电表管理系统

电表管理系统（精选11篇）

电表管理系统 篇1

摘要：主要介绍了采用无线DDN技术搭建的基于B/S模式的电表管理系统, 认为该系统对提升电表管理效率具有重要的实际意义。

关键词：无线DDN,无线抄表,电表管理系统

0 引言

重庆地区的坑口发电厂生产的电能除了供给自身的需求之外还为周边大量的厂矿企业供电。长期以来一般采用传统的手工抄表方式, 这种抄表方式存在诸多弊端:

(1) 人为误差不可避免, 误抄、漏抄、估抄等人为错误容易导致和用户的纠纷;

(2) 抄表员劳动强度大, 效率低;

(3) 抄表时间跨度大, 无法抄录同一时间的数据, 无法实时抄表, 不利于对用电情况进行科学的统计和分析;

(4) 人情电、关系电现象不易消除, 给用电管理秩序造成了不利影响。

ICT技术的不断发展, 特别是M2M产品的大量投入使用, 使自动抄表成为可能。

1 组网方案

本系统由3部分组成, 分别是电表侧、运营商侧和服务器侧, 组网方案如图1所示。

由于电力抄表终端采集的数据要通过电信运营商网络进入服务器侧的数据库, 因此要求网络数据传输速度快, 实时性高, 稳定性高, 安全性能强。

针对上述要求, 本系统采用无线DDN的方式来进行组网。此种组网方案是通过一条APN专线接入电信运营商的GPRS网络, 双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接, 并用防火墙进行隔离, 在防火墙上进行IP地址和端口过滤。运营商同时为电力抄表终端分配专用的APN, 用于GPRS专网的SIM卡开通该专用APN, 得到专用APN后, 给所有电力抄表终端及服务器分配APN专网内部固定IP。电力抄表终端通过GPRS网络内部的GGSN服务器, 经由GRE隧道和电表管理系统建立TCP/IP链路, 完成一个数据传输的通讯流程。

电力抄表终端和服务器平台之间采用端到端加密, 避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。

1.1 电表侧系统描述

在电表侧由电表和电力抄表终端构成, 电力抄表终端对电表数据进行读取, 并且将结果通过无线网络反馈给服务器。

电力抄表终端:

(1) 完善的GPRS通信机制, 上电后自动登入GPRS网络, 掉线自动重联;

(2) 终端采用双电源设计, 通信模块独立供电, 确保终端不死机;

(3) 终端电磁兼容性能优良, 且具有较强的温湿度自适应能力;

(4) 支持常用电表通讯规约, 如DL/T645—1997、DL/T645—2007等;

(5) 支持多种电源接入方式 (DC 5～26 V、AC 85～265 V) ;

(6) 自动读取电表常用数据 (四费率正反相有功、无功电量, 瞬时功率, 电压、电流、功率因数等) 。

1.2 运营商侧系统描述

1.2.1 基站

基站负责将从电力抄表终端获取的GRPS数据包通过PS域发送给SGSN。

1.2.2 SGSN和GGSN

GSN (GPRS Supporting Node) 系GPRS支持接点, 是GPRS网络中最重要的网络节点。GSN具有移动路由管理功能, 它可以连接各种类型的数据网络, 并可以连到GPRS寄存器。GSN可以完成无线终端和各种数据网络之间的数据传送和格式转换。

GSN有包含两部分:SGSN (Serving GSN, 服务GSN) 和GGSN (Gateway GSN, 网关GSN) 。SGSN的主要作用是在无线终端和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收。GGSN主要是起网关作用, 它可以和多种不同的数据网络连接, 如ISDN、PSPDN和LAN等。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换, 从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP/IP或X.25网络。

1.2.3 APN专线

APN (Access Point Name) , 即“接入点名称”, 用来标识GPRS的业务种类。运营商为本系统分配专用的APN, 普通用户不得申请该APN。供电力抄表终端使用的SIM卡仅开通该专用APN, 限制使用其他APN。

本系统通过一条2M专线接入运营商GPRS网络, 双方互联路由器之间采用私有IP地址进行广域连接, 在GGSN与运营商互联路由器之间采用GRE隧道。

1.3 服务器侧系统描述

电力抄表终端通过运营商的通道将电表数据传输到服务器侧, 所有数据都以数据库方式进行存储, 并在此基础上构建了电表管理系统。

本系统主要由两台服务器承载, 一台IBM FastT600光存储服务器, 高可用性HA软件构成。在这样的系统中两台服务器都处于工作状态, 各自有各自工作负荷。每台服务器装配两片网卡, 通过HA软件的管理, 每台服务器可以在FastT600上设置自己的卷, 系统工作时, HA软件会通过心跳线 (HEARTBEATING CABLE) 定时侦测两台服务器的工作状态, 假设当侦测到服务器Host1当机, HA代理监测程序则开始切换服务:将IP转移到相同用户名的服务器Host2上, 磁盘阵列中的数据库系统由Host1服务器切换到Host2服务器, 并恢复所有的服务功能, 保证了系统的持续安全可靠运转。

2 电表管理系统

本系统采用B/S方式, 通过自动抄表平台分配的用户名和密码进行登录, 可实现终端管理、信息交互、终端接入管理、终端故障报警、用户自服务、计费账务、统计报表、系统管理等功能。应用平台结构如图2所示。

3 结语

本系统基于无线DDN和电力抄表终端, 通过APN专线直接连接运营商GRPS网络, 相比传统的通过公网地址回传数据的方式, 实现了电表数据的实时、稳定和高速的回传。基于B/S架构的电表管理系统, 实现了电表管理自动化, 管理效率得到极大提高。磁盘阵列双机热备也保障了系统的正常运行。

参考文献

[1]Q/GDW354—2009智能电能表功能规范[S]

[2]DL/T645—2007多功能电能表通信协议[S]

[3]文志成.GPRS网络技术[M].北京:电子工业出版社, 2005

[4]殷玉明.交换机与路由器配置项目式教程[M].第2版.北京:电子工业出版社, 2010

电表管理系统 篇2

远程智能电表抄表系统

来源：

第十一届“挑战杯”国赛作品

小类：

信息技术

大类：

科技发明制作B类

简介：

本系统基于ADE7755高准确度电能计量芯片、电力载波模块KQ-100F、实时时钟（RTC）芯片ISL1208、非易失性存储（EEPROM）芯片AT24C256以及AT89S52微处理等芯片综合应用技术，实现远程（距离大于1400米）电力通信（Power Line Communication）。本系统能实现各电力用户的用电自动计量、存储，并把用电量自动传送到管理中心。同时管理中心能方便、快速查询各用户的用电情况，并实现自动接收个用户的用电量、根据其交费情况实现是否继续给其供电。本系统共分二个模块：用户终端和管理中心，他们之间通过电力通信。用户终端上能实时显示时间及总电量等信息，而管理中心能实时显示时间及接收到的用户终端的用电总量。(收起)

详细介绍：

随着城乡电网建设的深入，供电部门所辖电表数量的急剧上升，表计的抄收率低，人工干扰的环节多，不便于进行线损分析、用电稽查等工作的开展。加之国电公司提出了“要大力推行„一户一表‟，集中抄表，服务到户，收费与银行联网”的要求，使电力管理部门一线抄表人员的工作强度极大，抄表难、收费难的问题日趋明显。为了改善电力管理部门面临的难题，同时提高电力管理部门的用电管理水平，我们设计出了一种能够在恶劣环境下也能正常抄表的智能抄表系统，要求自动完成抄表工作。本系统的功能有：对各电力用户的用电自动计量、存储、传输，供电局控制中心自动接收各个用户的用电量、根据其交费情况决定是否继续给其供电。本系统分为发送模块和接收模块，它们通过现有的电力线进行通信。发送模块上能实时显示时间及用电总量等信息，而接收模块除了能实时显示时间外，还能接收发送模块的用电总量信息。利用电力线作为通信介质的电力载波通信，避免了新的通信网络的建设和投资。采用低压电力线通信方案有着线路改造较小，成本较低等显著的优越性，还具有极大的方便性、免维护性、即插即用等优点。因而广泛的市场应用前景和推广价值。

