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第1篇

【關(guān)鍵詞】電子式 電能表 防竊電

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(lái)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(jiǎn)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(méi)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(jiǎn)單的竊電行為也無(wú)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(guò)焊接膠合，要打開電表就必須損壞它，以此來(lái)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(jiǎn)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(lái)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(lái)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(méi)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(yǔ)

通過(guò)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(guò)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)：

[1]李衛(wèi)東：《淺議集中式電能表的設(shè)計(jì)思想》。北京：2001.5。

第2篇

關(guān)鍵詞：電子式電能表 電能計(jì)量

1 概述

現(xiàn)代企業(yè)管理強(qiáng)調(diào)自動(dòng)化、智能化，要求以高新技術(shù)手段確保經(jīng)濟(jì)杠桿調(diào)配電能的使用，以求更高的供用電效率，這便對(duì)電能計(jì)量?jī)x器儀表提出了多功能化的要求，希望它不僅能計(jì)量電能，而且也能應(yīng)用于管理。作為測(cè)量電能的專用儀表自誕生至今已有一百多年的歷史，最早出現(xiàn)且至今仍在普遍采用的感應(yīng)式電能表雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高且價(jià)格便宜，但其功能單一，測(cè)量準(zhǔn)確度較低，已不能適應(yīng)電力企業(yè)供用電管理現(xiàn)代化飛速發(fā)展的需求，正逐步被電子式電能表所替代。

2 電子式電能表的特點(diǎn)

電子式電能表采用電子技術(shù)，將單相或三相交流功率轉(zhuǎn)換為脈沖量或數(shù)字量，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算與數(shù)據(jù)處理以及擴(kuò)展功能。與傳統(tǒng)的感應(yīng)式電能表相比，具有很大優(yōu)勢(shì)，電子式電能表的特點(diǎn)是高技術(shù)、高工藝、高效益，它使電能表從傳統(tǒng)的勞動(dòng)密集型變?yōu)榧夹g(shù)密集型。

現(xiàn)將其主要特點(diǎn)分析如下：

2.1 測(cè)量精度高

電子式電能表是在數(shù)字式功率表的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它采用電子乘法器實(shí)現(xiàn)對(duì)電功率的測(cè)量，使其在很寬的電壓、電流范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)1.0級(jí)及以上高精度的電能測(cè)量。與普通感應(yīng)式電能表相比，其測(cè)量精度高主要表現(xiàn)在以下三點(diǎn)：

2.1.1 測(cè)量誤差小

1.0級(jí)電子式電能表誤差很容易控制在±0.5%以內(nèi)、0.5級(jí)表在±0.2%以內(nèi)、0.2級(jí)表可達(dá)到±0.1%以內(nèi)，而感應(yīng)式電能表由于存在磨擦力矩等因數(shù)的影響，誤差較大，達(dá)到0.5級(jí)已很不易，若要進(jìn)一步提高就顯得十分困難。

2.1.2 誤差曲線平直

電子式電能表從負(fù)載下限到最大負(fù)載，誤差數(shù)據(jù)基本不變，在整個(gè)負(fù)荷范圍內(nèi)曲線保持平直，表計(jì)誤差易于調(diào)整。而對(duì)于感應(yīng)式電能表，由于受其工作原理和制造工藝所限，在最小負(fù)載和最大負(fù)載情況下測(cè)試，其誤差數(shù)據(jù)各有不同，在整個(gè)負(fù)荷范圍內(nèi)誤差曲線不平直，表計(jì)誤差的調(diào)整比較困難。

2.1.3 誤差性能穩(wěn)定

電子式電能表每年的校驗(yàn)數(shù)據(jù)變化較小，而感應(yīng)式電能表由于存在機(jī)械磨損等因素，必須定期進(jìn)行誤差調(diào)整校驗(yàn)，這對(duì)于大用戶表計(jì)可以這樣處理，而對(duì)于小用戶及居民用戶，則很難實(shí)現(xiàn)。

2.2 本身功耗低

電子式電能表接入PT二次回路后，電壓二次回路的輸入電流僅為10mA左右，感應(yīng)式表則有70-100mA，而且一只電子式電能表可同時(shí)實(shí)現(xiàn)有功、無(wú)功及最大需量測(cè)量，即至少取代三只感應(yīng)表，可適當(dāng)減小PT二次回路壓降，這對(duì)于提高電能計(jì)量精度、減小電量損失作用較大。

2.3 操作簡(jiǎn)便，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方測(cè)量

2.3.1 受安裝位置影響較小

感應(yīng)式電能表由于受原理的限制，對(duì)其安裝位置尤其是懸掛垂直角度要求很高，否則會(huì)影響精度及壽命。而對(duì)于電子式電能表，由于采用電子技術(shù)，其精度取決于采樣及運(yùn)算的準(zhǔn)確度，受安裝位置的影響較小。

2.3.2 便于實(shí)驗(yàn)室與現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)

電子式電能表的電能脈沖有LED閃爍、直接輸出、繼電器或光電耦合輸出方式，可方便地與校驗(yàn)設(shè)備連接，便于實(shí)驗(yàn)室與現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)。

2.3.3 抄表方便，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)量

電子式電能表以LCD屏顯示時(shí)間、表號(hào)、電量數(shù)據(jù)及監(jiān)測(cè)信息，所有的電量數(shù)據(jù)都配以相應(yīng)的代碼自動(dòng)循環(huán)顯示，這使得抄表人員一目了然，也可以通過(guò)紅外抄表器或掌上電腦抄表。此外，電子式電能表配有脈沖輸出端子及數(shù)據(jù)通信接口，很容易實(shí)現(xiàn)電量數(shù)據(jù)的采集與傳送，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表。

