電路原理應(yīng)用

圖2是MAX706為核心的電表掉電檢測(cè)及復(fù)位電路框圖[4] 。在正常工作時(shí),檢測(cè)系統(tǒng)MCU產(chǎn)生的喂狗信號(hào)是否在一定時(shí)間內(nèi)翻轉(zhuǎn),如果喂狗信號(hào)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn),MAX706定時(shí)器的計(jì)數(shù)清零,重新計(jì)時(shí);如果喂狗信號(hào)沒有產(chǎn)生翻轉(zhuǎn),則產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)[5]。上述過程如此重復(fù)循環(huán)。掉電檢測(cè)電路利用MAX706內(nèi)部電壓比較器實(shí)現(xiàn),配合線路電壓采樣電路以及掉電延時(shí)電路,在選取好線路電壓采樣電路的分壓電阻阻值后,在掉電過程中分壓電壓到達(dá)MAX706比較門檻電壓,會(huì)使MAX706產(chǎn)生掉電信號(hào),同時(shí)為在掉電時(shí)爭取到盡量長的存數(shù)時(shí)間,通常還配備比較大的延時(shí)電容。工作電源電壓檢測(cè)信號(hào)檢測(cè)工作電源狀態(tài),當(dāng)系統(tǒng)電壓低于2.7 V時(shí),產(chǎn)生低電平信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)過掉電判斷電路與復(fù)位控制電路的作用后,可使MCU復(fù)位,避免電能表在非掉電狀態(tài)、僅因?yàn)楣ぷ麟妷簭?qiáng)烈波動(dòng)時(shí)進(jìn)入非正常狀態(tài)。

圖2 基于MAX706的掉電檢測(cè)及復(fù)位電路框架圖

圖3是基于ZH17X6的電表掉電檢測(cè)及復(fù)位電路框架圖[3,6] 。圖2中核心看門狗芯片的所有電路,都高度集成在一顆ZH17X6上。比較后可以看出,在保證電路穩(wěn)定性和可靠性的基礎(chǔ)上,ZH17X6極大地簡化了如圖2所示的電子式電能表的復(fù)位監(jiān)控電路,從而使以它為核心的復(fù)位監(jiān)控電路(如圖4),在實(shí)際應(yīng)用中具有很高的性價(jià)比。

圖3 基于ZH17X6的電表掉電檢測(cè)及復(fù)位電路框架圖

圖4 基于ZH17X6 的掉電檢測(cè)及復(fù)位電路

在掉電時(shí),ZH17X6的 PFI管腳檢測(cè)到在R5,R3的分壓電壓低于基準(zhǔn)電壓時(shí),比較器發(fā)出掉電通知信號(hào)。在發(fā)出掉電通知信號(hào)與完全掉電的時(shí)間段內(nèi),上電檢測(cè)信號(hào),控制喂狗信號(hào)檢測(cè)電路及上電延遲電路均不工作,不產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。并且,當(dāng)PFI監(jiān)測(cè)到掉電信號(hào)時(shí),ZH17X6馬上進(jìn)入低功耗模式[7]。此時(shí)芯片內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器關(guān)閉,芯片RESET 引腳輸出和PFO 引腳輸出都為高電平(無論此時(shí)PFI 引腳檢測(cè)電壓是否高于1.25 V),芯片總的工作電流為1 μA[8]。

片內(nèi)比較器比較VBB經(jīng)R6,R7分壓后的電壓與片內(nèi)基準(zhǔn)電壓,當(dāng)分壓后的電壓小于片內(nèi)基準(zhǔn)電壓時(shí),ZH17X6認(rèn)為工作電壓發(fā)生異常,馬上輸出強(qiáng)制復(fù)位信號(hào),通過此方法實(shí)現(xiàn)對(duì)工作電源電壓檢測(cè)的功能。