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

设计发明目的 随着城乡电网建设的深入进行，供电部门所辖电表数量的急剧上升，电表的抄收率较低，人工干扰的环节多，不便于进行线损分析、用电稽查等工作的开展。同时随着电力线通信技术的发展，远程智能电表自动抄表已成为发展的必然趋势。因而电力部门迫切需要远程数字电表自动抄表系统。基本思路 本系统采用电能计量技术、单片机应用技术和电力线载波技术，自动采集各个用户的用电信息并实时显示，然后...(查看更多)

科学性、先进性

科学性先进性 利用现有的低压配电线路作为数据通信的介质，进行数据传输，无需重新铺设管线，避免了新的通信网络的建设和投资，成本低。①与传统的电子式电表相比，采用先进的、专业的电能计量芯片，对电压、电流实时采样，具有功耗低、精度高、功能多等特点；②与传统的人工抄表相比，完全实现了自动实时采集用户的用电信息，并通过LED在线显示，具有实时性强、准确性高等特点，并为电力部门节约大量的人力、物力、财力；

获奖情况及鉴定结果

2008年6月，在某校，参加了由四川省计算机学会主办的2008年四川省大学生计算机作品赛，获一等奖。

作品所处阶段

实验室阶段

技术转让方式

无

作品可展示的形式

实物与论文

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

由于本系统采用了电能计量技术、单片机应用技术和电力载波通信技术，利用现有的低压配电线路作为数据传输介质，无需铺设管线或建发射塔，因而具有如下优点： ①投资少、成本低；②系统具有很强的稳定性、可靠性、实时性；③节约大量的人力、物力、财力；④提高电力管理部门的用电管理水平。因此，本系统具有良好的应用推广价值和广阔的市场前景。

同类课题研究水平概述

智能电表：偷电克星 篇3

没错，许多穷人付不起电费，于是搭线偷电。但他们偷电用于电灯、风扇和电视，而不是用于空调、大冰箱及其他耗电很厉害的家电。

事实上，一些偷电最厉害的是住宅、商业和工业用电大户，他们避免支付应出的电费，其采取的伎俩往往与抄表员、电力公司现在或以前的员工或者第三方相勾结。

Antmann说：“要是没有集中在用电大户这方面的那些电损耗，电力公司也不可能蒙受巨额损失。”

很难具体算出偷电造成了多少经济损失，包括私接电网、未计账耗电和欠费。而在南亚、撒哈拉沙漠以南和前苏联的一些地方，电损耗高达50%。换句话说，电力公司获得的收入只有应得收入的一半。光在印度，每年损失估计就达数十亿美元。

偷电者不仅拿自己和邻居的性命开玩笑，还在蚕食当地电力公司的收入；而电力公司唯有获得正常的收入，才能为社区提供可靠的电力。在世界银行及其他机构的帮助下，电力公司日益通过使用“智能电表”不断记录耗电，然后将数据发回给电力公司的先进软件，打击偷电行为。

这种自动化的双向设备可用于远程监控和探测异常活动，但光有技术还不够。打击偷电行为还需要决心。

Antmann说：“实际上，在电力公司与消费者之间的这场较量中，电力公司完全掌握着主动权。它说游戏结束，游戏就结束。”

借助科技打击腐败

智能电表的优点在于，它消除了客户与电力公司员工的联系，这往往是相互勾结的一个因素。Antmann看来，用电大户理应首当其冲。Antmann表示，一旦用电量很大的客户认识到，电力公司有工具来检测和记录偷电，他们也通常会停止这种行为。

总部设在美国的Pike Research专门跟踪分析电力行业，智能电网研究主任Bob Gohn也认为，在全球许多地方，智能电表越来越多地用来对付偷电行为。他预计，智能电表的应用会越来越普遍。

他在电子邮件中表示：“迄今为止我们看到，使用智能电表最多的地方是印度和拉美，尤其是在巴西。”巴西政府早在2010年就规定，2020年之前要安装6000多万只智能电表。

Gohn说：“打击偷电肯定不是这项计划的唯一动因，却是在有所选择的城市地区早期部署智能电表的首要原因。”另外，巴西还面临这个压力：在举办2014年足球世界杯和2016年奥运会之前，改善供电可靠性。

广泛的计划或试点项目还已实施在多米尼加共和国、前苏联部分地区、乌干达、南非及另外许多国家。

许多因素在背后推动这场变革。

严重的电损耗严重影响了电力公司合理投资系统、提供稳定服务的能力。Gohn特别指出，私接电网不仅带来了严重的安全问题，还致使电力公司无法正确了解用电状况，因而无法规划和维护运作良好的电网。他表示，在许多国家，停电成了司空见惯的现象，供电不稳定则拖累了经济发展。

Gohn补充说：“居高不下的偷电率还带来了棘手的经济公正问题，因为许多偷电者付不起电费，而由于偷电者及其他人拖欠电费，电价又人为地定得过高。”

治理成本或许高昂

Gregg Edeson是总部设在伦敦的PA咨询集团的全球能源专家，他表示，智能电表无疑是发展中国家为打击偷电而考虑采用的工具之一。不过他警告说，“到头来，智能电表仍是一种成本高昂的办法。”

Edeson说：“你必须拿出充足的理由来，绝对不能贸然上马。”

发展中国家使用智能电表的理由应该与发达国家很相似，即智能电表用来改善能源效率，并减少耗电和碳排放量。

Edeson表示，在美国，一只智能电表可能要花250美元；而在发展中国家，由于产量少、需要重新布线，同一个设备可能要花1500美元。

一些专家还担心智能电表可能被人做手脚，企图关闭电表、窃取数据或者干扰供电。但Edeson表示，这种设备的防篡改本领相当强；就算被人做手脚，它们也会发送遇险信号，近乎实时地通知电力公司。

不过Edeson表示，他认为没必要将智能电表装在所有工业和商业用户的场地。但如果智能电表安装在重要部位，比如安装在为商业和工业用户供电的配电线路上，绝对具有成本效益。

这种系统可以帮助电力公司改善网络性能，“而且有助于让员工本分规矩，因为他们知道整个用电情况受到了监控。”Edeson说。他曾在乌干达制定了一项使用智能电表的试点计划。

他表示，磨坊主是非洲国家最主要的偷电大户。他们会将电动碾磨机装在卡车上到处跑，现场碾磨苜蓿、大麦和小麦，非法搭接电线。

但世界银行组织Antmann表示，他并不赞同在配电线路上使用智能电表的做法，而是认为应在用电大户的场地使用智能电表。

Antmann认为，把智能电表装到用电大户的场地只要花费500美元，“只需要这笔一次性投入，就可以永远保护电费及相关收入，每月可以达到至少1万美元。”

他提到了北德里电力有限公司（North Delhi Power Limited），这是塔塔电力公司和印度德里政府于2002年建立的一家合资企业。这家电力公司为德里北部和西北部的大约500万人供电。作为全面改革的一项内容，智能电表被装到了用电大户的场地。主要由于实现了自动化，大概5年内，总的电损耗由53%减少至15%。除了偷电外，有些损耗缘于传输和配电效率不够高。

打击偷电的决心

但这场斗争远没有结束。北德里电力公司称，橡胶床单厂老板和两个帮手持铁棒和砖块攻击了偷电检查队伍，结果一名员工身受重伤。

由于智能电表消除了这种人与人的接触，外人很快就能搞清楚电力公司是否渴望根治腐败还是维持现状。

毕竟，勾结是有利可图的副业，有时甚至牵涉电力公司的高层人员。反过来，电力公司员工又可能与政府保持紧密的关系。专家们表示，如果电力公司不愿安装监控系统，可能意味着高层管理人员存在勾结现象。想有所改变，这批人就必须换掉。