2.4 引入單片機(jī)后，可實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展

2.4.1 計(jì)量功能及復(fù)費(fèi)率

電子式電能表利用單片機(jī)處理與控制技術(shù)，可方便地實(shí)現(xiàn)正、反向有功，感、容性無(wú)功或四象限無(wú)功的累計(jì)和多月電量的存儲(chǔ)，并依據(jù)內(nèi)部時(shí)鐘分時(shí)計(jì)量，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)段/費(fèi)率功能。同時(shí)，又具有最大需量計(jì)算功能，并很方便地改變需量積分周期和滑差時(shí)間。因而一只電子式多功能電能表，可以取代正、反向有功、無(wú)功電能表及需量表。

2.4.2 輔助測(cè)量功能

電子式多功能電能表可以測(cè)量電壓、電流、功率、功率因數(shù)等參數(shù)，以利于值班人員監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀態(tài)；表計(jì)本身還可以根據(jù)這些參數(shù)，記錄用戶負(fù)荷曲線。

2.4.3 故障記錄及判斷功能

電子式多功能電能表主要有失壓次數(shù)及失壓累計(jì)時(shí)間記錄、接線方式判別、編程時(shí)間及次數(shù)記錄、異常情況報(bào)警等功能。這些功能對(duì)于防止非法操作、判別竊電、追補(bǔ)損失電量有很大幫助。如人為斷相，則LCD屏有缺相指示，失壓記錄中記載失壓時(shí)刻，失壓相別及失壓累計(jì)時(shí)間等數(shù)據(jù)，可以很清楚地掌握表計(jì)運(yùn)行狀態(tài)。

3 電子式電能表應(yīng)用中的相關(guān)問(wèn)題

電子式電能表是電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，隨著科技發(fā)展與電能計(jì)量管理的逐步現(xiàn)代化，取代傳統(tǒng)的感應(yīng)式電能表已是必然趨勢(shì)。在逐步推廣過(guò)程中，必然會(huì)不斷改進(jìn)與完善，下面提出一些應(yīng)用中的相關(guān)問(wèn)題，供業(yè)內(nèi)同行參考：

3.1 可靠性問(wèn)題

大規(guī)模專用集成電路的應(yīng)用，使得電子式電能表結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，可靠性有了較大提高，但一些關(guān)鍵器件如大屏幕LCD，無(wú)論對(duì)于國(guó)產(chǎn)表還是進(jìn)口表，仍有些問(wèn)題存在。比如：剛察縣海塔爾煤礦地處海拔3800米左右，常年平均氣溫在零下1℃～3℃之間，最低可達(dá)零下28℃，這將會(huì)使無(wú)保暖設(shè)施的計(jì)量裝置不能可靠運(yùn)行，特別是電子式電能表的LCD液晶屏常常無(wú)法正常顯示，影響電能的準(zhǔn)確計(jì)量。還有抗干擾能力與抗過(guò)電壓能力，對(duì)于高壓表計(jì)，由于PT的隔離作用與電壓波動(dòng)小而問(wèn)題不大，但對(duì)于低壓表，由于電壓回路直接接入電網(wǎng)，則存在電網(wǎng)浪涌沖擊或其它干擾信號(hào)與電網(wǎng)電壓長(zhǎng)時(shí)間偏高而造成電子式電能表?yè)p壞的情況。

3.2 電流互感器的選取問(wèn)題

典型的電子式電能表電壓回路功耗小于5VA，電流回路功耗小于1VA，若再采用計(jì)量專用二次回路，電流互感器幾乎接近空載運(yùn)行，不符合規(guī)程要求的電流互感器二次負(fù)載應(yīng)在25%～100%額定負(fù)荷范圍內(nèi)運(yùn)行的要求。在這種情況下，CT誤差為正，且可能會(huì)超出允許值，這是應(yīng)該重視的問(wèn)題。以往CT的選限，是依據(jù)感應(yīng)式電能表的負(fù)載特性而定的，采用電子式電能表后，應(yīng)作一些相應(yīng)的規(guī)定。

3.3 表內(nèi)信息代碼統(tǒng)一化問(wèn)題

目前進(jìn)口表，已根據(jù)要求采用了統(tǒng)一的顯示代碼，對(duì)于國(guó)產(chǎn)表，在難以完全統(tǒng)一的情況下，對(duì)于抄表所需的數(shù)據(jù)，代碼也要求與進(jìn)口表一致。這樣，無(wú)論對(duì)于人工抄表還是自動(dòng)抄表，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一化，簡(jiǎn)單化。

3.4 手持抄表器，通訊光電頭的統(tǒng)一問(wèn)題

目前，無(wú)論是進(jìn)口表還是國(guó)產(chǎn)表，都配有自己的抄表器和通訊光電頭，這樣對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)工作人員來(lái)說(shuō)，需要多種型號(hào)齊備，配套使用，累贅而又麻煩。建議采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)輔助設(shè)備，不同廠家配件均能通用，這在技術(shù)上是容易實(shí)現(xiàn)的。

3.5 不可盲目要求多功能

電子式電能表采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，可擴(kuò)展多種功能。有的制造商被盲目要求做多種費(fèi)率、多種時(shí)區(qū)、多種時(shí)段、多月存貯電量及負(fù)荷曲線等其它輔助功能。這不僅不符合我國(guó)的實(shí)際情況，而且功能的增多反而會(huì)影響電子式電能表的可靠性。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到這只是一只電能表，除要求必需的電量數(shù)據(jù)外，輔以相應(yīng)的運(yùn)行監(jiān)測(cè)所需的時(shí)間、電池狀態(tài)、接線狀態(tài)、電表編號(hào)、失壓記錄、脈沖輸出及數(shù)據(jù)通訊接口就可以了。這樣既可以保證電能表運(yùn)行的可靠性和應(yīng)用的簡(jiǎn)潔性，又降低了成本。