表3 圖4中所需器件列表

器件種類型號(hào)規(guī)格數(shù)量

看門狗復(fù)位芯片ADM7061

比較器略1

低功耗電壓檢測(cè)器略1

NPN三極管略2

雙頭肖特基二極管略2

貼片電阻略16

貼片電容略8

器件總計(jì)(顆)31

焊點(diǎn)(個(gè))85

電路印制板約26 mm×28 mm―

圖4中的VBB,是電表工作電壓3.3 V(V33)與電池BT1經(jīng)過雙二極管Q1比較后得到的工作電壓。在正常運(yùn)行時(shí),使用V33供電;當(dāng)發(fā)生掉電時(shí),則自動(dòng)轉(zhuǎn)換成電池供電。ZH17X6在3 V的工作電壓下的正常工作電流為5 μA;在低功耗模式下僅有1 μA。使得ZH17X6完全可滿足在電子式電能表發(fā)生掉電時(shí),電池供電的低功耗運(yùn)行條件。表3為圖4所需的器件。

表4 圖2框架電路所需器件列表

器件種類型號(hào)規(guī)格數(shù)量

看門狗復(fù)位芯片ZH17X61

雙頭肖特基二極管Q11

貼片電阻R2~R8,R198

貼片電容C3,C13,C16~C185

器件總計(jì)(顆)15

焊點(diǎn)(個(gè))37

電路印制板約21 mm×10 mm―

由于集成度高,ZH17X6僅需少量元器件。┍3給出了圖4原理圖的整個(gè)電路所需要的4種約15顆元器件,總計(jì)37個(gè)焊點(diǎn)以及約21 mm×10 mm的印制板面積。

對(duì)比之下,┩2所示框架以MAX706為核心的復(fù)位電路,總共需要7種約31顆元器件,總計(jì)85個(gè)焊點(diǎn)以及約26 mm×28 mm的印制板面積(如表2所示)。

比較后可以清晰看到,基于ZH17X6的復(fù)位監(jiān)控電路所需的元器件、焊點(diǎn)以及印制板的面積比基于 MAX706的電路分別減少了約51%,55%和71%。器件數(shù)量和焊點(diǎn)的減少以及PCB布板的簡化,使得電子式電能表成本大幅降低,同時(shí)還大大降低電表出現(xiàn)故障的幾率,提高了電表可靠性。

2 結(jié) 語

珠海中慧微電子有限公司推出的ZH17X6低功耗電源監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)保護(hù)芯片系列,在提高電子式電能表穩(wěn)定性、可靠性的同時(shí),極大簡化了電子式電能表的復(fù)位監(jiān)控電路,降低了電表成本。

在ZH17X6面世之初,即被國內(nèi)某著名電表企業(yè)密切關(guān)注。ZH17X6正式后,該公司立即與珠海中慧微電子有限公司達(dá)成合作意向。對(duì)ZH17X6進(jìn)行了長達(dá)10個(gè)月的嚴(yán)格檢測(cè)與現(xiàn)場(chǎng)試掛,ZH17X6在電表EMC實(shí)驗(yàn)、型式實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試掛時(shí)表現(xiàn)異常的穩(wěn)定,以最優(yōu)的性價(jià)比,最終成功應(yīng)用于該電表企業(yè)的三相多功能電表上,并以巨大優(yōu)勢(shì)逐步完全取代現(xiàn)有電路。

參考文獻(xiàn)

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篇8

電能，已成為人類社會(huì)賴以生存和經(jīng)濟(jì)發(fā)展必不可少的一種重要能源，人類的所有活動(dòng)幾乎都與電有密切的關(guān)系。隨著國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高，全社會(huì)對(duì)安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)用電的要求越來越高。一款智能型高科技全電子式電能表，可以同時(shí)計(jì)量正/反向有功電能、正/反向無功電能、四象限無功電能，還具有多費(fèi)率控制，負(fù)荷曲線記錄，各相失壓、過壓、頻率超限記錄，數(shù)據(jù)LCD顯示等多種功能。全電子式電能表主程序流程主要包括初始化、數(shù)據(jù)校驗(yàn)、負(fù)荷曲線修補(bǔ)和事務(wù)處理等。日常事務(wù)處理流程集中體現(xiàn)了多功能表的大部分主要功能，包括費(fèi)率處理、計(jì)量數(shù)據(jù)采集及處理、自動(dòng)抄表、電能脈沖輸出、校表模塊和掉電檢測(cè)及處理模塊等。以下我將從三個(gè)方面討論三相全電子式電能表在現(xiàn)場(chǎng)中的多種用途：防竊電、諧波治理、無功管理。

