电表改造（共7篇）
电表改造 篇1
0 引言
省广电局家属院居民用电的收费, 过去一直是采用人工上门抄表、按户收费的方式, 工作量大、手续繁琐、电费收缴困难, 而且由于线路及机械电度表年久老化, 供电质量计量也不准确。为了改变这种现状, 在2012年底, 完成了对局家属院供电线路的改造工程;完成了将IC卡智能电表技术应用到电能计量中, 用预付费智能IC卡电度表代替原有的机械电度表的改造工程, 实现了家属院用电一户一表的分户计量;同时, 对局大院内局属各部门和其他单位的用电进行分别计量、整合管理, 达到了用电科学计量管理、合理收费, 加强了局大院办公用电及家属院居民用电管理和用电安全。
1 IC卡智能电表的简介
1.1 智能电表的定义
所谓智能电表是集计量技术、自动化技术、通讯技术于一体的以智能芯片 (如CPU) 为核心, 具有电功率计量、计时、记费、与上位机通讯、用电管理等功能的电度表。
1.2 IC卡的介绍
传统的电能计量方式中, 一般是用户先用电, 再由供电管理部门上门抄表, 用户再付费。所谓预付费是指用户“先付款, 后用电”, 符合一般商品的消费特点。因此, 必须有一种媒介把购买的电量送入电度表内, 这种媒介就是IC卡。IC卡又称为集成电路卡, 是一种包含了微电子技术和计算机技术的产品, 是将集成电路 (存储器) 封装在塑料片中。数据的记录、读出由CPU芯片完成。通过IC卡传递数据, 实现数据回读, 包括:回读总电量, 剩余电量, 表内累积购电量, 总购电次数等信息。优点: (1) 信息量大, 可加密, 可靠性高; (2) 信息保存时间长, 不宜破坏; (3) 可以重复使用; (4) 成本低。IC卡能够抗磁性、静电及各种射线, 还有很强的抗机械、化学破坏能力, 其信息保存期很长, 而且读写方便, 读写次数可达10万次以上。
2 DDSY462卡式单相电度表
2.1 组成及工作原理
2.11组成
局家属院IC卡智能电表采用兰州黄河设备机电厂生产的DDSY462电子式单相预付费电能表。电表有两个主要功能块组成:电能计量部分、微处理器部分。原理框图如下图所示。
2.1.2 基本原理
电能计量部分使用单相电能检测专用集成电路, 对电压电流取样进行计算处理, 产生与有功功率 (用电) 成正比例关系的脉冲序列, 然后送至微处理器管理系统, 电卡上的电量数据通过电卡直接送至微处理器管理系统, 最后, 由CPU通过对脉冲计数来计算所消费的电量, 提供显示、报警、继电器状态信号。
2.2 主要功能
2.2.1 参数预置、电量预购功能
以IC卡为媒介, 预置与预付费功能相关的参数, 电表根据预置的相关参数及购电量进行自动运算和判断, 实现预付费功能。即用户向供电单位预交一定费用后, 购得IC卡, 获得相应的电度数。
2.2.2 一表一卡
电能卡采用单一电源EEPROM技术, 一表一卡制, 用户持有的IC卡相互之间不能互换, 数据回写多重加密。遗失时应到供电部门 (售电处) 补购一张。
2.2.3 电量显示
电表采用4位LED显示, 最大显示9999k W·h, 用电时倒计数, 显示方式:上电时显示F1—F6, 平时每30表显示F1—F3一次。
FI———本次读卡电量 (最大为9999度) ;F2———剩余电量 (最大为9999度) ;
F3———累计电量 (最大为9999度) ;F4———负荷设定 (最大为99.99千瓦) ;
F5———报警电量 (最小为1度, 最大为99度) ;F6———最大负荷 (最大为9999千瓦) 。
2.2.4 数据保护
数据保护采用全固态集成电路技术, 无需电池, 断电后数据可保存十年以上。
2.2.5 报警功能
用户用电时, 电能表中电量递减计数, 当表中剩余电量等于报警电量时 (报警电量可根据当地电力局不同情况, 可在0—99中预置) , 跳闸断电一次, 用户续插入电卡, 就可恢复供电。
2.2.6 断电功能
当电度表中剩余电量为零时, 电能表自动拉闸, 中断供电, 直到插入电量有效电卡。
2.2.7 数据回写功能
每次插卡时, 电能表自动将表中数据 (用户的累计用电量、剩余电量、购电次数等信息) 回写到IC卡中, 并以IC卡为媒介, 将数据回传至配套的售电管理系统软件中, 便于电力管理部门监测和统计管理。
2.2.8 防窃电功能
当剩余电量为零时, 继电器就跳闸, 而用户在短路继电器方式用电时, 该表记录非正常用电的时间, 并在用户下次购电时回写至购电系统, 便于电力管理部门作相应的处理。本表还采用了双向记录芯片, 防止进出线反接的窃电行为。
2.2.9 加密功能
对IC卡进行加密, 使系统不易被仿冒。
2.2.1 0 购电准备
购电前, 用户须将IC卡插入卡座一次, 便于将表内送回计算机数据库。
2.2.1 1 购电方式
售电时, 将IC卡插入IC卡读写器, 同时操作计算机, 将用户编号、预购电量、报警电量、限容方式及限容功率等加密写入IC卡。