3.6 人員培訓(xùn)問(wèn)題

目前從事電能計(jì)量工作的人員，以往學(xué)習(xí)較多的是感應(yīng)式電能表的原理與調(diào)校。電子式電能表由于技術(shù)上完全采用電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)電能計(jì)量人員更多的要求則是測(cè)試、運(yùn)行狀態(tài)判別、一般故障處理、脈沖輸出與通訊接口的熟悉。這就要求老人員要利用已掌握的電能計(jì)量基礎(chǔ)，加強(qiáng)電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)方面的學(xué)習(xí)，逐步掌握電子式電能表的原理、應(yīng)用及維護(hù)。同時(shí)，上級(jí)主管部門應(yīng)加強(qiáng)這一方面的培訓(xùn)，以利于電子式電能表的正常運(yùn)行與推廣。對(duì)于新人員，應(yīng)考慮引進(jìn)具有一定電子技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)的畢業(yè)生，以利于熟悉與掌握電子式電能表的技術(shù)和運(yùn)用管理。

4 結(jié)束語(yǔ)

供用電管理系統(tǒng)的逐步自動(dòng)化與現(xiàn)代化，向作為管理基礎(chǔ)的電能計(jì)量?jī)x器儀表不斷提出新的更高的技術(shù)要求，依托于計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)的日新月異而迅速發(fā)展的現(xiàn)代電子式電能表技術(shù)，也必將在更廣泛地應(yīng)用過(guò)程中，推動(dòng)并加快用電管理系統(tǒng)的自動(dòng)化與現(xiàn)代化進(jìn)程。

【參考文獻(xiàn)】

第3篇

[關(guān)鍵詞]：電子式　電能表　防竊電

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(lái)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(jiǎn)要分析。

1　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。

2　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(méi)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(jiǎn)單的竊電行為也無(wú)能為力。

3　電子式電能表的防竊電功能研究

3.1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(guò)焊接膠合，要打開電表就必須損壞它，以此來(lái)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。

3.2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。

3.3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(jiǎn)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(lái)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(lái)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。

3.4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。

對(duì)于電流反接時(shí)的防竊電，有一點(diǎn)需要注意，當(dāng)負(fù)載電流非常小的時(shí)候，可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的電流反向警告?？梢栽O(shè)定一個(gè)電流反向檢測(cè)的最小電流極限，當(dāng)小于這個(gè)最小電流極限時(shí)，關(guān)閉電流反向檢測(cè)功能，防止錯(cuò)誤的電流反向警告。

3.5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(méi)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。

采用移除電壓，CT供電進(jìn)行防竊電測(cè)量時(shí)，測(cè)量的精度已難以保證。由于沒(méi)有電壓信號(hào)存在，功率因數(shù)和外部電壓的測(cè)量已經(jīng)不可能實(shí)現(xiàn)。一般可以使用額定電壓，功率因數(shù)0.9～0.95作為估計(jì)值進(jìn)行計(jì)量。此外竊電者還可能會(huì)附加電容、電感、電阻等器件及其組合來(lái)干擾對(duì)電壓的正常檢測(cè)，此時(shí)體現(xiàn)為低電壓、低功率因素，竊電者通過(guò)這些附加的元器件來(lái)改變電壓的特性進(jìn)行竊電。對(duì)于這種竊電行為，應(yīng)設(shè)定低電壓、低功率因數(shù)的門檻，越限給出報(bào)警。

第4篇

電子式多功能電能表主要針對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)三相用電的工業(yè)用戶。隨著電力行業(yè)改革深入，工業(yè)三相用電對(duì)多功能電能表的需求大量增加。目前國(guó)內(nèi)多功能表種類少、價(jià)格較高、功能不完善，往往僅是針對(duì)某些地區(qū)的特定要求開發(fā)，缺乏通用性，某些產(chǎn)品未能完全達(dá)到國(guó)標(biāo)的要求。本文介紹的電子式多功能電能表正是為了適應(yīng)這種市場(chǎng)需求而設(shè)計(jì)的。

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(wú)功電能、四象限無(wú)功電能，還具有多費(fèi)率控制，負(fù)荷曲線記錄，各相失壓、過(guò)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(guò)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(yǔ)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(guò)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(wú)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(guò)簡(jiǎn)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(yǔ)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(lái)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(wú)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(guò)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(lái)對(duì)電流取樣，IVPl、IVP2、IVP3用來(lái)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(jiǎn)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(guò)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(wú)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(wú)功功率、有功電能、無(wú)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(guò)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(wèn)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(lái)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(guò)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(guò)級(jí)聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

數(shù)據(jù)尋址方式

EEPROM數(shù)據(jù)訪問(wèn)采用兩種方式;直接地址訪問(wèn)，通過(guò)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(guò)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(guò)其引發(fā)的中斷可判斷串行口數(shù)據(jù)是否來(lái)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(lái)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。

多功能表程序流程圖

第5篇

1、柿子是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值非常高的食物，很多人在吃柿子的時(shí)候可能都在它內(nèi)部發(fā)現(xiàn)過(guò)一種黑色的點(diǎn)點(diǎn)，并且還因?yàn)檫@種點(diǎn)點(diǎn)認(rèn)為柿子已經(jīng)變質(zhì)，不敢繼續(xù)食用它，其實(shí)這樣的柿子是可以放心食用的。

2、柿子中出現(xiàn)的這種黑色的點(diǎn)點(diǎn)通常都是柿子內(nèi)種子的種皮，我們現(xiàn)在食用的柿子大多經(jīng)過(guò)人工培育、改良，它內(nèi)部不會(huì)再形成種子，但是卻仍舊會(huì)出現(xiàn)種子的種皮，這種種皮對(duì)人體無(wú)害。

3、柿子是一種內(nèi)部含有大量鞣酸的食物，尤其是還沒(méi)有完全成熟的柿子，這種物質(zhì)會(huì)和我們胃中的胃酸發(fā)生反應(yīng)并形成一種植物性結(jié)石，所以我們?cè)谑秤檬磷拥臅r(shí)候一定要注意控制好分量，以免產(chǎn)生結(jié)石危害健康。