一、防竊電

竊電一直是困擾電力正常供應(yīng)和電力企業(yè)健康發(fā)展的一個(gè)突出問題。竊電行為不僅給國家和企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且嚴(yán)重?cái)_亂了正常的供電秩序，更造成了電力設(shè)施的損壞，形成重大的安全事故隱患，直接威脅著電網(wǎng)的安全。技術(shù)型竊電在近幾年來發(fā)現(xiàn)的占比例越來越大，它主要與計(jì)量有關(guān)，很多竊電是用戶通過破壞計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性，以達(dá)到竊電目的。如：（1）計(jì)量回路內(nèi)任何位置切斷電能表的一、兩相或三相電壓，使電能表少計(jì)。（2）在三相四線計(jì)量回路內(nèi)切斷電能表的連接零線，使電能表少計(jì)。（3）將一、兩相或三相電壓互感器二次側(cè)開路，使電能表少計(jì)。（4）在計(jì)量回路內(nèi)，將一、兩相或三相電流互感器二次側(cè)電流短路，使電能表少計(jì)。（5）在計(jì)量回路內(nèi)接入與正常計(jì)量無聯(lián)系的電壓或電流，使電能表多計(jì)、少計(jì)或反計(jì)電能。（6）在計(jì)量回路內(nèi)，改變一、兩相或三相電流互感器極性、變比。

全電子式電能表的表尾接線端子沒有感應(yīng)式電能表的電壓小鉤，有利于防竊電。電子式電能表的電流回路為錳銅片構(gòu)成，電阻值低，在回路中一般不起分流作用。全電子式電能表計(jì)數(shù)器具有防倒計(jì)量功能，無論電流回路是正向還是反向接入，都能正向計(jì)量。

二、諧波治理

近幾年我國電力負(fù)荷出現(xiàn)強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，電力負(fù)荷性質(zhì)發(fā)生了很大變化，電氣化鐵路的運(yùn)營和一些電力負(fù)荷產(chǎn)生諧波電源，造成電能質(zhì)量變壞，使得電網(wǎng)污染，給發(fā)、供、用電等電氣設(shè)備帶來很多危害，電力系統(tǒng)部門引起了高度重視，對(duì)產(chǎn)生諧波源的電力工業(yè)用戶進(jìn)行治理。

供電系統(tǒng)中的諧波危害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）增加了發(fā)、輸、供和用電設(shè)備的附加損耗，使設(shè)備過熱，降低設(shè)備的效率和利用率。（2）影響繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的工作和可靠性。（3）使測(cè)量和計(jì)量儀器的指示和計(jì)量不準(zhǔn)確。（4）干擾通信系統(tǒng)的工作。（5）對(duì)用電設(shè)備的影響。應(yīng)用IEEE-519標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)注意它只適用于用戶系統(tǒng)與公用供電系統(tǒng)之間的限制要求，并不涉及用戶系統(tǒng)內(nèi)局部電源質(zhì)量的問題，而大多數(shù)諧波是在用戶設(shè)備產(chǎn)生的而不是在公用電網(wǎng)產(chǎn)生的。

對(duì)于現(xiàn)有供電網(wǎng)絡(luò)或待建電網(wǎng)中的電力污染情況，要進(jìn)行仔細(xì)分析，通常解決的方法有兩個(gè)：一是局部重組電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分離或隔離產(chǎn)生電力污染的設(shè)備；二是使用電源凈化濾波設(shè)備進(jìn)行治理，通常電壓諧波是由電流諧波產(chǎn)生的，有效地抑制電流諧波就會(huì)使電壓畸變達(dá)到要求的范圍。國內(nèi)外很多單位已開始重視電源污染的治理。投資安裝電源凈化濾波裝置，取得了提高電源品質(zhì)和節(jié)能的雙重效果。