2.2.1 2 电卡使用
将购电卡插入卡座内, 如是有效购电卡, 则电表自动将数据读入表内, LED表显示屏依次显示:购电量、总购电量、电表次数、报警电量、赊欠限量、限容功率。拔卡请妥善保存。
2.2.1 3 测试和维护功能:
在配套的售电管理系统软件和特殊功能卡的配合下, 具有补卡、换表、测试、设置等多种功能。
2.3 主要特点
DDSY462电子式单相预付费电能表主要用于新建或改造的城镇居民小区及农村等单相用电用户的电能计量, 具有预付费功能, 采用微电子技术, 全屏蔽、全密封结构, 用先进的单片机处理系统进行数据的采集、处理和保存, 具有良好的抗电磁干扰、低功耗节电、高精度、防窃电、高过载、长寿命等特点。应用计算机管理, 先购电后用电;在额定电流范围内能限制最大使用功率) ;一表一卡, 专卡专用, 失卡不失电, 补卡再用;电卡能双向传递数据;能自动断电告警用户及时购电;电量为零时, 自动拉闸断电;并具有一定的防窃电软件设计等。
3 微机控制预付费IC卡智能电表管理系统
3.1 预收费管理系统的硬件组成及基本工作原理
3.1.1 IC卡智能电表系统组成:
由IC卡、IC卡读写器、卡式电度表组成。工作原理框图如图2。
3.1.2 基本原理
微机及写卡机由售电单位管理, 用户持IC卡到供电部门预交一定费用后, 供电部门将IC卡插入连接在计算机外的IC卡读写器上, 用计算机将所购电量写入IC卡中, 用户持IC卡在自家电度表的感应区刷非接触式IC卡, 简称刷卡。在微处理器的控制下将卡中的电量读出, 并写入表内的EEPROM中, 将电度数回充到电度表上, 同时将IC卡中清“0”。就可合闸供电。IC卡由用户自己管理, 当用户电表中剩余电量等于报警电量时, 电度表将自动拉闸断电一次进行报警, 提醒用户给IC卡及时重新充值, 此时用户再在感应区刷卡即可恢复供电;如用户不及时预交电费, 当电表中所充电度数即剩余电量为零时, 电表中的继电器将再次断路, 自动切断电源供应。用户必须再次持卡交费购电, 才可以恢复用电。电表随时显示IC卡中剩余的电度数, 便于用户交费及供电部门工作人员监督。
3.2 IC卡智能电表综合管理系统软件
3.2.1 概述
(1) IC卡智能电表综合管理系统采用兰州黄河设备机电厂自行研制和开发的《预售及收费管理软件》HHJDDV3.31版。是与水表、电表配套的水电费预收及水电表管理软件。具有住户管理、水电表开户、售水、电、发票打印、信息查询、报表打印、系统管理等多项功能, 为物业管理部门解决收费难, 管理水平低的问题, 是物管部门费用管理的得力帮手。用电信息的管理界面人性化, 操作简便, 而且数据库的维护也安全可靠。
(2) 《预售及收费管理软件》按四级权限管理, 分别为管理员、高级管理员、系统管理员和超级用户。用户有三级管理权限, 管理员为预售主要操作人员, 负责日常预售工作, 其他两级权限根据各使用单位需要设置。用户密码由26各字母 (区分大小写) 和0~9数字组成, 位数4~20位。登陆系统时必须持操作人员本人密码, 确认身份后才能进入。
(3) 软件系统运行平台是Windows 2000xp, 数据库管理系统采用SQL server 2000, 微软Access数据库方式与visualbasic6.0。
3.2.2 特点
(1) 用户缴费更加便捷。智能电表比传统的电表更加方便, 能够节约大量的时间, 提高了工作的效率, 更好的为人们服务。
(2) 简便的用电抄表。智能电表的特点之一是摒弃了传统上门抄表的繁琐, 可以有效快捷的做到一户以及多户的快速用电抄表。
(3) 信息录入更好应对用户的变动。智能电表系统对用户信息进行有效的录入, 可以快速的进行信息的修改, 资料的删除等操作, 方便了对用户信息的统计。
(4) 快速的数据查询与用户资料的导出。智能电表系统的管理系统能够做到数据的快速查询与用户资料的导出。数据的查询可以快速的对用户的电费统计和欠费的信息进行统计, 并且可以将用户的全部清单以及欠费的清单资料导出, 便于对用户的管理。
4 结束语
总之, 智能电表的运用, 使购电实现了微机管理, 能够快速进行用电信息的查询、收费、统计等操作, 不仅方便了人们的生活, 也促进了供电单位对电能的管理, 有效解决了收电费难、上门抄表、偷电漏电等问题。对电能的统计也更加准确, 而且使用寿命长, 还可以有效地检测偷电漏电情况;智能电表管理系统也与传统方法不同, 采用微机操作, 节省了大量时间, 提高了工作效率;有利于电能管理工作。因此, 微机控制预付费IC卡智能电表系统有着广泛的应用前景。
参考文献
[1]李建斌、张顺.全电子式预付费此卡电度表的应用及效益分析[J].科技情报济开发与经济, 2003 (5) .
[2]李峰, IC卡技术在预付费电能表中的应用[J].电力建设, 2006.
[3]付景伟, 编.用电与营业管理信息系统[M].北京:中国电力出版社, 1996:104-120.