（來(lái)源：文章屋網(wǎng) ）

第6篇



關(guān)鍵詞：電能表； 制造工藝； 質(zhì)量穩(wěn)定性； 單板老化

中圖分類號(hào)：

TN71034

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004373X(2012)13

0176

02

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收稿日期：20120221

0引言

電子元器件是組成電子產(chǎn)品的核心［1］，電子元器件質(zhì)量的高低和壽命的長(zhǎng)短直接決定了包括電子式電能表在內(nèi)的所有電子產(chǎn)品的使用壽命。另外，合理的工藝設(shè)計(jì)\[2\]和制造也是影響到產(chǎn)品質(zhì)量的又一個(gè)重要因素。因此，為保證出廠后產(chǎn)品的使用質(zhì)量可靠，必須在產(chǎn)品出廠前驗(yàn)證影響其質(zhì)量穩(wěn)定性\[3\]的因素。有些電表廠家做了整機(jī)通電老化，雖然這種方式可靠性好，但整機(jī)通電老化會(huì)使生產(chǎn)效率大打折扣，并且勞動(dòng)量會(huì)增加很多。

近兩年，隨著電網(wǎng)改造的逐漸完成，電能表更新?lián)Q代也在緊張進(jìn)行中。面對(duì)這個(gè)巨大的市場(chǎng)需求，各個(gè)廠家都在為自己的生產(chǎn)能力不斷擴(kuò)展規(guī)模，引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)線，然而在不斷提高生產(chǎn)能力的同時(shí)，也要考慮生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本。以下介紹低成本投入保證高效率的生產(chǎn)的單板老化方式［4］。

1老化對(duì)象

根據(jù)電能表產(chǎn)品的分類，被老化對(duì)象可以分為兩大類：?jiǎn)蜗啾砗腿啾怼＊?/p>

1.1單相表

國(guó)內(nèi)單相表使用電壓統(tǒng)一為AC 220 V,因此可以實(shí)現(xiàn)老化電源的統(tǒng)一。因此要求電能表設(shè)計(jì)一致的電源輸入接口，這樣在電能表電路板單板被老化時(shí)，接口才能統(tǒng)一。

1.2三相表

三相表的設(shè)計(jì)相對(duì)單相表而言稍微復(fù)雜一些。一般情況下三相表要求功能較多，這樣三相表就會(huì)由電源板和邏輯板組合而成，為了實(shí)現(xiàn)電源板和邏輯板生產(chǎn)互不干涉，可以采用兩種單板分開單獨(dú)老化。

由于產(chǎn)品的生產(chǎn)是根據(jù)用戶實(shí)際需求而制作的，因此電源板也根據(jù)產(chǎn)品要求有AC 55.7 V，AC 100 V，AC 220 V和AC 380 V之分。邏輯板的設(shè)計(jì)也受到各地招標(biāo)規(guī)約的限制電源輸入接口不能完全一致，然而為了實(shí)現(xiàn)單板老化的便捷，要求邏輯板設(shè)計(jì)時(shí)需要一致的電源排列順序。

2老化工裝

單板老化架要實(shí)現(xiàn)操作便捷性、可維護(hù)性、使用安全性\[5\]等基本原則。架體組成可分為獨(dú)立老化托盤、多層老化架體、表頭顯示箱等三大組成部分。

獨(dú)立老化托盤根據(jù)單個(gè)托盤所能承載能力［6］，設(shè)計(jì)不同尺寸。托盤根據(jù)尺寸大小設(shè)計(jì)多個(gè)老化工位，為防止單板在托盤上出現(xiàn)互相碰撞，需要再固定上防撞隔斷。

多層老化架體根據(jù)單個(gè)老化架的承載能力、單層托盤間距要求、托盤大小等因素設(shè)計(jì)老化架體的尺寸，當(dāng)然也要受到老化室［7］入口的限制。

表頭顯示箱是老化架體工作時(shí)需要顯示各個(gè)輸入電壓值的指示箱，里面裝載電壓電流表頭，實(shí)時(shí)顯示電壓電流值，對(duì)電源波動(dòng)起到實(shí)時(shí)監(jiān)控的作用。同時(shí)表頭箱又承載電源開關(guān)的功能。

3老化方案

3.1單相表老化方案

由于單相表使用電源的統(tǒng)一性，其單板老化實(shí)現(xiàn)更方便一些，只需提供統(tǒng)一的電源接口，即可完成便捷的單板接線操作。老化是在通電時(shí)進(jìn)行，因此單板老化架與老化托盤之間的連接也是比較關(guān)鍵的問(wèn)題。這里建議采用暗線方式，老化托盤與架體之間采用彈簧卡子可靠接觸方式實(shí)現(xiàn)。這樣老化托盤在架體軌道上可以方便插拔，不受連接線的限制。單相表電源輸出電路如圖1所示。

3.2三相表電源板老化方案

由于三相表電源板存在多種電源輸入規(guī)格，因此在老化架體取電后需要將其轉(zhuǎn)化成多路輸出的不同值電源電壓［8］，這些不同值的電源電壓可以通過(guò)制作多路輸出大功率交流隔離變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)這些經(jīng)過(guò)隔離的電源電壓對(duì)后端的安全也起到了很好的保護(hù)作用。三相表電源板輸出電路如圖2所示。

3.3三相表邏輯板老化方案

三相表邏輯板電源輸入接口一般情況都是直流電源，因此需要做交流變直流的轉(zhuǎn)換，根據(jù)邏輯板直流電源的需求配置不同型號(hào)的開關(guān)電源，通過(guò)斷路器開關(guān)單獨(dú)控制電源輸出，同時(shí)輸出電源通過(guò)數(shù)顯表顯示，每路電源輸出加大過(guò)載的單向二極管［9］，防止電源反串燒壞其他低輸出電源,三相表邏輯極電路如圖3所示。

4結(jié)語(yǔ)

本文論述了電子式電能表單板老化在生產(chǎn)中的實(shí)施方法，該方法設(shè)備投入小，電源轉(zhuǎn)換便捷，能夠很快見效。通電老化工藝符合國(guó)標(biāo)老化規(guī)范［10］并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)合理安排工藝流程。其他電子產(chǎn)品的單板老化同樣可以參照此模式進(jìn)行適當(dāng)更改。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：