（一）諧波治理類型電能表簡介

某A廠電能表功能特點(diǎn)：（1）監(jiān)測(cè)參數(shù): 總有功電量、總感性、容性無功電量、基波有功電量、諧波有功電量、最大需量；（2）測(cè)試通道：測(cè)試通道為3相電壓、3相電流；（3）電壓測(cè)量范圍：0～64V、112V、240V、400V；（4）電流：0～50A；（5）頻率：48-52Hz；（6）技術(shù)指標(biāo)：電網(wǎng)頻率誤差：≤0.02 Hz；（7）電壓(電流)諧波含有率誤差：≤0.1%；（8）電壓偏差誤差：≤0.2%；（9）電壓波動(dòng)誤差：≤0.2%；（10）等效閃變值誤差：≤0.1%；（11）三相電壓不平衡度誤差：≤0.2%。

（二）某B廠電能表功能特點(diǎn)：

該表采用先進(jìn)的DSP（數(shù)字信號(hào)處理）技術(shù)和獨(dú)特的實(shí)時(shí)高速電能算法，在負(fù)荷波動(dòng)大、諧波含量高的運(yùn)行狀況下仍然能保證電能計(jì)量的準(zhǔn)確。諧波分析功能：測(cè)量A、B、C三相電壓、電流的總諧波畸變率及2-31次諧波含有率以及2-31次諧波電流值。諧波監(jiān)測(cè)功能：參照GB/T/14549-93《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)總及2-16次諧波電壓和諧波電流值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)被監(jiān)測(cè)量超過限值時(shí)，電表產(chǎn)生諧波超限狀態(tài)并且記錄諧波超限事件。

對(duì)每一個(gè)監(jiān)測(cè)量可單獨(dú)設(shè)置限值。前30次諧波超限事件記錄。超限事件記錄包括超限開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、超限時(shí)間、超限期間被監(jiān)測(cè)量的最大值最小值及平均值。海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：最大存儲(chǔ)空間2兆字節(jié)，可擴(kuò)充到4兆字節(jié)。極高的過載倍數(shù)，電流從1%In到600%In滿足精度要求。

三、無功管理

電壓是電能的主要質(zhì)量指標(biāo)，電壓質(zhì)量直（下轉(zhuǎn)第121頁）

（上接第159頁）接影響電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，影響用戶產(chǎn)品質(zhì)量，無功功率的流動(dòng)會(huì)造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加，系統(tǒng)缺乏無功功率時(shí)就會(huì)造成低功率因數(shù)運(yùn)行和電壓下降，使電氣設(shè)備容量得不到充分發(fā)揮，無功功率是影響電壓質(zhì)量和重要因素。國內(nèi)電能表廠家在近幾年內(nèi)技術(shù)水平和制造工藝不斷提高，有的同類產(chǎn)品已經(jīng)超過了國外同類產(chǎn)品，但價(jià)格卻是國外產(chǎn)品的三分之一左右。如果能大量安裝并合理使用智能型三相電能表，我們不僅能節(jié)約大量人員還將使科學(xué)管理更上一個(gè)臺(tái)階。 參考文獻(xiàn)

篇9

一、引言

電動(dòng)汽車智能自適應(yīng)充電技術(shù)的應(yīng)用研究，將加快我國新能源汽車領(lǐng)域的研究，為純電動(dòng)汽車的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。同時(shí)在其他行業(yè)也有非常廣闊的應(yīng)用前景。

傳統(tǒng)的充電方式可以分為以下幾種：慢速充電方式、快速充電方式、更換電池充電方式等。以上每一種充電方式都有其自身缺點(diǎn)，在日常生活中對(duì)于一些普通場(chǎng)合，能滿足人們的需求，但如果將這種充電方式應(yīng)用于電動(dòng)汽車中，就將會(huì)制約我國電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這種常用的充電技術(shù)，不但充電時(shí)間過長，還會(huì)減少電池使用壽命，同時(shí)對(duì)充電電網(wǎng)干擾嚴(yán)重等很多缺點(diǎn)，形成一個(gè)技術(shù)瓶頸。要想解決這個(gè)技術(shù)問題，有兩種思考方向，一種是采用新型的材料制成電池，一種是采用新型的充電技術(shù)。

智能自適應(yīng)充電技術(shù)的應(yīng)用研究，將根據(jù)電池本身在充電過程中所體現(xiàn)的動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行分析和控制，通過智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電池充放電過程的監(jiān)控，可以識(shí)別不同類型的電池，并根據(jù)實(shí)際其測(cè)試指標(biāo)，選擇合適的充電方式，在保證電池使用壽命不變的前提下，盡量縮短充電時(shí)長。系統(tǒng)還具有故障分析與自動(dòng)保護(hù)功能，在待機(jī)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)低功耗輸出。