电表改造 篇2
多用电表在人教版普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3-1第二章《恒定电流》第8节中作出了较详细的介绍, 要求学生掌握多用电表构造及测电压、电流、电阻的原理, 且能正确使用多用电表。由于实际的多用电表体积较小, 操作起来演示给学生看有些不方便, 分析多用电表内部结构就更不方便了。笔者运用Flash制作了一个仿真多用电表的课件, 弥补了这些不足, 能够实现以下功能:
◇机械调零、测量电压 (电流) ;
◇红黑表笔接法、线圈电流流向与指针偏向关系;
◇测量电阻之前电阻调零、测电阻;
◇每个档位随机练习读数;
◇多用电表内部结构初步分析。
该课件常用于学生实验前对多用电表理论和操作的讲解或在高三多用电表复习课中使用, 在实践中经过本人不断的完善, 已基本上能模拟真实电表的所有功能。要完成把表头 (小量程的电流表) 改装成大量程的电压表和电流表的复习、电阻测量原理、正确的使用多用电表、练习多用电表的读数等方面的教学任务, 用此课件可大大提高教学效率;对多用电表的外观、电压 (电流、电阻) 的测量、多用电表的测量原理及内部结构初步分析, 都可形象、直观地演示和讲解, 达到事半功倍的效果。下面谈谈“多用电表”课件的制作过程和如何利用课件突破多用电表教学上的难点。
多用电表仿真的操作
为了轻松引领学生进入形象、直观操作多用电表的场景, 就需要课件模仿测电压、电流和电阻时, 仿真程度要高, 如图1是本课件外观。下面是课件制作过程中要注意的几个关键位置。
1.表笔与表笔插孔的导线随表笔位置变化而变化
当按住鼠标左键拖动红、黑表笔时, 要实现表笔与表笔插孔间的导线自由伸缩。以红表笔为例, 可新建一个影片剪辑, 画一根斜线, 宽为100, 高为100, x、y坐标都为零, 拖到场景中, 实例名称为hongx, 设置该剪辑在场景的坐标为相应的插孔的坐标, 如果红插孔的实例名称为hongk, 红表笔的实例名称为hongb, 通过实例坐标变换利用下面代码可实现导线随表笔自由伸缩:setProperty ("hongx", ＿xscale, hongb.＿x-hongk.＿x) ;setProperty ("hongx", ＿yscale, hongb.＿y-hongk.＿y) 。
2.机械调零
为了每次启动课件时多用电表的指针偏转都有一个随机的偏角, 为机械调零操作作准备, 可用代码4-random (8) 使指针随机出现偏离表盘零刻度-4°～4°中任一度数, 另在机械调零旋钮图标左右放一无编辑内容但有触发区域的按钮, 当点击按钮时, 使机械调零图标有旋转效果, 如果机械调零旋钮图标的实例名称为jxxn, 多用电表的指针的实例名称为zz, 在机械调零旋钮图标左按钮动作窗口加如下代码:jxtl+=0.2;zz.＿rotation+=0.2;jxxn.＿rotation+=3;右按钮动作窗口加如下代码:jxtl-=0.2;zz.＿rotation-=0.2;jxxn.＿rotation-=3。
3.各档位实现练习随机读数
在画多用电表的刻度盘时, 可把指针满偏时偏角定为90°, 在随机读数按钮加入如下代码:zz.＿rotationt=random (900) /10, 可实现指针随机偏转。
4.移动红、黑表笔测电压、电流与电阻时, 实现指针正确偏转
当红、黑表笔接触电极时, 指针作相应的偏转, 主要用到Test () 触发语句, 下面以直流电压250V档和欧姆×100档为例谈谈制作过程。在主场景中建两个用于与表笔接触的接线柱影片剪辑, 实例名称分别为hongj、heij;把多用电表中两个模拟电流 (正向电流和反向电流) 的箭头影片剪辑, 实例名称分别为:dl1、dl2, 直流电压输入框的变量名为dl, 如下为直流电压250V档动作代码:
其他档位的代码类似, 只是量程不同。
电流档实现多量程
学生在本章《恒定电流》第4节中对串、并联电路的电流关系、电压关系理论上作了充分的学习, 且知道如何利用串、并联知识把表头改装成电压表和电流表, 但向学生提出多量程电流表的电路是如何设计的, 很多学生会设计如图2所示的电路图, 这种电路图在理论上是可以的, 但实际应用上会由于在换档过程中电流全部从表头流过而烧坏表头。合理的电路图是怎样的呢?点击本课件电表外壳拖动鼠标, 多用电表内部大致结构一览无余, 通过分析采用图3电路图就避免了这种问题的发生。
电流流向与指针偏转理论分析
红表笔为什么接多用电表内部电源的负极?在多用电表教学过程中这个问题通常是个难点, 从表头的工作原理上看, 指针偏转是由于通电的线圈在磁场中受到安培力作用, 当电流反向时受到的安培力也反向了, 指针也跟着反偏, 其实多用电表在测电流、电压、电阻时, 指针都是从左向右偏, 流过线圈电流越大偏角越大。当用多用电表测电压时, 红表笔接电势高的, 电流从红表笔流入, 测电流时, 电流从红表笔流入, 那么测电阻时, 电流也必须从红表笔流入, 否则指针会反偏, 所以电流应从黑表笔流出, 从红表笔流入, 当然红表笔接欧姆表内部电源的负极。同时利用本课件辅助说明, 点击多用电表外壳按住鼠标左键移走外壳, 露出表头内部的线圈和永久磁体, 当测电压、电流、电阻时, 就会看到线圈中有电流流过, 当表笔接反时, 线圈中电流也反向, 指针反偏。
欧姆档换不同的倍率要重新电阻调零
教材中有关欧姆表原理电路图如图4所示, 很多学生不免产生疑惑, 如果根据该电路图欧姆档不同倍率的中值电阻 (欧姆表的内电阻) 应该是相同的, 因为不同倍率进行电阻调零时, 表头的满偏电流是相同的;另一方面, 倍率不同, 指针半偏时所代表的电阻显然不同, 如本课件, 中值为20, 当是×1档表示20Ω, ×10档表示200Ω, ×100档表示2000Ω, ×1K档表示20000Ω, 这两者之间显然是矛盾的!学生在这方面疑问很多, 似懂非懂, 多用电表欧姆档不同倍率进行电阻调零时, 当指针满偏流过表头的电流的确是相同的。
