满足IR46计量独立性要求电能表数据接口

智能多用户单相卡载一体化电能表的研制

2018年7月24日

2006年7月12日

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——满足IR46计量独立性要求电能表数据接口及验证方法。该专利由国网重庆市电力公司电力科学研究院申请,并于2018年7月20日获得授权公告。 内容说明 本发明涉及电能表领域,特别涉及一种满足IR46计量独立性要求的电能表数据接口,以及该接口的验证方法。 发明背景 目前电能表基本上采用CPU+计量芯片的设计模式,也有少数高精度电能表采用CPU+DSP的模式,其中计量芯片、DSP用于采样、计算,输出上电后的总电能或上次读取后的累加电能、实时测量数据给CPU,然后通过CPU来计算历史总电能、各费率电能、需量等,并通过人机接口、通信来完成抄表以及其它数据呈现功能。不论哪种设计模式,CPU的各种功能都杂糅在一起、相互影响,导致程序的健壮性、可靠性变得很差,例如通信模块设计上的错误或不稳定,可能会导致计量功能停止或局部计量数据缺失。 另外,电能表国际建议IR46也对电能表的设计提出了新的要求。IR46是国际法制计量组织OIML起草的一个技术文件,为新设计生产的电能表的型式批准提出建议,是法制计量的组成部分,我国作为OIML的一个成员国,需要执行OIML相关建议。在2012年颁布的IR46技术文件中,明确提出计量独立性的要求,概括来讲,主要包括如下方面: 法制计量相关组件的独立。要求无论是硬件还是软件,应将法制计量相关组件与其它组件隔离开来,法制计量相关组件在未经授权情况下不应受其他组件的响;法制计量相关软件模块的分离。将软件模块分为法制计量相关软件(legallyrelevant software)与非法制计量相关软件(legally non-relevant software),法制计量相关软件与其它模块的交互采用唯一的数据接口。 目前电能表所采用的CPU+计量芯片或CPU+DSP的设计模式,根据前面的分析,计量功能与其它通信、显示功能杂糅在一起,无法做到独立性。因此,需要一种能满足IR46计量独立性要求的电能表数据接口以及基于该接口的数据处理方法。 发明内容 本发明的目的就是提供一种能满足IR46计量独立性要求的电能表数据接口以及基于该接口的数据处理方法。 本发明的目的是通过这样的技术方案实现的:本发明提供的满足IR46计量独立性要求的电能表数据接口,包括法制计量组件与非法制计量组件,所述非法制计量组件包括显示模块、通信模块、存储模块和计算模块;所述法制计量组件包括时钟模块、计量模块和采样模块;所述时钟模块连接外部RTC以获取时钟,并通过内部定时器分频得到基本时间单元;所述采样模块用于采集并将外部电压、电流模拟信号转换为数字信号;所述计量模块通过时钟信号控制来计算分钟增量电能累计和实时测量数据。皇家赌场 1

智能多用户单相卡载一体化电能表的研制

张旭辉

(哈尔滨理工大学,哈尔滨,150040)

摘要:介绍了一种基于PIC单片机的多用户卡载一体化电能表的研制,阐明了工作原理和关健技术,给出了硬件、软件的结构。所研制的电表采用模块化设计方案、兼有复费率电表、预付费电表和低压电力载波集抄式电表的优势,计量精度高、抗干扰性好。

关健词:电子电能表;多用户;电力线载波通信

1、概

我国城市居民住宅建设的迅速发展,楼房用表日益增多,传统的将多个电能表集中挂成一面“表墙”的应用方式,成本高,体积大,工程造价高,不利于新型住宅的集中供电管理。多用户智能电能表的诞生有效地解决了上述难题,该表采用大规模专用芯片与高性能单片机实时对多个用户用电量分别计量、集中控制和管理,可方便实现分时计量和远方自动抄表。

当前的自动抄表技术在如何实现高可靠、低成本的数据通信问题上遇到很大的困难。现代通信技术为我们提供了诸如电话线、无线电、电力线、双绞线、光纤等多种可供选择的通信媒体。低压电力线遍布各地,不需重新布线,投资和线路维护成本低,其优势极为明显,深为电力部门青睐。但低压电力线路的通信环境恶劣造成抄表实时性差这一现象却使得供电管理部门难以把抄表数据作为向用户收费的依据。预付费卡表经过多年运行改进,技术相对成熟,已在我国部分城市得到应用,有效地解决了电能计费和电费拖欠的难题。只是卡式电表用户的买电时间和买电量是随机的,无法准确知道用户的当月电量,不能满足电力管理部门及时了解电网负荷情况和线损统计的要求;电表被攻击造成控制系统失效后,原始数据难以取证认定,记录的恢复易引发用电纠纷,电能收费管理处于开环失控状态。本文研制的卡载一体化电能表,兼有预付费电表和低压电力载波集抄式电表的优势,使用RF卡实现收费控制,载波抄表的数据主要用于线损计算和用电信息管理,因而对用电的实时性要求不高,只要保证在一定的时间内能够把用电数据集中即可。由于本表多个用户共享一个载波收发模块和公用卡接口,成本低,极具市场潜力。

2、电表组成与原理

电能表采用多只单用户计量单元(单台表最多:5/30A为24户;5/40A为18户)、智能处理系统和供电单元设计在同一结构中,对用户的用电实现集中计量并显示各用户用电状况及用电量,远程电力线载波抄表,射频卡收费控制,实现购电用尽时自动跳闸和过载自动保护。单用户计量单元采电能计量专用芯片ADE7755,将输入的瞬时功率转换为相应的电能脉冲输出,经I/0接口送给智能处理系统,分别累积电能、存储记忆、显示及串口输出。智能处理系统采用主从式结构,主从机之间采用串行通信方式交流信息。主机的主要功能是:电能脉冲的采集、累积和数据处理与存储;实时时钟连接;用户当前剩余电量、购电和时钟送LED显示;与从机之间的数据传输;通过红外通信口实现时钟费率设置。从机主要功能是:RF卡的合法性检验,读取RF卡数据;接收主机命令以完成相应各户继电器分合控制和状态显示;与载波模块通信以实现远程数据传送。多用户卡载一体化电能表的系统硬件结构框图如图1(略,详见《电工仪表与公用表计行业信息》第6期)所示。

3、硬件电路设计

电表的可靠性、使用寿命、计量精度是系统设计时追求的最重要的目标,其实现方法可从软、硬件两方面结合得以完成。随着单片机及外围器件多样化、全方位的发展,使在硬件上寻求最大限度的系统集成,以减少外围器件数量,成为实现系统目标的主要途径,也是系统设计的关键[1]。

3.1 单用户计量单元