何小輝男，1981年出生，河南許昌人，助理工程師。主要從事電力電子、儀器儀表研究工作。

崔艷華女，1981年出生，河南許昌人，助理工程師。主要從事電力電子、儀器儀表研究工作。

劉靜然男，1967年出生，河南許昌人，工程師。主要從事電力電子、儀器儀表研究工作。

項(xiàng)立衛(wèi)男，1983年出生，河南許昌人，助理工程師。主要從事電力電子、儀器儀表研究工作。

第7篇

關(guān)鍵詞:ZH17X6; 復(fù)位監(jiān)控電路; 掉電監(jiān)測(cè); 電子式電能表

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(guó)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(lái)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(wèn)題,都專門圍繞MAX706等看門狗IC增加額外的電路來(lái)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(lái)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(lái)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(méi)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(shuō)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(shuō)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(shuō)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(méi)有產(chǎn)生翻轉(zhuǎn),則產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)[5]。上述過(guò)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(guò)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(zhēng)取到盡量長(zhǎng)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(guò)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(jiǎn)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(wú)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(guò)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(guò)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(jiǎn)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(yǔ)

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(jiǎn)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(guó)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(zhǎng)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。

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第8篇

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；配電自動(dòng)化；建設(shè)

當(dāng)前配電自動(dòng)化主要包含了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：站房綜合自動(dòng)化、當(dāng)?shù)刈詣?dòng)化設(shè)備、調(diào)度中心到終端站房的信息數(shù)據(jù)采集以及安全監(jiān)控系統(tǒng)，此外還涉及到對(duì)停電的管理、有關(guān)地理信息、故障的報(bào)修以及應(yīng)答、配電設(shè)備的檢查與維護(hù)、抄表自動(dòng)化、負(fù)荷管理系統(tǒng)以及用電控制系統(tǒng)[1]。其基礎(chǔ)為一次網(wǎng)架，配電自動(dòng)化系統(tǒng)就是它的核心，與此同時(shí)對(duì)多種通信模式實(shí)現(xiàn)了整合利用，從而實(shí)現(xiàn)了配電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的科學(xué)合理的管理以及全過(guò)程的自動(dòng)化監(jiān)控[2]。智能配電自動(dòng)化系統(tǒng)從某種意義上來(lái)說(shuō)就是我國(guó)城市電網(wǎng)改造以及建設(shè)過(guò)程中的非常關(guān)鍵部分，另外它還是組建智能電網(wǎng)過(guò)程中的核心內(nèi)容，深化研究并建設(shè)智能配電自動(dòng)化系統(tǒng)，有著十分重要的經(jīng)濟(jì)意義以及現(xiàn)實(shí)意義。

1 智能電網(wǎng)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)

根據(jù)規(guī)模和容量的大小可以將配電自動(dòng)化系統(tǒng)分為小型、中型以及大型這三種類型。圖1所示為比較常見的智能電網(wǎng)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)。

結(jié)合圖1可以知道智能電網(wǎng)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)具備很多的優(yōu)點(diǎn)，其中最為顯著地就是其靈活性，在工程建設(shè)的初始階段，可以根據(jù)實(shí)際需要采取中型類型來(lái)進(jìn)行建設(shè)，并按照要求裝設(shè)好主站、子站以及終端。在以后配電系統(tǒng)如果需要對(duì)其實(shí)施擴(kuò)大建設(shè)，那么可以根據(jù)實(shí)際需求合理地增加幾臺(tái)主站系統(tǒng)，然后在其中選擇某一個(gè)作為中心站。在建設(shè)配電網(wǎng)的整個(gè)過(guò)程當(dāng)中，其中自動(dòng)化系統(tǒng)所發(fā)揮的作用也不言而喻。

2 智能電網(wǎng)的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)

就現(xiàn)階段而言，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面我國(guó)各個(gè)地區(qū)之間存在著極大失衡現(xiàn)象，所以在實(shí)施建設(shè)配電網(wǎng)系統(tǒng)的時(shí)候，絕對(duì)不可以全部按照西方發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展以及建設(shè)模式來(lái)進(jìn)行。為了使得我國(guó)能夠真正做到智能電網(wǎng)的配電自動(dòng)化，必須要將該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀充分的考慮在內(nèi)，并且要結(jié)合遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃以及配網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀，自動(dòng)化程度的提高必須要在經(jīng)濟(jì)能力范圍內(nèi)來(lái)進(jìn)行，有針對(duì)地深化城市電網(wǎng)的改造以及建設(shè)工程，腳踏實(shí)地，一步一步的建設(shè)我國(guó)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)，然后慢慢地將所有的配電自動(dòng)化子系統(tǒng)構(gòu)建成為一個(gè)完好的大自動(dòng)化系統(tǒng)。綜上所述，文章作者認(rèn)為在實(shí)施建設(shè)智能電網(wǎng)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)的時(shí)候，不僅要考慮到配電網(wǎng)未來(lái)的發(fā)展空間，同時(shí)在建設(shè)的過(guò)程當(dāng)中可以分階段的進(jìn)行，這樣可以實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化的可持續(xù)發(fā)展，此外還可以使得以往的投資得以保護(hù)，從而使得經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益最大化。基于此，在實(shí)施建設(shè)智能電網(wǎng)的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的時(shí)候可以按照以下的步驟來(lái)分階段進(jìn)行建設(shè)。