在这里, 笔者把多用电表欧姆档电路图简化如图5所示, 电路主要由调零电路和换档电路组成, 教材中重点为了说明欧姆表工作原理而介绍的是最简单电路图, 没有体现换档电路的变化, 导致学生错误认为不同的档位总电流相同, 实际上不同倍率的总电流不同、总电阻不同, 即不同的倍率的中值电阻是不同的, 所以每次换不同的倍率都要重新电阻调零, 可借助本课件多用电表内部电路图向学生作初步的介绍, 为学生今后在这方面的学习激发热情。
点评
优秀的课件应该服务于教学, 本课件应属于其中一个范例。一, 通过课件教者可方便形象、直观地介绍、演示电表的外观、使用方法和操作步骤, 达到事半功倍的效果。二, 课件充分利用多媒体优势, 在作品中添加一个随时移开多用电表面板即可看到内部结构示意图的效果, 突破了实物仪器的限制, 将多用表的使用与其对应的测量原理有机结合起来, 在学生头脑中留下深刻印象, 有效化解了教学中的难点, 这也是本课件的一大亮点。三, 课件基本实现了对多用电表真实使用环境的模拟, 不仅方便教师进行课堂教学, 同时也适用于学生课后进行自主学习和复习。
需要指出的是, 课件在设计及制作的一些细节上仍然存在需要进一步改进的地方。比如, 表笔与接线柱接触判断的精确性, 文本框数值与指针位置的同步性及指针不经过一个转动过程直接跳到对应位置等。尽管这些是细节, 但对学生来说却可能因此而产生错误认识。
智能电表特点及其应用 篇3
1 智能电表的构成、原理及特点
1.1 原理
电子式智能电表,是在电子式电表的基础上,近年来开发面世的高科技产品,它的构成、工作原理与传统的感应式电能表有着很大的差别。感应式电表主要是由铝盘、电流电压线圈、永磁铁等元件构成,其工作原理主要是通过电流线圈与可动铅盘中感应的涡流相互作用进行计量的。而电子式智能电表主要是由电子元器件构成,其工作原理是先通过对用户供电电压和电流的实时采样,再采用专用的电能表集成电路,对采样电压和电流信号进行处理,并转换成与电能成正比的脉冲输出,最后通过单片机进行处理、控制,把脉冲显示为用电量并输出,构成原理图详见图1。
通常我们把智能电表计量一度电时A/D转换器所发出的脉冲个数称之为脉冲常数,对于智能电表来说,这是一个比较重要的常数,因为A/D转换器在单位时间内所发出脉冲数个的多少,将直接决定着该表计量的准确度。目前智能电表大多都采用一户一个A/D转换器的设计原则,但也有些厂家生产的多用户集中式智能电表采用多户共用一个A/D转换器,这样对电能的计量只能采用分时排队来进行,势必造成计量准确度的下降,这点在设计选型时应该注意。
1.2 特点
由于采用了电子集成电路的设计,再加上具有远传通信功能,可以与电脑联网并采用软件进行控制,因此与感应式电表相比,智能电表不管在性能还是操作功能上都具有很大的优势。
(1) 功耗:
由于智能电表采用电子元件设计方式,因此一般每块表的功耗仅有0.6w～0.7w左右,对于多用户集中式的智能电表,其平均到每户的功率则更小。而一般每只感应式电表的功耗为1.7w左右。
(2) 精度:
就表的误差范围而言,2.0级电子式电能表在5%～400%标定电流范围内测量的误差为±2%,而且目前普遍应用的都是精确等级为1.0级,误差更小。感应式电表的误差范围则为+0.86%～-5.7%,而且由于机械磨损这种无法克服的缺陷,导致感应式电能表越走越慢,最终误差越来越大。国家电网曾对感应式电表进行抽查,结果发现50%以上的感应式电表在用了5年以后,其误差就超过了允许的范围。
(3) 过载、工频范围:
智能电表的过载倍数一般能达到6～8倍,有较宽的量程。目前8～10倍率的表成正为越来越多用户的选择,有的甚至可以达到20倍率的宽量程。工作频率也较宽,在40HZ～1000HZ范围。而感应式电表的过载倍数一般仅为4倍,且工作频率范围仅为45～55HZ之间。
(4) 功能:
智能电表由于采用了电子表技术,可以通过相关的通信协议与计算机进行联网,通过编程软件实现对硬件的控制管理。因此智能电表不仅有体积小的特点,还具有了远传控制(远程抄表、远程断送电)、复费率、识别恶性负载、反窃电、预付费用电等功能,而且可以通过对控制软件中不同参数的修改,来满足对控制功能的不同要求,而这些功能对于传统的感应式电表来说都是很难或不可能实现的。
2 智能电表的功能应用
根据本人设计的一些工程实例,对不同工程特点、不同用电性质、不同使用场所,如何合理地选用不同功能特点的智能电表,做些粗浅探讨。
2.1 住宅中的选用
目前住宅中电能的计量在全国大部分地区都还采用感应式电能表,但感应式电表存在一些明显的不足。以高层住宅为例,目前往往是一梯多户型的。而有些地方供电局对于单相电表箱大小做了限制,如最多不能超过16表。这样对于一个一梯8户的住宅单元,如果采用感应式电表则必须每两层设一个表箱,如果是26层的高层住宅来说就得设13个表箱。这对于以后的抄表、维护都显得费时、费力,与现在提出的电网现代化管理的要求更是极不相适应。对于一些多层住宅来说,表箱可以集中放置在一楼门厅或楼梯口,但过大的表箱往往要与各种弱电箱挤占空间,结果往往是一面墙上挂满了各种箱体,这不但会影响美观,而且有时在设计上会出现满足不了规范要求(如强弱电间距、箱体安装高度)等问题。
如果采用集中式智能电表,由于体积小,功能多,不仅能在一定程度上解决传统电表占用空间的问题,还能更好地实现用电的现代化管理。
首先,集中式智能电表整个表箱体积小,目前一些产品在一个壁挂式表箱内可容纳多达39个用户,而箱体大小仅为930×610×160。而对于这样一个同样大小的箱体,如果采用应式电表,则最多只能装10个表左右。可见,采用集中式智能电表能大大减小空间的占用。
其次,集中式的智能电表利用RS485总线,通过集中器,通讯机与管理中心计算机进行连网,计算机通过相应的智能电表管理软件可对电表中的信息进行计算,统计,打印、参数设定及断送电等功能控制。这样通过网络,小区物业或供电部门便可足不出户对用户进行抄表、断送电操作等,实现高效率、现代化的用电管理,见图2。
而针对住宅中的应用,智能电表还可配置更多的功能模块。所以目前的智能电表不仅能对用户实现远传抄表、自动断送电功能,而且还有如下功能:
(1)复费率功能:通过对管理软件的设定实现不同时段收费或不同用电量段的不同收费,并能实现公摊部分用电的平均分配或按比例分配;
(2)查询功能:可以随时随地地查询任一户、任单元,或整个小区住户的用电量;