二、充電最佳工況點(diǎn)研究

電池在充放電過程中所體現(xiàn)出的動(dòng)態(tài)特性，在實(shí)驗(yàn)室通過大量不同材質(zhì)的電池進(jìn)行測(cè)試，在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，我們進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)充電溫度、濕度、電池容量、種類、充電電壓、電流等因素都影響和制約電池充電過程。在實(shí)驗(yàn)室中，我們通過不同種類的電池和充電方式進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)電池在充電過程中的動(dòng)態(tài)特性曲線，忽略次要因素，經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)分析得出：在電池充電過程中，要想得到最佳充電工況點(diǎn)，應(yīng)將充電溫度控制在0.2～2.0℃之間變化，隨著充電時(shí)間的增加，存儲(chǔ)電荷數(shù)量將增加，但同時(shí)電池的使用壽命也會(huì)縮短，那么在合適的溫濕度及相應(yīng)條件下，保持充電過程電池溫度的變化在理想范圍之內(nèi)，我們可以通過計(jì)算與仿真得到電池充電過程最佳工況點(diǎn)。

三、智能自適應(yīng)快速充電系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

1.系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

智能自適應(yīng)快速充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)包含以下幾個(gè)單元：系統(tǒng)電源單元，單片機(jī)控制單元，電池類型檢測(cè)單元，顯示與打印單元，報(bào)警與自保護(hù)單元，充電過程監(jiān)控單元（充電電壓監(jiān)控電路，充電電流監(jiān)控電路，充電過程溫度監(jiān)控電路），數(shù)據(jù)采集與處理單元（常規(guī)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，充電時(shí)間與電壓、電流的選擇計(jì)算，A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換與處理），輸入與輸出單元（按鍵輸入，打印輸出，顯示輸出），無線通信單元組成，如圖3-1所示。

圖3-1　系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖

2.控制算法設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，考慮系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性，本設(shè)計(jì)采用的雙閉環(huán)控制方式，并通過數(shù)字PID控制算法進(jìn)行調(diào)試。系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)電池類型輸出期望值，通過監(jiān)控單元控制數(shù)據(jù)采集與處理單元轉(zhuǎn)化相應(yīng)充電電壓與電流，并檢測(cè)充電過程中電池的溫度變化，利用控制電路把電池溫度控制在要求范圍內(nèi)

3.控制算法參數(shù)的整定

在智能數(shù)字化控制系統(tǒng)中，參數(shù)的整定十分重要，參數(shù)整定的好壞將會(huì)直接影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。本設(shè)計(jì)采用簡單易行的工程整定法，即擴(kuò)充臨界比例度法，并根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)確定好PID控制器的結(jié)構(gòu)以后，進(jìn)行PID控制器的參數(shù)整定。

四、整機(jī)性能測(cè)試

在實(shí)驗(yàn)室中針對(duì)不同材質(zhì)、相同規(guī)格充電電池進(jìn)行多次重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，測(cè)試基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下表4-1所示，實(shí)驗(yàn)室基本參數(shù)如下，溫度25℃，濕度40%。

篇10

1.概述

繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中是十分重要的設(shè)備，它能維護(hù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在電力系統(tǒng)正常時(shí)繼電保護(hù)裝置會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督和反應(yīng)，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)間題時(shí)，繼電保護(hù)裝置會(huì)迅速運(yùn)用遙調(diào)和遙控等方式對(duì)系統(tǒng)間題進(jìn)行處理，避免了間題的擴(kuò)大。因此保證繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)來說是非常重要的。在現(xiàn)今社會(huì)，原有的傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置已經(jīng)逐漸不符合電網(wǎng)系統(tǒng)的要求，因此繼電保護(hù)裝置開始朝著自動(dòng)化、智能化發(fā)展，并且已經(jīng)取得了一定的成就。