多米尼加共和国电力公司（Dominican Republic）就是个典例。2008年，这家电力公司的电力系统处于经济崩溃的边缘，饱受偷电、欠费和轮流停电的困扰。Antmann表示，虽然安装了智能电表，但由于电力公司没有针对相关数据采取后续措施，腐败现象没有得到遏制。他表示，后来撤换了电力公司的管理班子，重新启动了项目。

Antmann说：“利用技术保护收入的这种做法非常有效，可以帮助实际想得到保护的电力公司。要是工具到了不法分子的手里，工具就起不到作用。”

此后就取得了一些显著的成效。Antmann表示，他参与了多米尼加共和国的一个项目，一家电力公司在智能电表方面的投入短短7个月内就收回了成本。

基于MQX操作系统的智能电表 篇4

风能、太阳能等分布式能源的广泛应用能有效减少传统发电方式温室气体的排放, 同时也提高了大电网的安全可靠性。为了满足智能电网的要求, 智能电表除了具备传统电表的基本功能外, 还要具备分时段双向电量计算, 监测电能质量等综合功能。风能、太阳能等分布式能源的接入, 用户能将多余的电能输送给电网, 而当用户电能需求大于自家分布式能源产生电能的时候, 用户会从大电网取电。智能电表可以统计用户的用电信息, 计算出最合理的用电计划。分时段计费、电能的双向流动使得资源能够得到更好的优化配资, 个人用户也能最大的受益。

MQX操作系统简介

以往电表MCU软件设计中, 一般采用主循环加不同的中断实现相应的功能。而这种软件设计虽然有程序编写简单、代码精炼实现了基本的功能, 但是长期运行的稳定性和实时性存在一定不足。尤其是当程序运行过程中突然遇到某种强烈的干扰程序会在任何一处断线引起死机, 主循环模式的程序这时只能依靠看门狗进行复位。

MQX是一款支持多任务、可抢占调度, 支持快速中断响应等特点的实时操作系统。嵌入式软件开发具有明显的分层结构, 方便不同用户进行编辑。系统的体系结构图如图2所示。

分层结构最大的优点是上层用户只需要对逻辑进行编辑, 不需要对底层硬件太了解, 系统的可移植性也大大提高, 从而大大提高了开发效率。MQX用户主要在应用层对系统进行开发即可, 通过调用系统服务, 设计并组织任务实现相应的功能, 有很高的简洁性与通用性。

硬件设计

总体设计

分布式新能源并网时, 必须保证较高的电能质量才被允许。除了依靠分布式能源本身的控制策略之外, 本文设计的智能电表也为起到了很好的监督作用。当电能质量不合格, 比如长时间电压变动等现象, 要马上停止分布式电源对电网电能的输送。准确识别出电能方向是实现双向计费的基础。对电能的计量主要应用高精度多功能三相电能专用计量芯片ATT7022D。该芯片的集成了七路二阶Σ-Δ的数模转换, 3路电压对三相电压采集、3路电流对三相电流采集, 还有1路零序电流采集。能够实现对基波、谐波和全波有功、无功功率, 有功、无功电能, 视在功率, 频率, 功率因数等电气参数的测量。

电表实现分段计费, 远程控制等功能, 主要依靠飞思卡尔公司以Cortex-M4为内核的K60系列K60N512VLQ100芯片, 高精度低功耗。配合MQX操作系统, 实现对电能实时监控, 及时警报等功能, 有很高的可靠性。系统还具备基本的按键、LED显示, 通过EEROM的存储, 用户可以远程查询自己用电的统计情况。

整个系统的框图如图3所示。

信号采集部分设计

在相关验证之后, 笔者把采样输入电压选定在0.5V左右适合、电流通道Ib的ADC输入在0.1V左右, 结果更为准确。

电压采集单元如图4所示, 经过电压互感器将220V左右电压变换到0.5V。选取额定电压输入220V时, 输出有效值0.5V的采样电压。

电流采样单元如图5所示, 通过电流互感器差分方式完成, 负载为20Ω。

这样, 根据采样的电压电流能算出相应参数。原理图如图6所示。

以有功功率为例, 电压有效值为, 电流有效值为故根据P=UI, 能够得出有功功率的值。对瞬时有功功率的积分就得到有功电能。通过查询寄存器分别查看正向有功电能和反向有功电能。

软件实现

MQX实时操作系统, 是一个能够提供组件可选的智能化微内核, 不用用户可以根据自己需要定制组件。图7为MQX所有的可选组件。

MQX操作系统的任务分为用户任务以及系统任务。对于系统任务, 主要负责任务切换、内存管理等功能。用户任务是用户完成某种任务编写的, 本文应用到的用户任务为:

校表任务

查询任务, 通过读取ATT7022D的寄存器查询电压、电流等参数的值;

通信任务, 主要是与用户端或者远程电能质量管理系统通信, 被查询与控制;

人机交互任务, 用来完成LED显示、按键输入功能

数据存储任务, 对EEROM的读写操作;

警报任务, 当遇到电能质量不合格等不正常情况, 发出相关警报。

操作系统任务的划分是安装不同优先级分为不同的管理单元, 然后有操作系统进行调度和资源的分配。MQX的软件主要由两部分组成:系统任务和中断服务程序。任务之间通过全局变量、信号量和消息队列等方式进行数据交换, 共同完成智能电表的各项功能。

结束语

本文移植MQX实时操作系统到K60芯片, 通过电能计量芯片ATT7022D对电能实现双向计量。智能电网的诸多优点, 使之成为了电网的主要发展方向之一。而智能电表的双向计量、电能监测等功能又是智能电网的得力助手。本设计可靠性高, 便于扩展, 有很好的市场前景。

浅析多用电表电流的流向 篇5

关键词：多用电表；电流挡；电压挡；电阻挡；红进；黑出

一、多用电表的原理

图1是多用电表原理电路，转换开关S拨到“1”“2”两挡位时测量直流电流，相当于电流表；转换开关S拨到“3”“4”两挡位时测量直流电压，相当于电压表；转换开关S拨到“5”挡位时测量电阻，相当于欧姆表；表头的正负极如图所示。注意，在使用多用电表时，我们规定黑表笔插入公共端，对应多用电表上的“-”插孔，由图可知，黑表笔与表头的负极相连；而红表笔则与转换开关S相连，对应多用电表上的“+”插孔，无论开关S拨向哪个挡位，红表笔都是与表头的正极相连。接下来逐一分析电流挡、电压挡、电阻挡的电流流向。

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1.流电流挡

如图2，开关S拨向“1”挡测量外电路的电流，由表头的正负极可知，红表笔应与外电路的正极接触，而黑表笔则与外电路负极相连，此时多用表测量直流电流电路与外电路（虚线框内）构成一个闭合回路，分析可得到，电流从红表笔流进，从黑表笔流出。当转换开关S拨向“2”挡时，同理分析将得到相同的结论。

2.直流电压挡

如图3，转换开关S拨向“3”挡测量外电路灯泡两端电压，红、黑表笔分别与外电路的正、负极相连，此时，多用电表测量直流电压电路与外电路（虚线框）构成一个闭合回路，即多用电表与灯泡并联后接入电路。分析电流的流向可得到，电流从红表笔流进，从黑表笔流出。开关S拨向“4”挡时，同理分析将得到相同的结论。

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3.欧姆挡

如图4，开关拨向“5”挡测量未知电阻R的电阻。与直流电流、电压挡所不同的是，此时电源内置于多用电表中。由图可知，红表笔与内置电源的负极相连，黑表笔则经过表头与内置电源的正极相连。测量R时，多用电表的电阻挡与电阻R（虚线框）构成一个闭合回路，分析电流的流向可得到，电流从黑表笔流出，经过电阻R，从红表笔流进。