(3)数据存储、备份功能:目前智能电表都有采用专用的存储芯片,即使在断电后数据仍可保存数年之久,有的产品为了更高的可靠性,采用了多处数据存放的措施,这样万一一处数据出错或丢失,可由其它处进行纠错、还原;
(4)防作弊功能:采用授权密码操作,并设有运行日记,可以详细记录操作的操作过程,防止恶意的操作或作弊。
2.2 集体宿舍楼中的选用
以学生宿舍楼为例,以往学生宿舍的用电管理都是把每间宿舍的电表集中在楼栋管理员处,由管理员按学校作息制度,人工地对楼栋的宿舍和公共部分进行断送电控制。这样的管理方法显然是落后了,而且对于目前学生公寓楼存在的如电炉,电热毯,电热棒等涉及用电安全的电器的使用,没办法做到有效的杜绝。目前专门针对学生宿舍用电开发的智能电表,则能做到自动控制断送电和安全用电管理。
2.2.1 定时断送电
针对学生宿舍用电特点,智能电表可以通过对用电管理软件的设定,实现对智能电表内模拟开关的控制(见图1),从而达到定时断送电的功能。而且通过管理软件不仅能实现定时控制功能,管理员还可实时地对某间宿舍进行断送电控制,这就实现了更加灵活的用电管理。
2.2.2 双回路控制
每回路电源通过智能电表控制单元后,可分为两个支路:一支路接宿舍内照明和插座(卫生间照明除外),该支路根据学校作息制度实现自动的定时断送电;另一支路接宿舍内卫生间照明、空调回路,该回路为24小时常开回路,仅在宿舍被断电后才断开。这样实现了宿舍更加人性化的用电管理,系统设计详见1图3。
2.2.3 恶性负载识别
目前学生宿舍普遍存在使用大功率用电器及一些影响电网质量和用电安全的用电设备,如电炉、电热棒,电热毯等(被称之为恶性负荷)。针对这些负荷智能电表可以实现自动识别,并警报、断电,在当此类负荷去掉后,才自动送电的功能,这样就能有效杜绝了这些恶性负载的使用,达到宿舍安全用电管理的要求。
2.3 商场、店面、办公楼等场所的选用
与前面所述住宅和宿舍用电相比,商业场所在用电性质有较大不同。首先商业用户都是以租赁的方式使用,因此用户流动性大,这样一方面在电费收取上显得尤为不便,另一方面,碰上一些恶意欠费的用户,这样会给出租方带来一定的损失。
其次,有些商业场所用电计量表就装设在用户一侧,甚至为了方便用户的用电管理,表箱都未上锁。而传统感应式电表由于采用接线端子外露设计,一些用户就私自改动接线等非法手段进行窃电,据统计我国每年因窃电造成的经济损失就有好几个亿元。
针对上述商业场所用电收费难、窃电等现象,目前的智能电表就相应地开发出预付费、反窃电功能的电能表。
2.3.1 预付费功能
预付费用电有磁卡式、电卡式、直接购电等方式,目前普遍采用的是直接购电式的预付费方式。所谓直接购电预付费就是用户到供电部门或物业管理部门去买电,而供电部门或物业管理部门则采用远控或手持售电机将电量直接注入用户电表内。这样当用户表内用电量减少到设定值时,可通过声光报警等手段提示用户购电,而当电量用完时,就可以通过管理软件上预先的设定,实现断电或其它控制手段,这样就能有效地避免了欠费用电现象的出现。
2.3.2 窃电功能
与传统的感应式电表外形设计相比,目前的智能电表上都采用了接线端子内置的设置方法,即把接线端子封在整个表壳内,并加强了外壳结构,使电表难以被打开,或打开表后有明显痕迹,并有永久性记录。同时,采用屏蔽和抗干扰性强的电子元件,并具有异常接线检测能力。所以目前智能电表具有反反向窃电、火线短路窃电、强磁场窃电等多种反窃电功能,这就在一定程度上杜绝了偷电、漏电的现象。
总结前面所述,可以看出,与传统感应式电表相比,智能电表不仅有高可靠性、高准确度等优点,而且还有适应现代在多样化用电要求的各种功能。同时由于采用软硬件结合的操作方式,这就使得智能电表在控制和使用上更加灵活,同时还可以通过软件的进一步开发适应不断变化的市场需求。相信在未来的几年里,随着产品进一步的应用推广和技术上的更成熟完善,这种现代化的电能计量产品,将更多地被用户(包括电业职能部门)认可和选用。
参考文献
[1]《多用户集中式电能表技术现状与探讨》[J],福建建筑电气,2007年第三期
[2]国家质量技术监督局计量司、中国计量出版社合编,《电能表技术手册》中国计量出版社2000.8
再谈多用电表表盘刻度 篇4
表头是多用电表的核心部件，剖面图如图2，当处于磁场中的可动线圈通过电流后，其与永久磁铁的磁场相互作用产生转动力矩，从而使线圈带动指针产生转动，同时游丝产生反力矩，阻止线圈转动，平衡时指针静止，指出示数。因为线圈是置于圆弧型的磁极和由软铁做成的圆柱型铁蕊之间的空隙中，因而空隙中的磁场是均匀的，并呈辐射状。
造成表盘刻度不同分布的原因如下：
1. 直流电压、电流刻度
由电磁学的知识可知，表头可动线圈通电流后产生转动力矩：M=NBSI。
N：线圈匝数B：空隙中的磁感应强度
S：线圈面积I：通过线圈的电流强度
若线圈带动指针转过的角度为α，则游丝形变产生的反力矩为：
Mf=Kα(K为游丝的弹性系数)。
二力矩平衡时：M=Mf。
由于N, B, S, K均为定值，因此指针的偏转角α与流动表头的电流成线性关系，而流过表头的电流又是经电阻分压电路直接取样于被测电路的，即表针偏转角的大小又正比例地反映了被测电路电压或电流的大小，因而在表盘上应按电压、电流的大小进行均匀刻度。
2. 电阻刻度
用多用电表电阻挡测电阻时，其原理步骤如图3、4所示。
当红黑表笔短接时，调节R得到满偏电流值：
E：电池电动势R：调零电阻
R：电池内阻Rg：表头内阻
当红黑表笔接入电阻Rx时，得到测量电流值：
其中NBSE, R+r+Rg均为定值。
上式表明，每个被测电阻Rx都有一个对应的指针偏转角α，其函数关系如图5，从图中可以看出，指针偏转角α与Rx并不呈线性关系，随着被测电阻Rx的均匀增大，偏转角并非均匀减小，而是开始时减小得快，而后减小得慢，最后无限趋近于零。这样按偏转角随电阻的变化而变化的规律在表盘进行刻度时，是不均匀的。被测电阻为零，即红黑表笔短接时，流经表头的电流最大，指针偏转角最大，故其电阻“0”刻线应在最右边。当红黑表笔断开时，流经表头的电流为零，指针偏转角为零，指针位置刻度为欧姆刻度的无穷大处，且从“0”刻线开始向左刻度间隔应是先疏后密。