2.繼電保護(hù)自動(dòng)化的概念及工作原理

為了保護(hù)電力系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，或者在發(fā)生間題時(shí)能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和解決，技術(shù)人員對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)置了繼電保護(hù)裝置，維護(hù)了電網(wǎng)的正常運(yùn)行。而最新技術(shù)下產(chǎn)生的繼電保護(hù)自動(dòng)化則更加有效的解決了這個(gè)間題。它會(huì)在電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生間題時(shí)，立即予以發(fā)現(xiàn)，然后自動(dòng)采取相應(yīng)措施，這些措施包括報(bào)警信號(hào)、跳閘等。如果有必要，這種裝置會(huì)把故障部分進(jìn)行隔斷，避免事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)一些比較簡單的故障繼電自動(dòng)保護(hù)化裝置也可以直接予以解決。

繼電保護(hù)裝置通常由引腳，線圈，銜鐵，觸點(diǎn)等構(gòu)成。輸人信號(hào)是指源于其傳輸系統(tǒng)的保護(hù)對(duì)象的信號(hào)，測(cè)量模塊通過采集被保護(hù)對(duì)象的有關(guān)運(yùn)行特征信號(hào)，而得到測(cè)量信號(hào)，須與整定值進(jìn)行對(duì)比，比較結(jié)果被送達(dá)至邏輯模塊。邏輯模塊依據(jù)測(cè)量模塊的比較值的大小、性質(zhì)及產(chǎn)生的次序或以上幾種參數(shù)的組合，來進(jìn)行邏輯運(yùn)算，其邏輯值決定動(dòng)作是否進(jìn)行。

在自動(dòng)化的電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中，它對(duì)于發(fā)電、配電、輸電等電氣設(shè)備的監(jiān)控，都是由傳感器來完成的，并且結(jié)合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來采集和整合監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，然后把獲得的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行收集、整合，最后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。利用這些信息可對(duì)運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)功能和保護(hù)定值的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控和修正。因此，這種分布式發(fā)電、交互式供電對(duì)繼電保護(hù)提出了更高要求。因此自動(dòng)化的繼電保護(hù)裝置不僅需要確保保護(hù)對(duì)象信息的安全，還需要關(guān)聯(lián)到其它電氣設(shè)備的運(yùn)行信息。

在新型的自動(dòng)化繼電保護(hù)系統(tǒng)中，主要通過監(jiān)控系統(tǒng)，講被保護(hù)對(duì)象所有的電氣量信息以及與其關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)的其他節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀況信息進(jìn)行分析和決策，實(shí)時(shí)對(duì)相應(yīng)繼電保護(hù)裝置的保護(hù)功能和保護(hù)定值進(jìn)行修正、調(diào)整，確保保護(hù)裝置能夠適應(yīng)靈活變化的情況。

3.繼電保護(hù)自動(dòng)化關(guān)鍵環(huán)節(jié)

根據(jù)繼電保護(hù)的工作范圍和效果進(jìn)行詳細(xì)的特征分類，可分為選擇性、靈敏性、快速性、可靠性，這四個(gè)點(diǎn)是繼電保護(hù)的系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的客觀要求。

3.1靈敏性

在繼電保護(hù)系統(tǒng)中，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生其維護(hù)范圍之內(nèi)的故障時(shí)，可以通過靈敏系數(shù)有效的反應(yīng)，確保系統(tǒng)的運(yùn)行安全。

3.2可靠性

繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性是指當(dāng)在規(guī)定的范圍之內(nèi)，系統(tǒng)產(chǎn)生了其應(yīng)該動(dòng)作范圍內(nèi)的故障時(shí)，裝置不該拒絕該動(dòng)作。然而不是它的動(dòng)作范圍內(nèi)的情況時(shí)，該裝置不應(yīng)誤動(dòng)作操作。

3.3快速性

為了防止故障蔓延，減輕危害，盡可能的恢復(fù)電壓。因此，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，裝置應(yīng)保證動(dòng)作迅速，及時(shí)切除故障。

3.4選擇性

在故障發(fā)生時(shí)繼電保護(hù)系統(tǒng)會(huì)對(duì)故障的嚴(yán)重程度進(jìn)行判斷，然后將故障點(diǎn)的線路切斷，讓無故障的系統(tǒng)能繼續(xù)進(jìn)行正常工作，最大程度上減少故障對(duì)整個(gè)系統(tǒng)帶來的危害，使電網(wǎng)系統(tǒng)能夠保持常規(guī)狀態(tài)下的運(yùn)行。