综上所述，当我们按规定把黑表笔插入多用电表的“-”插孔，红表笔插入多用电表的“+”插孔时，无论测量什么量，电流都是从红表笔流进，从黑表笔流出，即“红进黑出”。

二、实际运用

了解多用电表电流的流向后，在实际应用当中就可以处理问题了。

1.探究黑箱元件

【例1】：（2010年四川理综卷）用多用电表探测图甲所示黑箱发现：用直流电压挡测量，E、G两点间和F、G两点间均有电压，E、F两点间无电压；用欧姆测量，黑表笔（与电表内部电源的正极相连）接E点，红表笔（与电表内部电源的负极相连）接F点，阻值很小，但反接阻值很大。那么，该黑箱内元件的接法可能是图乙中 。

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答案：B

【解析】：红表笔接F，电阻很小，此时二极管导通，电源电流从黑表笔流出通过二极管从红表笔流进，电流方向E到F，只有B正确。

2.多用电笔测量电阻

【例2】：（2011全国卷1）使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源（一般为电池）、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为60mA的电流表，电阻箱，导线若干。实验时，将多用电表调至×1Ω挡，调好零点；电阻箱置于适当数值。完成下列填空：

仪器连线如图l所示（a和b是多用电表的两个表笔）。若两电表均正常工作，则表笔a为_________（填“红”或“黑”）色；

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【解析】：多用电表内部的电源正极与黑色表笔连接，电流表正常工作时电流从正接线柱流入，由此可以判定表笔a接内电源正极，为黑色。

参考文献：

[1]李军.多用电表使用原理分析——中学物理实验中多用电表原理及常见问题[J].基础教育论坛，2013（16）：39-40.

[2]杨建亚.浅谈多用电表的使用[J].科学大众（科学教育），2013（4）.

摘 要：多个版本的教材对于多用电表的电流流向无分析，大多数教辅资料书也仅仅直接给出结论——多用电笔的电流从红表笔流进，从黑表笔流出，导致学生对多用电表产生较大的疑问。本文将详细分析多用电表在选用不同档位时电流的流向。

关键词：多用电表；电流挡；电压挡；电阻挡；红进；黑出

一、多用电表的原理

图1是多用电表原理电路，转换开关S拨到“1”“2”两挡位时测量直流电流，相当于电流表；转换开关S拨到“3”“4”两挡位时测量直流电压，相当于电压表；转换开关S拨到“5”挡位时测量电阻，相当于欧姆表；表头的正负极如图所示。注意，在使用多用电表时，我们规定黑表笔插入公共端，对应多用电表上的“-”插孔，由图可知，黑表笔与表头的负极相连；而红表笔则与转换开关S相连，对应多用电表上的“+”插孔，无论开关S拨向哪个挡位，红表笔都是与表头的正极相连。接下来逐一分析电流挡、电压挡、电阻挡的电流流向。

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1.流电流挡

如图2，开关S拨向“1”挡测量外电路的电流，由表头的正负极可知，红表笔应与外电路的正极接触，而黑表笔则与外电路负极相连，此时多用表测量直流电流电路与外电路（虚线框内）构成一个闭合回路，分析可得到，电流从红表笔流进，从黑表笔流出。当转换开关S拨向“2”挡时，同理分析将得到相同的结论。

2.直流电压挡

如图3，转换开关S拨向“3”挡测量外电路灯泡两端电压，红、黑表笔分别与外电路的正、负极相连，此时，多用电表测量直流电压电路与外电路（虚线框）构成一个闭合回路，即多用电表与灯泡并联后接入电路。分析电流的流向可得到，电流从红表笔流进，从黑表笔流出。开关S拨向“4”挡时，同理分析将得到相同的结论。

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3.欧姆挡

如图4，开关拨向“5”挡测量未知电阻R的电阻。与直流电流、电压挡所不同的是，此时电源内置于多用电表中。由图可知，红表笔与内置电源的负极相连，黑表笔则经过表头与内置电源的正极相连。测量R时，多用电表的电阻挡与电阻R（虚线框）构成一个闭合回路，分析电流的流向可得到，电流从黑表笔流出，经过电阻R，从红表笔流进。

综上所述，当我们按规定把黑表笔插入多用电表的“-”插孔，红表笔插入多用电表的“+”插孔时，无论测量什么量，电流都是从红表笔流进，从黑表笔流出，即“红进黑出”。

二、实际运用

了解多用电表电流的流向后，在实际应用当中就可以处理问题了。

1.探究黑箱元件

【例1】：（2010年四川理综卷）用多用电表探测图甲所示黑箱发现：用直流电压挡测量，E、G两点间和F、G两点间均有电压，E、F两点间无电压；用欧姆测量，黑表笔（与电表内部电源的正极相连）接E点，红表笔（与电表内部电源的负极相连）接F点，阻值很小，但反接阻值很大。那么，该黑箱内元件的接法可能是图乙中 。

■

答案：B

【解析】：红表笔接F，电阻很小，此时二极管导通，电源电流从黑表笔流出通过二极管从红表笔流进，电流方向E到F，只有B正确。

2.多用电笔测量电阻

【例2】：（2011全国卷1）使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源（一般为电池）、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为60mA的电流表，电阻箱，导线若干。实验时，将多用电表调至×1Ω挡，调好零点；电阻箱置于适当数值。完成下列填空：

仪器连线如图l所示（a和b是多用电表的两个表笔）。若两电表均正常工作，则表笔a为_________（填“红”或“黑”）色；

■

【解析】：多用电表内部的电源正极与黑色表笔连接，电流表正常工作时电流从正接线柱流入，由此可以判定表笔a接内电源正极，为黑色。

参考文献：

[1]李军.多用电表使用原理分析——中学物理实验中多用电表原理及常见问题[J].基础教育论坛，2013（16）：39-40.

[2]杨建亚.浅谈多用电表的使用[J].科学大众（科学教育），2013（4）.

摘 要：多个版本的教材对于多用电表的电流流向无分析，大多数教辅资料书也仅仅直接给出结论——多用电笔的电流从红表笔流进，从黑表笔流出，导致学生对多用电表产生较大的疑问。本文将详细分析多用电表在选用不同档位时电流的流向。

关键词：多用电表；电流挡；电压挡；电阻挡；红进；黑出

一、多用电表的原理

图1是多用电表原理电路，转换开关S拨到“1”“2”两挡位时测量直流电流，相当于电流表；转换开关S拨到“3”“4”两挡位时测量直流电压，相当于电压表；转换开关S拨到“5”挡位时测量电阻，相当于欧姆表；表头的正负极如图所示。注意，在使用多用电表时，我们规定黑表笔插入公共端，对应多用电表上的“-”插孔，由图可知，黑表笔与表头的负极相连；而红表笔则与转换开关S相连，对应多用电表上的“+”插孔，无论开关S拨向哪个挡位，红表笔都是与表头的正极相连。接下来逐一分析电流挡、电压挡、电阻挡的电流流向。

■

1.流电流挡

如图2，开关S拨向“1”挡测量外电路的电流，由表头的正负极可知，红表笔应与外电路的正极接触，而黑表笔则与外电路负极相连，此时多用表测量直流电流电路与外电路（虚线框内）构成一个闭合回路，分析可得到，电流从红表笔流进，从黑表笔流出。当转换开关S拨向“2”挡时，同理分析将得到相同的结论。

2.直流电压挡

如图3，转换开关S拨向“3”挡测量外电路灯泡两端电压，红、黑表笔分别与外电路的正、负极相连，此时，多用电表测量直流电压电路与外电路（虚线框）构成一个闭合回路，即多用电表与灯泡并联后接入电路。分析电流的流向可得到，电流从红表笔流进，从黑表笔流出。开关S拨向“4”挡时，同理分析将得到相同的结论。