3. 交流电压刻度
巧解中学电表类问题 篇5
关键词：串联,并联,开关,电压表,电流表
一、开关和电表在电路判定中的“角色”与联系
在教师引导学生可以通过“定义法、电流法、拆除法、节点法”等等方法去判定串、并联电路之后, 学生基本上能够通过其中一种方法去熟练的判定出串、并联电路。此后, 在大多练习中会出现这样一类题:
例1:如图1所示, 要使L1和L2两灯组成串联电路, 应闭合开关________ , 断开开关________ ;要使L1和L2两灯组成并联电路, 应闭合开关, 断开开关。
对于这样一类题, 教师首先要帮助学生理解断开和闭合的开关在电路中充当的“角色”。即断开的开关就相当于开路, 而闭合的开关就相当于一条导线。然后教师引导学生可以利用“电流法”:电流从电源的正极流出经过所有用电器回到电源的负极, 电流的路径只有一条, 则为串联电路。即:闭合开关S2, 断开开关S1、S3两灯组成串联电路。闭合的开关S2就相当于一条导线, 电流可以通过;断开的开关S1和S3就相当于开路, 电流不可以通过。如图2所示这样电流从电源正极→1→2→3→电源负极, 电流的路径只有一条, 即组成了串联电路。对于如何断开或闭合开关组成并联电路, 我们可以引导学生通过“节点法”:不论导线有多长, 只要其间没有电源、用电器等, 导线可以任意拉长、缩短, 甚至导线两端均可以看成同一个点, 从而找出各用电器两端的公共点, 电流的路径有两条 (或多条) , 则为并联电路。如图2所示, 当电流流经节点1, 若开关S1闭合, 就相当于一条导线, 那么节点1和3就可看为同一个点, 即L1和L2的公共点, 然后电流分别经过L1和L2, 在节点2汇合最终回到电源负极。即:闭合开关S1、S3, 断开开关S2, 电流的路径有两条, 两灯组成并联电路。相信学生掌握这种方法后, 通过一两道同类型的习题进行巩固是可以突破这个难点的。但在学生学完电表之后, 与上面相似的这类题又会出现, 而且难度也会更大。
例2:如图3所示, 要使L1和L2两灯组成串联电路, a是________ 表、b是________ 表、c是________ 表;要使L1和L2两灯组成并联电路, a是________ 表、b是________ 表、c是________ 表。对于这个电路图学生似曾相识, 但刚开始可能无从入手。我们还是首先要引导学生在分析电路时, 电压表和电流表分别在电路中充当的“角色”。由于电压表的内阻很大, 在初中阶段分析电路时可以看成开路, 而电流表的内阻很小, 在初中阶段分析电路时可以看成导线。这样在教师的引导之下, 学生可能会发现既然在分析电路时“断开的开关”和“电压表”都可以看成是开路, “闭合的开关”和“电流表”都可以看成是导线, 那么例2这道题完全可以类比例1来做, 这样就大大降低了分析电路的难度。在例1中闭合开关S2, 断开开关S1、S3两灯组成串联电路。闭合的S2相当于导线, 那么可以相当于导线的还有电流表, 那么S2的位置其实可以用一个电流表来替代;断开开关S1、S3都相当于开路, 那么分析电路时可以看成开路的还有电压表, 那么S1、S3的位置就可以分别用两个电压表去替代。即:要使L1和L2两灯组成串联电路, a是电压表、b是电流表、c是电压表。并联电路的形成也仿照上面用类比例1的方法去做, 可以得出:要使L1和L2两灯组成并联电路, a是电流表、b是电压表、c是电流表。教师对比例1和例2两道试题的过程中利用“类比”和“等效替代”的思想, 引导学生归纳和总结解决实际问题的方法, 可以帮助学生快速突破难点。在日常教学中慢慢渗透一些物理解题的思想, 学生也会逐渐养成善于思考和总结的学习习惯, 对知识融会贯通, 达到事半功倍的效果。
二、电压表和电流表的“归属”问题
在学习电流表的使用时, 学生已经知道电流表应串联在被测电路中。对于简单的电路学生一眼就可以看出电流表是测量哪部分的电流。例如:在图4中学生很容易就能看出电流表A1测量的是流过L1的电流, 电流表A2测量的是流过L2的电流, 而电流表A测量的是干路的总电流。因为电流表A1与L1串联, 电流表A2与L2串联, 电流表A串联在干路上。
如果把电路变形成图5所示的电路, 学生可能就没那么容易判断出电流表是测量哪部分的电流了。但是实际上图4和图5的电路是一样的, 只要我们按照上面讲到的“电流法”还是可以判断出电流表A1与L1串联, 电流表A2与L2串联, 电流表A串联在干路上, 就能判断出电流表测量的是哪部分电流。总之只要记住电流表与哪部分电路串联就测哪部分电路的电流。相对于电流表的学习而言, 电压表的“归属”问题在理解上就有一定的难度了。电压表是应与被测电路并联的, 若是图6这样的图学生很容易就能看出电压表测量的是L1两端的电压。
如果把图6变为图7这样的呢?在做题过程一部分同学会就会误认为电压表测量的是L2两端的电压, 有的同学甚至认为是测量电源和L2的总电压。造成这样的错误判断, 原因一方面可能是对电路的组成及其在电路中的作用理解的不是很透彻;另一方面可能是还没有弄清楚电压表到底与被测电路中的哪部分并联。
针对造成错误的原因, 可以用以下几种方法帮助学生理解:
1. 从电路基本组成在电路中的作用入手。
电路中的电能是由电源提供的, 电源的电压即为电路的总电压 (不考虑电源的内阻) 。若认为电压表与电源和L2同时并联, 那么电压表所测的电压应为电源和L2两端电压之和。而电源电压就是电路的总电压, 凭空多出了L2两端电压, 有悖科学。既然不是测量电源和L2这部分电路, 那么就是测量L1这部分电路了, 因此电压表测量的是L1两端电压。
2. 利用“节点法”。
从上文已经知道不论导线有多长, 只要其间没有电源、用电器等, 导线可以任意拉长、缩短, 甚至导线两端均可以看成同一个点。如果将1、2两个节点向上移动就变成了图8, 学生可以很清楚地看出电压表是与L1并联, 即电压表测量的是L1两端电压。
3.“电流法”加“节点法”。
“多用电表的原理”教学设计 篇6
知识与技能: 1. 能利用闭合电路欧姆定律测量电阻的阻值; 2. 掌握欧姆表的原理, 知道单量程多用电表的原理. 3. 了解多量程多用电表及其使用.