2.1 初期提升供電可靠性

（1）供電模式采取雙電源環(huán)網(wǎng)。在這一階段的時(shí)候，需要做的就是把相鄰的兩條不同線路進(jìn)行連接，這樣兩個(gè)電源就可以實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)共同供電，采用這種方式可以實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。變電站出線保護(hù)開關(guān)將會(huì)在系統(tǒng)中使用到，該開關(guān)具備多次重合作用，并且還是利用微機(jī)來(lái)控制重合命令，除以上功能之外，自動(dòng)操作以及遙控操作等這些功能也是線路開關(guān)所具備的。如果線路或者設(shè)備出現(xiàn)了某些故障，則就是利用RTU來(lái)對(duì)其實(shí)現(xiàn)傳遞，然后主站系統(tǒng)判斷傳遞過(guò)來(lái)的信息，最終可以很快的明確故障發(fā)生的位置，之后就是發(fā)出指令把出現(xiàn)故障位置的開關(guān)斷開。

（2）采取自動(dòng)重合分段器的方式。在進(jìn)行安置變電站出線的時(shí)候，采取自動(dòng)重合閘開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)的作用，在線路中間配置多組此類開關(guān)，同時(shí)還配置電壓檢測(cè)裝置。自動(dòng)重合分段器可以判斷配網(wǎng)系統(tǒng)中所有的事故，其判斷的依據(jù)就是關(guān)合故障所耗費(fèi)的時(shí)間。此種方式在設(shè)置時(shí)間的時(shí)候，必須確保系統(tǒng)變電站內(nèi)部的斷路器在自動(dòng)斷開以后其能夠?qū)崿F(xiàn)延時(shí)斷開。站內(nèi)部的斷路器實(shí)現(xiàn)重合，采用這種方式能夠保證從電源側(cè)至負(fù)荷側(cè)進(jìn)行送電；根據(jù)一定的順序斷路器依次進(jìn)行合閘，然后再次合上故障點(diǎn)的時(shí)候，站內(nèi)部的斷路器這時(shí)候會(huì)再次進(jìn)行斷開。安裝在故障點(diǎn)兩邊的線路斷路器鎖定故障段并且將其斷開，此舉能夠有效確保再次送電時(shí)候的成功率。通常情況下，要是使用遙控操作開關(guān)，那么價(jià)格會(huì)很貴；對(duì)于某些供電部門而言，它們實(shí)際管轄的區(qū)域雖然比較小，然而他們維修人員的數(shù)量卻是非常多；對(duì)于某些小區(qū)，如果供電需求量不是很高，可以采取人工操作開關(guān)這樣的形式，使用這種方法能夠顯著降低成本，采取這種配電半自動(dòng)化的形式也能夠很好的保證供電安全的可靠性。

2.2 優(yōu)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減小線損

第一，需要構(gòu)建遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。有關(guān)的實(shí)踐表明利用網(wǎng)短信息服務(wù)就能夠完成信息和數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳送，同時(shí)在輸電線路中間配置有電壓監(jiān)測(cè)裝置。針對(duì)每條線路在運(yùn)行時(shí)的實(shí)時(shí)電壓情況可以使用微機(jī)來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果饋線不符合要求，那么視情況可以增添配變布點(diǎn)，此外還可以配置低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，采取這種措施可以顯著地降低輸電線路上產(chǎn)生的損失，進(jìn)而使得輸送效率和輸送電壓質(zhì)量得到明顯地提升。

第二，就是需要對(duì)負(fù)荷管控系統(tǒng)積極推廣使用。構(gòu)建通訊網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，從而使得用戶遠(yuǎn)程管理模式得以實(shí)現(xiàn)，采用這種方法可以提升用電服務(wù)的質(zhì)量，此外還具備自動(dòng)遠(yuǎn)程抄表、有序用電以及電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和負(fù)荷監(jiān)控等功能；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電客戶的用電量情況，這樣可以防止竊電現(xiàn)象的發(fā)生。建設(shè)智能電網(wǎng)的配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)可以在很大程度上提升自動(dòng)化水平和用電管理水平。

第三，配置監(jiān)測(cè)終端。監(jiān)測(cè)終端的主要作用就是對(duì)平臺(tái)信息數(shù)據(jù)的采集過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，這樣就可以對(duì)變壓器的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況進(jìn)行全面的掌握，有了信息數(shù)據(jù)之后，就可以在此基礎(chǔ)之上來(lái)優(yōu)化管理配網(wǎng)的運(yùn)行模式。如果出現(xiàn)了異?，F(xiàn)象或者發(fā)生了某些故障的時(shí)候，就會(huì)立刻提醒，然后迅速解決故障點(diǎn)的問(wèn)題，最后以最快的速度恢復(fù)正常的供電。通過(guò)建設(shè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)可以在很大程度上縮短停電時(shí)間，這一點(diǎn)對(duì)于變壓器穩(wěn)定安全運(yùn)行來(lái)說(shuō)，其所起的作用是不言而喻的。另一方面，需要精確記錄電壓的越限時(shí)間，并在此基礎(chǔ)之上對(duì)電壓的合格率進(jìn)行計(jì)算，這樣就可以更好的控制電壓水平，此舉能夠顯著提升供電效率并且明顯使得供電質(zhì)量得到改善。

2.3 利用微機(jī)處理信息數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理

所謂建設(shè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)就是把營(yíng)銷系統(tǒng)、配變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及電壓負(fù)控系統(tǒng)進(jìn)行集合，將以上系統(tǒng)進(jìn)行集合之后便在很大程度上強(qiáng)化了配網(wǎng)管理系統(tǒng)，集合后的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)以下幾個(gè)重要的功能：在自動(dòng)統(tǒng)計(jì)發(fā)生在線路上的損耗的時(shí)候，能夠和SCAIDA實(shí)現(xiàn)密切的配合，并且可以連接上相關(guān)企業(yè)的對(duì)應(yīng)信息網(wǎng)，該功能深化了智能電網(wǎng)配電自動(dòng)化的程度；能夠自動(dòng)對(duì)配置無(wú)功和電壓進(jìn)行優(yōu)化，這樣就保證了系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

3 結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)施建設(shè)智能電網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的時(shí)候，會(huì)牽涉到很多學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)以及很多方面的影響因素，所以必須要充分的結(jié)合實(shí)際具體狀況，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的逐漸升級(jí)。

參考文獻(xiàn)

第9篇

Abstract： With the rapid development of grid， distribution automation transformation of smart grid has become the general trend. It is not only effective in promoting the development of the electric power industry， but also has important significance for improving the efficiency of power grid operation. According to the distribution automation in smart grid research， firstly， the system structure and technical indicators are described， the development of distribution automation in the smart grid are reviewed， the relationship between smart grid and distribution automation system is analyzed， focusing on the modification including： master station， sub station renovation and transformation terminal transformation， and the transformation efficiency are analyzed.