■

3.欧姆挡

如图4，开关拨向“5”挡测量未知电阻R的电阻。与直流电流、电压挡所不同的是，此时电源内置于多用电表中。由图可知，红表笔与内置电源的负极相连，黑表笔则经过表头与内置电源的正极相连。测量R时，多用电表的电阻挡与电阻R（虚线框）构成一个闭合回路，分析电流的流向可得到，电流从黑表笔流出，经过电阻R，从红表笔流进。

综上所述，当我们按规定把黑表笔插入多用电表的“-”插孔，红表笔插入多用电表的“+”插孔时，无论测量什么量，电流都是从红表笔流进，从黑表笔流出，即“红进黑出”。

二、实际运用

了解多用电表电流的流向后，在实际应用当中就可以处理问题了。

1.探究黑箱元件

【例1】：（2010年四川理综卷）用多用电表探测图甲所示黑箱发现：用直流电压挡测量，E、G两点间和F、G两点间均有电压，E、F两点间无电压；用欧姆测量，黑表笔（与电表内部电源的正极相连）接E点，红表笔（与电表内部电源的负极相连）接F点，阻值很小，但反接阻值很大。那么，该黑箱内元件的接法可能是图乙中 。

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答案：B

【解析】：红表笔接F，电阻很小，此时二极管导通，电源电流从黑表笔流出通过二极管从红表笔流进，电流方向E到F，只有B正确。

2.多用电笔测量电阻

【例2】：（2011全国卷1）使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源（一般为电池）、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为60mA的电流表，电阻箱，导线若干。实验时，将多用电表调至×1Ω挡，调好零点；电阻箱置于适当数值。完成下列填空：

仪器连线如图l所示（a和b是多用电表的两个表笔）。若两电表均正常工作，则表笔a为_________（填“红”或“黑”）色；

■

【解析】：多用电表内部的电源正极与黑色表笔连接，电流表正常工作时电流从正接线柱流入，由此可以判定表笔a接内电源正极，为黑色。

参考文献：

[1]李军.多用电表使用原理分析——中学物理实验中多用电表原理及常见问题[J].基础教育论坛，2013（16）：39-40.

远程电表集抄系统软件设计与实现 篇6

在考察了国内主要集抄系统,分析了他们各自的优点和缺点后,结合我们对于电力集抄的理解与实践,本系统采用C/S结构,基于SQL SEVER 2000数据库来实现。对于数据通讯,系统采用多线程以提高效率。使用DLL动态库封装通讯协议方便灵活添加新的通讯协议,以实现开放式的对多种协议的支持。科学完善的报表系统,各种曲线图表,线损分析,方便直观的满足用户的需求。

1 系统总体设计

电表远程集抄系统由自动抄录程序和系统管理程序两部分组成,系统管理主要包括用户管理、抄表参数设置、档案管理、数据查询分析及数据库管理等,抄录模块主要包括抄录数据设置、自动抄录及手动抄录等功能。其构成示意图如图1所示。

集中抄表系统采用一台采集终端采集一个配变站下属计量表计,实现各个变电站电表的集中抄录和数据分析,采集对象为具有RS-485总线的多功能电子表。将本站内所有多功能表的电量、电流、电压等所有参数采集到装置并存储,之后将本站所有表计信息数据通过PSTN电话网上传至电业局的远方后台计算机汇总。远方后台主机系统包括高档PC机、交换机、打印机、UPS电源及相应的监控管理软件。

软件的管理子系统主要用于各种参数的设置,电表信息的录入、管理,报表的查看,数据库的备份、恢复以及历史数据管理。抄录子系统主要功能是定时抄录数据,对数据进行必要的分析并存入数据库。两个子系统使用同一个数据库系统,可以分别安装在不同的电脑上。

2 系统软件设计

1)用户管理功能

用户管理主要用于系统安全,权限管理分配。功能有用户组添加删除,用户组权限分配,用户添加删除,用户权限分配,更改密码。用户权限动态分配,菜单级别的权限控制,使用灵活方便。

2)档案管理功能

档案管理功能用于管理电表信息。电表信息为树状结构,如图2所示。

电表档案信息为系统的基本信息,包含名称、地址、电表类型、通讯协议、变比、倍率等重要数据,通过添加、修改、销户等操作对当前信息进行处理。

3)报表

系统为客户提供强大,全面的报表。包括:根据读取数据绘制负荷曲线,线损考核,数据汇总。用户可以通过以上功能很容易地获得自己想要的数据。

本文的报表系统选用Delphi作为开发环境,FastReport作为报表工具。FastReport是一个功能强大的快速报表工具,提供了能与Delphi无缝集成的从报表设计到打印的完整控件包,提供了二次开发的所需的各种接口过程函数。

报表模板的格式转换通常FastReport以fr3文件保存报表模板,而报表系统中报表模板以BLOB类型存储在数据库中,这就涉及到报表模板的格式转换问题。本文利用FastReport中TfrxDesigner组件的OnLoadReport和OnSaveReport事件实现格式转换,在OnLoadReport事件中,读取BLOB类型数据,利用TBlobField类的SaveToFile方法保存为fr3文件;在OnSaveReport事件中利用TParam类LoadFromFile方法把fr3文件转换为BLOB类型数据保存到数据库。

预览时各种功能的自定义本文利用FastReport提供的TfrxPreview控件创建自定义的预览界面,在窗体中放置各个功能按钮,通过调用FastReport提供的各种过程、函数来实现报表的自定义打印、缩放等功能;通过查询用户权限来实现报表打印、输出等功能的权限控制;通过将报表模板修改功能集成到预览页面中,实现报表预览时的即时修改,即时更新。动态数据连接报表系统通过动态数组存储数据集,然后根据数组内容动态创建数据集组件,修改组件的相关属性,来实现动态数据连接。图3为某电业局变电站线损考核预览图。

4)抄录数据功能

抄录数据功能分为自动抄录及手动抄录。自动抄录功能可以根据用户设置的抄表参数和抄录数据定时自动读取电表数据。如果有的电表无法读取,系统会自动补读,如果线路通讯问题系统可以自动报警,由用户手动读取。

自动抄录数据主要为曲线数据、日数据、月数据。其中曲线数据默认为15分钟抄录一次,日数据为每天抄录一次,月数据为每月抄录一次。

本模块在设计时采用多线程,对多个电表同时进行通讯,极大的提高了系统抄录速度。因为当前电子电能表通讯协议不统一,本程序对这方面进行了完美的支持。可以支持当前主流使用的DL/T 645-1997协议,威盛协议,IEC1107标准,也可以把新的协议作为DLL动态库的形式方便的添加到程序中。

1)多线程抄表实现

Windows多任务环境下的多线程技术是将CPU时间划分成许多时间片段,并按一定的优先级将时间片段分配给各个线程,各线程在各自的时间片段内共享CPU,从而实现微观上的轮次执行,宏观上并发运行的多任务机制。在Windows系统平台下的一个进程内,包含一个或多个线程(进程是指在系统中正在运行的一个应用程序,线程是操作系统分配处理器时间的最小单位,一个进程可拥有多个线程)。这些线程的执行由系统调度程序按照它们的优先级进行控制。在多处理器的机器上,调度程序可将多个线程放到不同的处理器上去执行,这样既可使各处理器的任务平衡,又可提高系统的运行效率。

本系统采用多个串口通讯的方式,每一个串口通讯过程在一个独立的线程中执行。因为串口采用半双工通讯方式,所以使用多线程进行通讯可以节省大量的时间,也可以避免一次抄录没有完成,下一次抄录已经开始的异常事件发生。线程数据保护使用临界区,防止数据出错。所有通讯线程使用指针链表管理,以保证所有的线程可以正确的创建和释放。

2)可扩展通讯协议实现

本系统采用dll动态库封装通讯协议,每种通讯协议建立一个单独的dll文件,提供相同的接口函数。使用的时候,根据协议类型,动态加载动态库,实现了协议与程序的分隔封装。动态库通用函数接口如下:

function是否更改波特率(新波特率:Cardinal):boolean;

Procedure获取引导命令(表号:Pchar;命令:Pchar;命令长度:Cardinal);