过程与方法: 1. 通过对欧姆表原理的分析, 提高学生综合应用知识解决问题的能力; 2. 通过探究合作, 培养学生创造性思维, 提高表达, 交流能力.
情感态度与价值观: 1. 探究把电流表改装为欧姆表, 进一步组合出多用电表, 体验成功的喜悦, 激发学生学习物理的兴趣, 并为将来的生活打下基础. 2. 通过探究过程, 培养严谨的科学态度, 勇于创新的精神.
教学重点: 欧姆表和单量程多用电表的制作原理.
教学难点: 理解欧姆表和单量程多用电表的制作原理.
教学用具: 多媒体电脑, 自制课件, 多用电表
二、教学设计
( 一) 提出问题, 引入新课
1. 出示投影片: 一位修车师傅利用一块多用电表便能查出电动车电路的各种故障.
师: 大家观察桌面上的仪表, 它就是多用电表 , 也叫万用表. 多用电表有哪些用途?
生: 可以测电压, 电流, 有时还可以测电阻, ……
师: 它是怎样制成的呢?
2. 师: 前面我们已经学习了如何把电流表改装成大量程电流表和电压表, 它的原理是什么?画出改装原理图.
生: 给电流表串联一个大电阻, 把表头刻度盘的每一刻度按比例扩大就得到改装后的电压表表盘.
生: 给电流表并联一个小电阻, 把表头刻度盘的每一刻度按比例扩大就得到改装后的大量程电流表表盘.
师: 我们能不能把电流表也改装成一个直接能够测量电阻的电表呢?
( 二) 欧姆表原理
1. 利用电流表测电阻
问题: 如图1所示电路中, 电源电动势E = 1. 5 V, 内阻r =0. 5Ω, 电流表满偏电流Ig= 10 m A, 内阻Rg= 7. 5Ω, A、B为接线柱.
( 1) 用一条导线把A、B直接连起来, 此时应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流?
( 2) 调到满偏后保持R1的值不变, 在A、B间接一个150Ω的电阻R2, 电流表指针指着多少刻度的位置?图 1
( 3) 如果把任意电阻R接在A、B间, 电流表读数I与R的值有什么关系?
师: 大家思考, 讨论, 解答.
生: ( 1) 电流表电阻Rg的值不能忽略, 此时可以把电流表视为一个电阻. 由闭合电路欧姆定律, 有Ig= E / ( Rg+ r + R1)
从中解出可变电阻R1的值R1= E / I - Rg- r = 142Ω
( 2) 保持可变电阻R1的值不变, 把R2= 150Ω接在A, B之间, 设这时电流表读数为I2, 由闭合电路欧姆定律I2= E / ( Rg+r + R1+ R2) = 5 m A
( 3) 把任意电阻R接到A, B之间, 设电流表读数为I,
则I = E/ ( Rg+ r + R1+ R) 代入数值后, 得R = 1. 5 V /- 150Ω
师: ( 1) 中两个接线柱直接连在一起, 此时A, B之间电阻为多大?电流为多大?
生: 此时A, B之间电阻为0; 电流为10 m A.
师: ( 2) 中保持可变电阻R1的值不变, 此时A, B之间电阻为多大?电流为多大?
生: 此时A, B之间电阻为150Ω; 电流为5 m A.
师: 由 ( 3) 中的结论我们可以发现什么规律?
生: 电流表读数I随R值的变化而变化, 它们一一对应.
师 : 大家计算下列电阻在此电路中对应的电流值 ( 见表1)
师: 大家把各电流对应的电阻值标在电流表的刻度盘上.
师: 如果把电流的刻度去掉, 怎样测量电阻 ?
生: 从A, B接线柱引出两支表笔, 把表笔接在被测导体两端, 就可从刻度盘上直接读出导体电阻的阻值.
师: 这样就制成了一个欧姆表.
2. 欧姆表原理
投影片出示欧姆表原理图
师: 欧姆表怎样测电阻?
生: 根据R = E/I - ( R1+ Rg+ r) 就可以获得待测电阻阻值.
师: 如何确定R1+ Rg+ r的值?
生: A, B两表笔短接, 调节滑动变阻器R1使指针满偏, 此时R1+ r + Rg= E / Ig, 表示所测电阻阻值为零.
师: 这个过程叫欧姆调零.
师: 指针在中间刻度处所测阻值 ( 此值称为中值电阻) 是多少?
生: 利用R = E/I - ( R1+ Rg+ r) = E / I - E / Ig, 当I = Ig/2时, R = E/Ig.
师: 欧姆表的刻度有什么特点?
生: 根据前面计算可知, 欧姆表的刻度是左大右小, 左密右疏.
师: 仔细观察原理图, 表内电源如何接?
生: 表内电源要保证电流从红表笔流入表头, 从黑表笔流出.
( 三) 多用电表
1. 简单的单量程多用电表
投影片出示电流表, 电压表, 欧姆表原理图.
师: 如何共用一个表头, 组成一个同时可具有这三种用途的多用电表?
生: 教师引导学生分析电路结构, 进行组合, 展示.
2. 简单的双量程多用电表
投影片出示双量程多用电表电路图
师: 选择1, 2, 3, 4, 5, 6档各有什么功能?哪一档量程大?