4.新時(shí)期電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)自動(dòng)化的影響和挑戰(zhàn)

在目前我國的繼電保護(hù)裝置水平還比較落后，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置還占到了主流，阻礙了我國電力系統(tǒng)的發(fā)展。我國的電網(wǎng)繼電保護(hù)水平必須跟上世界的先進(jìn)水平，讓我們的繼電保護(hù)裝置能從傳統(tǒng)中得到改變嗎，走向數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化。這不僅是對(duì)于繼電裝置的革新，也是整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的一個(gè)重大升級(jí)，也符合時(shí)展的需求。在目前我國的電網(wǎng)系統(tǒng)正在朝著智能電網(wǎng)邁進(jìn)，許多新的設(shè)備投人運(yùn)營，這就導(dǎo)致設(shè)備的故障率有了一定的增加，對(duì)繼電保護(hù)來說也提出了更高的要求。所以需要提高繼電保護(hù)裝置的技術(shù)水平，以便適應(yīng)不斷發(fā)展的電網(wǎng)系統(tǒng)，切實(shí)保護(hù)電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。目前，在電力系統(tǒng)的大力發(fā)展下，針對(duì)自動(dòng)化的繼電保護(hù)技術(shù)，需要解決的間題主要只有：時(shí)間和數(shù)據(jù)的同步性以及繼電保護(hù)的整定計(jì)算。

智能電網(wǎng)中的額電子式互感器是分布式的，數(shù)據(jù)采集模式也是通過單元合并的，為了保證數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)耐?，在系統(tǒng)中需要精確的時(shí)鐘同步。

在電網(wǎng)繼電保護(hù)整定計(jì)算中，需要考慮很多的因素，比如電網(wǎng)的接線方式，以及運(yùn)行方式，它們會(huì)對(duì)定值計(jì)算產(chǎn)生很大的影響。為了合理協(xié)調(diào)保護(hù)的靈敏性、速動(dòng)性、選擇性和可靠性之間的關(guān)系，保證各保護(hù)達(dá)到最佳的配合狀態(tài)，就要求我們對(duì)電網(wǎng)的各種運(yùn)行方式及多種故障情況進(jìn)行反復(fù)而周密的計(jì)算。

5.繼電保護(hù)的未來發(fā)展趨勢(shì)

繼電保護(hù)的技術(shù)發(fā)展道路已經(jīng)越來越明確，就是智能、數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)，并通過信息處理技術(shù)將數(shù)據(jù)整合在一起。

目前繼電保護(hù)技術(shù)正在朝著智能化、數(shù)字化以及網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，適應(yīng)了智能電網(wǎng)的技術(shù)水平要求。在以往的繼電器使用中往往有一些間題，表現(xiàn)最明顯的間題是系統(tǒng)的定值計(jì)算與管理系統(tǒng)定值分離，這種分類導(dǎo)致了數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，給操作帶來了較大的困難，同時(shí)比較容易產(chǎn)生較大的失誤。因此技術(shù)人員加人了智能化概念，就是通過模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等控制手段對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行控制，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因此，數(shù)字化的繼電保護(hù)裝置在人工智能的控制下建立了繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，從而最大程度的實(shí)現(xiàn)了對(duì)于繼電保護(hù)裝置的控制，也加強(qiáng)了對(duì)于電網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與故障處理，是未來繼電保護(hù)裝置未來的發(fā)展趨勢(shì)。

結(jié)束語

在智能電網(wǎng)不斷發(fā)展的今天，對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定來說也提出了挑戰(zhàn)，繼電保護(hù)技術(shù)就是在這種挑戰(zhàn)下得到了創(chuàng)新和發(fā)展。目前我國的繼電保護(hù)技術(shù)還不夠先進(jìn)，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置還占領(lǐng)了大部分的電力系統(tǒng)，因此我們需要不斷加快對(duì)于繼電保護(hù)技術(shù)的研發(fā)，提高先進(jìn)繼電保護(hù)裝置的更新頻率，讓我國的繼電保護(hù)技術(shù)朝著智能化、數(shù)字化以及網(wǎng)絡(luò)化道路不斷前進(jìn)。

參考文獻(xiàn)