Procedure获取读取命令(表号,数据编号,命令:Pchar;数据编号长度:Cardinal;命令长度:Cardinal);

function检查校验和(数据:Pchar;数据长度:cardinal):boolean;

procedure结束命令(表号:pchar;命令:pchar;命令长度:Cardinal);

function获取数据(源数据:Pchar;源数据长度:Cardinal;数据格式:pchar):shortString;

function当前数据是否结束(数据:pchar;数据长度:Cardinal):boolean;

3 结束语

本文实现了一种开放式的远程电表自动抄录系统,该系统具备以下优点:

1)自动定时抄录,操作方便,节约了人力成本。

2)电表抄录数据及时、准确,提高了抄表的工作效率,杜绝了误抄、漏抄现象。

3)通过对用户数据的实时监测和分析,直观强大的报表系统,可以掌握用户的用电情况,便于供部门进行科学管理。

4)采用多线程同时对多个电表通讯,提高了抄表速度。

5)开放式的通讯协议设计,可以支持当前主流的通讯协议,也方便了程序的维护和协议的更新。

摘要：通过分析当前电业局的需求,设计并实现了一种开放式多线程的远程电表集抄系统,介绍系统的总体设计及各模块的功能,详细描述了抄录数据功能和报表分析生成模块的具体实现。

关键词：远程集抄,多线程,可扩展

参考文献

[1]周一,王世耕,黄忠全,等.基于FastReport的通用报表系统的设计与实现[J].计算机应用与软件,2008,25(2):284-285.

[2]周游,高新华.国内几种电能表自动抄录系统之比较[J].广东电力,2002,15(1):55-58.

[3]霍雷,段田东,张良胜.基于多线程技术的连续小波变换实现[EB/OL].电子技术论坛http://bbs.elecfans.com.

小型化电表自动抄表系统的建立 篇7

该系统是一套自动计量统计的实时计量系统, 依靠现场U6一体化转换器、MOXA信号转换器等设备, 通过现有的以太网络将电表电量数据传送给服务器, 实现电量数据的采集和统计, 并将处理后的数据传送给原厂级MES系统, 并由该系统计算出各生产区域的吨钢电耗, 完成各个产品在不同工序的电能消耗统计, 为产品的节能降耗提供有力的数据支撑。

一、电表自动抄表系统的网络拓扑结构 (图1)

1. 第一层主计算机—服务器。服务器采用windows XP操作系统, 核心软件为Inscan RTN综合管理系统软件, 所有的数据全部在此进行处理, 通信方式选择以太网。

2. 第二层数据交换层—交换机、U6转换器、MOXA (Nport) 转换器。在不同局域网段下, 都可以在采集服务器上ping通现场U6与MOXA转换器 (都有唯一的IP地址) 。

3. 第三层数据计量层—智能电表。智能电表采用485通信方式, 通过485通信线采用分组方式进行组网, 每个电表有唯一的电表号, 保证所有电表数据不混乱。

二、电表自动抄表系统的主要开发的功能及应用

1. 分散采集, 集中存储。

两个高压配电室采用集中远传电表, 每4到5个电表一组, 电表的协议采用DL/T645-1997多功能表通信协议, 波特率1 200bit/s, 采用奇偶效验方式, 采集正向有功功率数值, 每个高配室配置1台现场一体化U6数据采集终端, 通过485总线方式, 采集现场电表的电量数据, 并通过网线, 就近接入车轮公司内的交换机或其他网关设备, 将数据发送至装备部的采集服务器, 再由采集服务器按一定周期将数据保存至服务器。现场比较分散的电表, 采用RS485转以太网设备MOXA转换器, 接入临近的交换机或其他网关设备, 方式基本与高配室差不多。

2. 网站分类查询功能的应用。

自动抄表系统具有查询功能, 可查询所有电能表在选择时间点上 (可以选择多个时间点) 的正向总有功电量;查询所有电能表在某一段时间内的用电量 (以日、周、月显示格式) 。查询功能均提供Excel报表导出功能。

3. 互感器倍率设置。

服务器系统开放互感器倍率设置权限, 管理员可在Web系统中查看并编辑各个电能表的互感器倍率。这样可以用于更换电能表互感器时修改计算倍率。

4. 终端用户数据浏览与组态配置。

系统拥有用户管辖权的概念, 系统管理员可为各个终端用户建立帐号, 并将每个登录帐号设定为可浏览的终端用户, 以便用户按自己的需要, 查询相关电能表的用电量。系统采用Web式组态配置管理模式, 相关的终端用户管理、电表查询配置、电量查询等操作, 均由系统管理员在Web系统上进行操作, 确保了使用的灵活性。

5. 数据库容量及数据备份。

系统自带的历史数据库之外, 还使用SQL Server 2008 R2 Express版数据库作为系统的数据中心。该数据库是微软提供的免费数据库, 数据容量为10G, 在存储周期为10min/次的情况下, 可保证系统正常运行5年以上。当数据库可使用容量不足时, 可将数据库中的历史数据备份并清理。

6. 为MES系统提供数据支持。

当服务器将电表数据采集计算完毕后, 将处理好的数据传送到数据库。MES系统可以通过访问中心数据服务器中的数据库, 来获取各个电表的电量数据。MES将数据采集到后对应生产数据, 制作相应的电量报表。

7. 设备软件的兼容性。

考虑到第三方软件的多样性, 本系统提供统一的XML格式的数据访问接口, 可获取的数据内容包括:系统所有电表设备列表、系统所有设备点的最新数据、按时间获取某一耗能单位的用量;同时, 为第三方软件开放数据库访问权限, 第三方软件可以根据自己的需要, 自由组织数据的查询。以此为上层的MES系统或ERP系统提供数据支撑。

三、后期拓展设计

1.考虑到现场计量点的拓展, 该软件是无限制点。当系统中需要增加现场采集点时, 只需要增加相应的硬件设备, 管理员在组态中增加下现场采集点, 无需增加额外的新软件购买成本。

2.数据采集系统和web系统均为系统管理员提供组态功能, 管理员可以通过组态配置, 对现场设备的采集及数据查询进行增加、删除、修改, 这样可以最大限度地拓展软件的功能。

四、实施效果

2013年6月, 该项目开始施工调试, 2013年8月正式投入运行, 统计数据的实时性与准确性大大提高, 所有数据经过计算能够快速反应出现场的电能消耗情况, 对于细分产品的能源消耗的计算起到非常大的作用。该系统较强的拓展性, 可以完全满足车轮公司后期进一步细分过程, 能有效地解决企业的成本核算的难点。这种小型化、投资少的电表自动计量系统非常适合于推广到中型企业。

参考文献

[1]孙虎章.自动控制原理[M].中央广播电视大学出版社, 1992.