關(guān)鍵詞： 智能電網(wǎng)；配電自動(dòng)化；自動(dòng)化改造

Key words： intelligent power grid；power distribution automation；automation transformation

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）09-0026-02

1 配電自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)配電系統(tǒng)的容量大小，可以將配電自動(dòng)化系統(tǒng)分為三種不同的類型，分別是：大型配電自動(dòng)化系統(tǒng)、中型配電自動(dòng)化系統(tǒng)以及小型配電自動(dòng)化系統(tǒng)。通常情況下，在選擇配電自動(dòng)化系統(tǒng)的類型時(shí)需要與實(shí)際的要求和目標(biāo)以及將來(lái)的發(fā)展規(guī)模相結(jié)合，以經(jīng)濟(jì)性、可擴(kuò)展性、安全穩(wěn)定性等為基本原則，圖1給出了典型的配電自動(dòng)化系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)圖。其中，它最突出的優(yōu)點(diǎn)在于：具有較好的靈活性，在建設(shè)的初期可以采用中型配電自動(dòng)化系統(tǒng)的型式進(jìn)行建設(shè)，并且裝設(shè)相應(yīng)的主站、子站以及終端等。當(dāng)需要對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，可以適當(dāng)增加主站系統(tǒng)數(shù)量，同時(shí)將其中的一個(gè)主站作為中心站。按照層次結(jié)構(gòu)的不同，可以將系統(tǒng)分為三個(gè)層次，其中，第二層以下的結(jié)構(gòu)可以根據(jù)需要適當(dāng)擴(kuò)展。

在配電網(wǎng)中，自動(dòng)化系統(tǒng)的地位是毋庸置疑的，因此，對(duì)其要求較高，相應(yīng)的開關(guān)設(shè)備不僅要滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還應(yīng)該滿足相應(yīng)的管理系統(tǒng)運(yùn)行要求。注：配電自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)可參看相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)文件。

2 智能電網(wǎng)配電自動(dòng)化的發(fā)展

在我國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展中，智能電網(wǎng)配電自動(dòng)化的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段，以下對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)分析[1]。

2.1 配電系統(tǒng)開關(guān)設(shè)備的配合 在該階段，主要配電設(shè)備還沒(méi)有建立完善的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，也缺失通信網(wǎng)絡(luò)。重合器等的使用會(huì)影響配電系統(tǒng)的功能，表現(xiàn)在：當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)相應(yīng)的配電開關(guān)設(shè)備的相互配合，配電系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域的隔離以及維護(hù)，從而保證了對(duì)用戶供電的正常以及穩(wěn)定。在自動(dòng)化開關(guān)設(shè)備的相互配合下，配電系統(tǒng)自動(dòng)化具有十分積極的作用，但值得注意的是這種自動(dòng)化也存在一定的局限性，主要體現(xiàn)在：在實(shí)現(xiàn)維護(hù)自動(dòng)化的過(guò)程中，需要定期進(jìn)行設(shè)備維護(hù)，同時(shí)這種維護(hù)缺乏安全和穩(wěn)定的自動(dòng)化特點(diǎn)。

2.2 配電通信網(wǎng)絡(luò) 在該階段中，最突出的特點(diǎn)是：應(yīng)用了配電系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)以及后臺(tái)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；它對(duì)于配電系統(tǒng)的自動(dòng)化功能而言是質(zhì)的飛躍。在配電系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，后臺(tái)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用依然能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制，它在很大程度上保證了配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。除此之外，應(yīng)用通信網(wǎng)絡(luò)還有助于配電系統(tǒng)的遙控維護(hù)等。

2.3 配電系統(tǒng)自動(dòng)控制 在配電系統(tǒng)的自動(dòng)控制階段，主要是實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的自動(dòng)控制功能的添加；在計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，在開關(guān)設(shè)備配合自動(dòng)化和后臺(tái)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)控制功能的添加。它不僅實(shí)現(xiàn)了配電系統(tǒng)正常運(yùn)行的自動(dòng)化，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程遙控的自動(dòng)化。