生: 1, 2档测电流; 3, 4档测电阻; 5, 6档测电压. 电流档1档量程大, 电压档6档量程大.
3. 认识多用电表
师: 介绍多用电表. 大家对照桌面上的多用电表看视频, 了解多用电表的构造和使用方法.
( 四) 交流评价
师: 通过这节课的学习, 学到了什么知识?什么方法?
智能电表安装的隐患与处理 篇7
根据国家电网的相关统计显示, 未来五年之内, 我国的智能电表的市场在2.4亿块左右的市场, 同时, 也将成为最大的智能电表市场。同时智能电表也开始进入从一些高档的小区走线大众。而随着计算机技术的不断开发, 现代的智能电表已经开始向在线监测和在线管理方面发展。智能电表的广泛应用, 使我们的生活发生了很大的变化, 也使我们的生活越来越低碳环保, 健康向上。
1 智能电表简介及发展现状
智能电表采用的是现阶段最新的集成技术, 按照国际标准统一设计和制造, 是新一代高科技智能型电能计量产品。它除了具备以往的电表的功能之外, 还具备有硬件始终和通信接口。通过电表可实现分时计价、控制、阶梯计价等一系列功能。同似乎还具备可靠性强、安全高等特点。它由测量单元、数据处理单元等组成, 具有电能量计量、电信息存储及处理、实时监测、用户端控制、多种数据传输模式, 双向数据通信功能, 防窃电等智能化功能, 以适应智能电网和新能源的使用。与传统相比具有几点优势:实现分时段计量, 适应阶梯电价, 支持电价变化统计;记录居民用电习惯, 让生活更低碳;当智能电表电量、电费余额不足时电表屏幕会一闪一闪, 需自动提示用户及时交费等。同时智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。
2 智能电表安装现存隐患
1) 关于智能电表精度和准确度的问题, 更换了智能电表的家庭普遍反映新的智能电表比老表走的快, 增加家庭每月电费支出。
2) 并没有很好的体现出缴费的便利性, 部分地方还不能网上购电, 依旧需要去银行买电。
3) 目前, 在我国, 用户电表的安装、校对与检测、电力的经营, 全部都由电力公司来承包, 用户并没有渠道去了解智能电表的检验情况, 会使普通民众对电力部门产生不信任感。
4) 智能电表的使用方法等相关知识宣传的并不到位, 使用方法不够简洁明了, 客户不清楚怎样读表, 怎样操作。
5) 相关的业务人员在培训的时候不到位, 导致与客户沟通的时候不专业, 造成误解。
6) 智能电表后期信息系统的应用并不广泛, 没有深入到用户的实际生活中去, 并未建立用户用电信息数据库, 分析用户用电习惯, 制定省电方案等。供电企业也未能提供全面深入的服务。
3 处理措施与建议
1) 电费增加, 有可能是智能电表与老电表相比, 灵敏度更高了, 能检测到老电表无法检测到的电流。对于一些电视待机、手机充电插座等耗电量小的情况, 智能电表能敏感地捕捉到, 并且精确计量, 而旧电表可能因为机械老化、故障等原因监测不到, 所以让人感觉新表“走得快”。在电表更加敏感的情况下, 居民一些不规范的用电习惯就能直接体现在用电度数上, 如一些用户在换上出现的电费增大, 于是对电表产生疑问。新表在进行安装之前, 必须经电能计量检定中心检定合格, 而电能计量检定中心则必须由质量技术监督部门授权, 授权后的检定中心要严格检验新装电表, 以使得电表在准确度方面符合国家的统一标准。因此, 建议群众平时就要养成良好的用电习惯, 如出门的时候一定要切断电源连接线等, 以此节约支出。在更换的同时, 要普及节能常识, 能让市民“对症下药”采取省电措施, 养成良好的用电习惯, 从而达到节约能源的目的。
2) 建设更加紧密的信息缴费系统, 使用户可以实现网上购电和手机购电。同时加强网络安全建设, 保证客户安全交易。
3) 目前电力公司统一购买电表企业生产的电表, 购买后成批量安装给用户, 用户没有自主选择智能电表品牌的权利, 这种情况下, 电力公司就有可能有机会去控制电表生产。应建立监督机制, 使智能电表的安装, 检测过程透明, 易懂。与用户建立良好的互信机制。
4) 智能电表配带操作查询示意卡, 使用户一目了然, 可以快速学会从电表上直接查相关的数据, 同时可以通过电表上面的相关按键, 查询电压、用电的总量、功率等信息, 同时可通过网络、电话、自助终端等进行查询, 以此拓展查询的渠道。
5) 全方位培训智能电表业务人员, 避免因为自身工作不到位而引发市民对智能电表产生不信任感, 同时针对工作的的相关细节, 做到细节到位, 如对那些无法录入度数的客户、电费错算的客户等这些情况都要做到服务到位, 细节到位。
6) 用点信息采集系统需更深入的扩大, 这不仅可以保证准确性和及时性, 同时也可保证因人工原因带来的相关棘手问题, 还使用户查询自己用电情况变的更加简单快捷。用户可分不同的时段的进行查询, 同时可查到相关的用电的细节, 如那些电器因插电但没使用而造成的耗电等, 可以帮助用户更合理地支配电能量, 养成良好的用电习惯, 以此更好的迎来新的生活。同时, 电力公司通过智能电表, 为客户提供相关的用电优化的方案, 以此给客户提供更多的信息。
4 总结
智能电表的发展好坏取决于电网自身的而发展速度和服务质量。而作为电网的分支, 未来的5年将是电表发展的黄金期。各个国家都已经对智能电网的发展做出规划, 无论从国家政策的扶植的角度, 还是在内在发展需求上, 未来智能电网都有着巨大的潜力, 都拥有更加广阔的发展空间。同时为把质量关, 从2013年第三季度开始, 一系列新的智能表技术标准即将实施, 新标准将给行业带来巨大的变化。标准是每一个行业的发展过程中最为强劲的动力, 标准的到来将规范行业发展过程中的存在的各种各样的问题, 从而促进行业的健康良性发展。
参考文献
[1]陈扬, 陈晓东, 刘昌.广东电网调度运行的应用设计[J].广东科技, 2010.