3 配電自動(dòng)化改造內(nèi)容

作為一項(xiàng)系統(tǒng)而龐大的工程，配電網(wǎng)系統(tǒng)的自動(dòng)化改造涉及到以下三個(gè)方面的內(nèi)容[2]。

3.1 主站自動(dòng)化系統(tǒng)改造 在主站系統(tǒng)中，主要包括三個(gè)子系統(tǒng)，分別為：①配電SCADA主站系統(tǒng)[3]。在該系統(tǒng)中，主前置服務(wù)器是RTu服務(wù)器中的一臺(tái)；當(dāng)這臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)的為系統(tǒng)配置一臺(tái)服務(wù)器替代出現(xiàn)故障的主前置服務(wù)器，從而有力的保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。這些功能都是通過(guò)nap來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在子站服務(wù)器中，通過(guò)相應(yīng)的交換機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送給主前置機(jī)服務(wù)器，這些數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)dater進(jìn)行接收，并相應(yīng)的存入到本地，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享。通過(guò)datsrv的接受，子前置服務(wù)器能夠接受這些數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的共享。②配電應(yīng)用軟件子系統(tǒng)DAS。通常情況下，當(dāng)配電網(wǎng)自動(dòng)化改造完成以后，為了滿足系統(tǒng)的技術(shù)要求，需要進(jìn)行系統(tǒng)故障恢復(fù)診斷功能的聯(lián)機(jī)調(diào)試，即：配電網(wǎng)的自動(dòng)化功能；在進(jìn)行調(diào)試之前，需要保證相應(yīng)條件的正確，包括：主站配置庫(kù)已經(jīng)完成、系統(tǒng)主站和子站之間的通信正常、FTU中相應(yīng)的功能正常。③配電管理系統(tǒng)DMS。就配電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其最為主要的功能是：AM/FM/GIS功能。它有效結(jié)合了空間數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及電力系統(tǒng)技術(shù)等，主要應(yīng)用于對(duì)電力設(shè)備空間定位資料的分析和顯示，同時(shí)也可以對(duì)相應(yīng)的屬性資料進(jìn)行分析，屬于數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。其中，AM表示自動(dòng)繪圖系統(tǒng)，F(xiàn)M表示設(shè)備管理系統(tǒng)，GIS為地理信息系統(tǒng)；將三者結(jié)合起來(lái)就形成了DMS基本平臺(tái)，并建立了相應(yīng)的DMS數(shù)據(jù)庫(kù)，它可以提供共享資料給子系統(tǒng)；分析其主要優(yōu)點(diǎn)，包括：資料的冗余度更小，資料具有統(tǒng)一性，具有人性化操作界面。另外，應(yīng)用GIS系統(tǒng)，電力系統(tǒng)得到了一種新的表達(dá)形式，具有直觀的特點(diǎn)，空間管理能力更強(qiáng)。

3.2 子站自動(dòng)化系統(tǒng)改造 配電網(wǎng)中很多設(shè)備需要監(jiān)控，涉及到的范圍較廣，較難將監(jiān)控設(shè)備直接聯(lián)系配電主站，因此，需要中間級(jí)，即：配電子站系統(tǒng)。配電子站能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控功能。另外傳輸?shù)脚潆娭髡镜耐ㄐ盘幚砥髦械膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)也能得到實(shí)時(shí)監(jiān)控，這樣一來(lái)不僅能夠節(jié)省主干通道，對(duì)于配電自動(dòng)化主站而言，還可以順利繼承自動(dòng)化成果。

3.3 終端系統(tǒng)自動(dòng)化改造 就城市配電網(wǎng)而言，其自動(dòng)化終端的主要任務(wù)是：實(shí)現(xiàn)各類設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，如：柱上開關(guān)、開閉所以及配電變壓器等，它不僅要完成遙測(cè)、遙控和遙調(diào)的功能，同時(shí)還要完成故障的識(shí)別和控制，與主站和子站相配合實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行情況的檢測(cè)和優(yōu)化，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重構(gòu)，隔離故障。在變電站的開閉所自動(dòng)化終端中，采用的是光纖雙以太網(wǎng)；而在柱上自動(dòng)化終端中，則是采用R2485/232等無(wú)線方式，或者是采用光纖等接入到D25數(shù)據(jù)集中器中。這種配置有效結(jié)合了D25多功能電子裝置，實(shí)現(xiàn)了配置的靈活化，十分適宜應(yīng)用于未來(lái)可能大規(guī)模擴(kuò)展的場(chǎng)合。在該系統(tǒng)中，按照相關(guān)的功能要求，其系統(tǒng)的改造方案有以下幾種：①數(shù)據(jù)集中器。②開閉所自動(dòng)化終端。③柱上自動(dòng)化終端。

4 電網(wǎng)配電自動(dòng)化可靠性及改造效益

作為一項(xiàng)高新技術(shù)工作，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的自動(dòng)化運(yùn)行不僅要注意到配電網(wǎng)點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)，同時(shí)也應(yīng)該注意人員和線路的不穩(wěn)定因素；此外，由于計(jì)算機(jī)的軟件和硬件更新快，管理和維護(hù)配電網(wǎng)自動(dòng)化的過(guò)程十分復(fù)雜。依靠眾多的數(shù)字終端設(shè)備以及通訊網(wǎng)絡(luò)的傳輸通道等，配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析以及更新等功能。為了保證其穩(wěn)定運(yùn)行，需要定期進(jìn)行科學(xué)合理的維護(hù)工作。具體而言包括：終端設(shè)備的運(yùn)行及維護(hù)、通信光纜的運(yùn)行及維護(hù)、計(jì)算機(jī)等硬件的運(yùn)行及維護(hù)。

實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化改造以后，電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，這就大大提高了電網(wǎng)調(diào)度的安全穩(wěn)定性，可以有效防止由于信息傳遞不暢通而造成的盲調(diào)狀態(tài)；另外，電網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行的其他功能也得以實(shí)現(xiàn)，如；線路故障的自動(dòng)化診斷、確定故障點(diǎn)的自動(dòng)化隔離，故障區(qū)域供電的自動(dòng)化恢復(fù)。經(jīng)過(guò)電網(wǎng)的配電自動(dòng)化改造以后，配電搶修的工作量得到了大大減輕，相應(yīng)的反應(yīng)速度也得到了大大提高。經(jīng)過(guò)初步核算，經(jīng)過(guò)配電自動(dòng)化改造之后的區(qū)域，其平均故障停電時(shí)間減少了0.07h/戶每年，供電的可考慮高達(dá)99.9%；社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益都得到了極大的提高，另外，還由此培養(yǎng)出了一批專業(yè)素質(zhì)高的電網(wǎng)維護(hù)人員，為全面實(shí)現(xiàn)堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文闡述了配電自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和技術(shù)指標(biāo)，分析了智能電網(wǎng)配電自動(dòng)化的發(fā)展，重點(diǎn)對(duì)改造進(jìn)行了研究，包括：主站改造、子站改造以及終端改造，最后對(duì)改造效率進(jìn)行了分析。通過(guò)智能電網(wǎng)配電自動(dòng)化的改造，電網(wǎng)的電能質(zhì)量得到了提高，故障停電時(shí)間減少了，恢復(fù)速度也提高了，電網(wǎng)企業(yè)社會(huì)責(zé)任得到了落實(shí)。

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