电表管理系统 篇8

关键词：智能电表,采集设备,自动化检测

1基于电能表自动化检定系统兼容与监控的研究

1.1系统结构设计

根据对整个监控系统的需求进行分析和总体设计思想,摄像头部署如图1:

摄像头的位置按流水线实际情况进行配置。

1.2监控室系统设计

监控室的主要任务就是接收公司各个监控点的监控信息,进行实时监看、控制、录像、等。系统示意图(具体按实际情况进行配置)如下所示。

监控主机是中心系统的主要设备,它的主要功能是通过IE浏览器,登陆需要监看或者录像的监控点。当公司有报警信号的时候,数字矩阵自动切换到该路视频,并同时进行录像、产生报警声音等。

为了实现大量录像数据的保存,中心通过硬盘录像机, 以满足视频存储的要求,也保证了录像数据的安全性。随着用户功能要求的增加,后期可通过中心对网络摄像机进行远程升级和维护,方便了用户。监控中心也可以是一台便携式电脑,与局域网或者互联网连接后,通过有权限的口令同样可以登陆各监控点的网络主机(与中心不冲突)。 这种监看方式,非常适合领导的随时抽查。监控中心中分布不同的监控主机,每一台监控主机可以使用本地硬盘进行录像。

1.3接入显示屏(预留可选接口)

根据现有系统架构 , 如需接入显示屏,只需要配置视频分配器和视频矩阵即可。

1.4视频联动

为保障检定系统的安全稳定运行,在检定过程中易出现差错,或者需要及时进行故障判断的部位,设置了的视频监控设施,自动监控故障点,并配合PLC系统实现自动报警。

视频系统开放摄像头的调用接口,包括摄像头的在线视频浏览及摄像头的控制。在检定系统中,配置每个需要监控的工位的摄像头编号及点位信息,当检定线信息管理系统检测到系统中存在异常(或控制系统检测到发送到信息管理系统)时,信息系统通过视频接口向视频监控系统发出异常位置信息及控制指令,然后硬盘录像机控制摄像机旋转到指定位置,并根据信息系统的命令进行录像和动作。同时,信息管理系统将本异常的信息与录像进行对应关联,事后管理员在信息管理系统中查看故障记录时能可根据需要同时调出该时刻的录像信息,方便管理人员进行事故分析。

2采集设备自动化流水线检测的实现方式研究

2.1兼容多种终端的输送系统

2.1.1检测输送载体——工件托盘

采集设备自动化流水线检测的输送系统是一套面向三种用电信息采集终端。为了达到高度兼容性,将采用一种工件托盘。由于目前国网公司已将将专变终端III型和集中器I型统一外形,相对来说实现起来比较容易,但同时兼容采集器III型则具有相当的困难。

第一,工件托盘可选用博世公司统一规格的聚酰胺框架模块,并针对专变终端Ⅲ型、集中器I型和采集器II型三种不同的被检终端在框架模块上进行差异性设计,形成全兼容工件托盘。整个托盘尺寸为400mm*320mm,为了便于检测的兼容性,每块托盘均放置两块专变终端Ⅲ型、 集中器I型和采集器II型。

第二,托盘本体上将设置有无线232通讯插头。为了保证可靠地进行232通讯,并进行可靠地插拔,可以采用目前终端检测技术中最前沿的ZIGBEE传输技术。为了简化模块的充电需要及减小整个无线232通讯插头的体积, 研究从终端上的232口获取小功率5V直流电源,这在技术上是完全可行的。

如图3所示,232接口目前具有重复定义现象,而且终端表内部线路板上已经具有电源,只需做简单的跳线工作,即可从232接口的空脚上引出小功率5V电源。

2.1.2仓储输送载体——料箱

目前,专变终端Ⅲ型和集中器I型已经具有统一的兼容料箱,一箱四表。因为采集器II型的体积相比较另外两种终端,显得非常小,为了同时兼顾每只料箱的盛表数量和兼容定位的可靠性,将是一个难点。初步考虑采用跃层方式设计该兼容料箱,采集器II型的就位基面将更加低, 且不会影响专变终端Ⅲ型和集中器I型的放置,一箱八表。

2.2适用于多种终端的外观检查单元

采集设备自动化流水线检测需要兼容三种型式规范不同的用电信息采集终端产品的检测,由于三种产品外观存在较大型式差异和采用的液晶屏不同,因此需设计出同时适用于三种终端的外观检查单元。一是通过三坐标调节机构的设计实现了对专变终端Ⅲ型、集中器I型和采集器II型三种产品外观检查的兼容性。二是可实现对用电信息采集终端各种类型产品不同液晶屏的显示识别检查。三是通过系统建模完成了用电信息采集终端各类型产品标准图片的分区建模,可新旧拍摄比对,完成对外观、铭牌、指示灯、结构等内容的检查,终端液晶显示检测,液晶屏显示字符缺失检查。

2.3检测装置接拆线单元兼容性技术

由于采集设备自动化流水线检测需要完成三种产品的兼容检测,因此从工艺角度考虑,检测装置的接拆线单元要满足三种产品的接拆线,但是三种产品的接线端子方式均有所区别,因此为满足兼容性,需要设计一种既能与集中器I型对接,又能与采集器II型对接的特殊接线表托。 故根据这一思路,该表托内部安装有复合驱动机构,当需要与集中器I型对接时,该驱动装置退回避让;当需要与采集器II型对接时,该驱动装置推出。

第一,复合驱动式对接表托的采用,将是目前最具创造性的对接技术。第二,在工件托盘上设置自导正定位机构,保证了被检终端在工件托盘上的准确定位,保证了接拆线单元的可靠对接。第三,通过信息系统反馈被检终端类型,并驱动相应的各种对接检测装置与定位装置配合进行全自动接拆线。

2.4多合一采集设备检测装置

电表管理系统 篇9

关键词：农网,智能电表,3G,售电系统,国密SM1的加密算法

0 引言

电力工业是国民经济的一个重要支柱产业,在人民群众的生产和生活中起着不可替代的重要作用。随着电力事业的高速发展,电力市场化改革的深入,优质服务理念的提出与优质服务的开展,供电部门在电力营销方面取得了巨大的成绩。电力优质服务成了电力部门追求的目标,电费收取过程的优质服务成了电力营销部门优质服务中的主要环节和窗口。

长期以来,电费回收难一直是困扰供电企业最为头痛的问题,然而电费回收难的关键在于用户缴费难,特别是在农村地区。近年来,供电企业为此投入了大量的人力物力,也尝试过采用各种办法加强电费的回收工作力度,目前的电费回收渠道主要有供电营业厅、银行、邮政等,由于这几种电费收取模式都或多或少存在局限性,所以实际效果并不乐观。近几年,由于通信技术、应用软件技术的迅猛发展,各种信息应用系统、行业终端设备已经深入到各行各业,成为进一步提高管理效率、提升服务水平的有力工具。基于3G通讯的智能电表售电系统正是在这种背景下出现,该方案本着服务供电部门、为供电部门提高优质服务的宗旨,该方案采用先进的通讯技术和应用软件技术开发而成。该系统将以一种新的优质服务方式成为现有电费缴费方式的补充和扩展。将在有效提升客户满意度的同时,提高供电部门的电费回收率,帮助供电部门进一步借助信息化技术提高服务水平与质量。

1 背景

1.1 电费回收方式

电费回收一直是电力营销部门的重要工作。当前农网中供电部门采用的主要缴费方式有以下两种:

第一种方式:用户到电力、银行、邮政的营业厅缴纳电费。在农村中,电力、银行、邮政部门的营业厅主要在乡镇,营业厅数量较少,覆盖人群有限。各自然村到乡镇营业厅都有一段距离,农村中青壮年劳力大部分都外出打工,主要居住人员为老人和儿童,到乡镇缴费具有出行不便的实际困难。电力用户缴费时间相对集中,并大多选择现金缴费,加大各营业厅柜台压力,造成广大缴费用户长时间排队。

第二种方式:用户通过抄表工代收电费。农村电工或抄表工代收用户的电费,再由电工统一到电力营业厅或者供电所进行结算。该方式不仅工作量大,同时用户的利益也不能很好的保障。由于没有其他更好的模式,所以通过抄表工代收电费在农网中普遍存在。

1.2 智能电表的推广应用

2009年国网公司推出了一些列智能电表的标准,要求在今后的电网建设中普遍推广,取代以前的非智能电表。标准中提出智能电表必须满足《智能电能表信息交换安全认证技术规范》,实现营销业务中用电的预付费、阶梯电价、费率电价等功能[1,2]。

2 系统设计方案

2.1 系统框架图

(见下图)

2.2 系统流程

在电力公司安装售电主站软件,每个自然村安装售电工作站,通过3G无线VPN专用网络通讯。系统流程如下:

1)售电时操作员在工作站的售电机中插入用户购电卡,工作站读取购电卡数据时经售电机中PSAM卡解密后向售电主站软件发送查询请求。2)售电主站根据购电卡信息查询用户基本信息、购电记录、控制信息等参数,查询完成后下发给工作站,工作站操作界面显示用户基本信息、购电记录、控制信息等参数。3)操作员输入购电金额点击写卡按钮后工作站向售电主站发送购电请求,售电主站根据用户信息、购电金额进行逻辑运算后向工作站返回写卡字符串,工作站接收写卡字符串经PSAM卡加密后写入购电卡。4)工作站向购电卡中写入购电信息后向售电主站发送写卡完成请求,售电主站返回接收正确,工作站打印购电收据。

3 系统主要特点

1)本售电系统不同于传统的售电系统,它适应国家智能电网的发展,采用了无线3G VPN专网SSL加密通讯方式,3G无线通讯方式通讯速率高,满足了设备通讯标准进行在线售电的要求,VPN专网SSL加密方式保证了无线通讯过程中系统的安全性,系统能提供完善的接口,与其他系统的集成也能满足智能电网的要求[3]。

2)系统采用WEB信息发布功能,通过CORBA组件技术搭建分布式数据总线,WEB信息发布系统符合电网二次安全防护的要求,在售电主站系统同工作站之间采用防火墙进行安全隔离,用于内外数据的通讯,传送缴费数据、历史数据、报警信息等。

3)系统售电工作站安装在自然村里,具有操作简单方便的特性,解决了居民在本地即可完成购电的需求。

4)系统采用SM1的加密算法,在售电客户端操作的读卡、写卡以及电表的插卡读卡中都需要密钥进行加密和解密,区别于传统的售电模式——购电卡在售电操作、电表交互中写入明文,缺少安全防范措施,因此增强了系统的安全性[4,5]。

5)具有完善的安全防范措施,包括对外部攻击的有效防范、完善的内部安全保障机制等。

4 系统建设意义

本系统建设实施后,将实现供电部门、电力用户共赢的目的。

对于电力用户而言:

不用跑到乡镇,在家门口便可缴纳电费;缴费时间宽松,非上班时间也可进行缴纳电费;实现大面积分散缴费,免去到营业厅排队等候的麻烦;缴费有电费收据,保证了电力用户的权益。

对于供电部门而言:

拓展用户的缴费渠道,给广大用户提供优质、方便、快捷的电费缴费服务,解决了供电部门电费回收困难的老问题;降低电力营销部门的工作强度,提高生产效率;提高了电费的回收率,杜绝了恶意欠费情况的发生;为电力营销系统的自动化提供有力技术保证,将大幅度提高管理水平;服务理念的创新,将服务贴近用户,从乡镇直接延伸到各个村庄;改善服务质量,提高客户满意度,提升企业形象[6]。

5 结束语

本系统的建设进一步加强了农网中售电系统的技术水平,解决了农网售电中电力部门电费回收困难的问题,符合国网公司提出的“建设坚强智能电网”的要求[7],为落实国网公司“三集五大”发展战略提供基础保障,能够更好地为国家电力服务。

参考文献

[1]徐丽华.电力用户用电信息采集系统的建设和实现[D].上海:复旦大学,2010.

[2]陈新贺,宋伟,陆莹.互动化营业厅信息集成需求分析及数据建模[J].电力系统自动化,2013,37(7):77-81.

[3]翟章.电力通信主要传输方式的应用分析[J].电力系统通信,2006(27):61-63.

[4]宇文肖娣.电力用户用电信息采集系统的研究与应用[D].北京:华北电力大学,2011.

[5]宋思扬.电力营销中电力用户用电信息采集系统建设研究[D].北京:华北电力大学,2011.

刍议智能电表的应用优势及其开发 篇10

关键词：智能电表；应用优势；电表开发；智能电网；电力系统；智能化

中图分类号：TM933 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）36-0090-02

1 智能电表概述

1.1 智能电表的概念

作为新技术开发的智能产品，智能电表能够完成用户和智能电网的联系功能，不仅具有人机交互功能，还具备电能量计量基本功能、信息传递功能和远程状态监控功能，还能够装配多类型用电购电卡，特别适合用户网上交电费以及充值等很多活动。其所拥有的各种功能，方便了电力公司的运营和用户的日常生活，很大程度上减少了人力资源的使用，完成了智能化应用，方便了电网管理，完全可以走可持续发展道路。对于智能电网的特点以及概念，一般智能电网是利用“三遥”技术以及网络信息，然后在电网主线上结合集成信号收集、转换、传输的部件，修复自我漏洞，精准确定漏洞位置的，有经济安全等优势的一种先进供电系统。

1.2 电能表的种类

根据我国目前的智能电网现状，一般可把智能电表分成两种：一种是全电子电表，另一种是机电一体化电表。

2 应用智能电表的优势

作为一种环保节能电表，智能电表是从网络技术这种前沿的技术应运而生，且其拥有了很多方面的

优点：

2.1 安全系数高

设计师在制造以及设计时，对智能电表使用了安全系数高以及过载范围较宽的材料和量程，确保了在反常高压以及反常低压条件下智能电表可正常操作。目前广泛使用量程是10倍率以上的全电子电表，在40～100Hz范围内的工作频率都能正常运行，很大程度上补偿了传统电表量程窄且工频小的毛病。相比于这两个功能优点，发现智能电表相对于传统感应式电表其安全系数

更高。

2.2 计量精度高

相比于普通的机械计量，智能电表有更准确的计量级数方式，同时不会产生机械磨损以及金属疲劳造成电表读数不对的问题。大部分实践表明，如果运行超过5年，一般传统感应式电表的准确度会超过误差允许范围；然而对于智能电表，比如2.0级全电子智能电表误差允许值是±2%，且不可很久维持其计量准确度，但是全电子电表的误差允许值更小，而且其稳定性能更好，可持久确保计量的精确度。

2.3 能耗低

能耗低是新型智能电表最大的特点，它是把电流和电压转换成电子脉冲来计量的一种方式，使得能耗能大大降低，经相关数据显示，每块智能电表平均能耗大约处于0.6～0.7W之间，况且我国目前房地产处于快速发展时期，同一楼层也可共用集成式的智能电能表，所以同一楼层的用户可分别计量自家电能，这样便捷了管理，且多用户智能集成电表的耗能一般平均为1.7W左右，大大节省了能源。

2.4 功能齐全

智能采集器能够不断计量用户的用电规律以及用电大小，而智能远传表会把用户的用电量以及用电情况的信息完成传送功能，智能转换器却是把电压和电流转换成电子脉冲信号再进行计量，然后传达信号。综合利用这几个系统，能够完成防窃电、远程抄表、远距离断送电、设定不同电价等相关功能。

2.5 节约资源

对于智能式电子电能表来说，对金属材料的要求较小且采用的电子材料的集成化程度较高，能在很大程度上节省能源。

3 智能电表的开发

作为一种高级测量仪表，智能电表集合了现代通信、电能计量以及计算机三大技术，其计量设计必须符合分布式能源的互动通信、承受能力和接入等各种条件。同时智能电表具有很多功能：双向通信；电能计量；时段和费率；控制以及预付费等。

3.1 总体设计及工作原理

变比是2000/1的电流互感器用在电流采样模块里，而电压采样模块一般采用变比是1/1的电压互感器，通过取样电阻来进行信号的采样，改变后的信号是通过差模电压的方式来接入到计量芯片里，利用芯片进行转化后将电能信号、电流、电压、功率传达单片机，于是累计瞬间电能，这样就可获得累计电能，结果显示在LCD显示器上，且可利用上位机进行控制实现计费模式。某段时间内用电仪器从电源得到的能量流即物理学上所表示的电能；瞬时间元件所吸收的功率就是瞬时功率。对用电仪器一段时间的瞬时功率作积分得到的数据就是此段时间所使用的有功功率。

3.2 硬件设计

对于总的硬件结构而言，大电压和电流信号一直到小电压电流信号的转化是由电流电压互感器来完成。RS232接口属于通信模块，它的作用是帮助完成上位机来手持抄表、控制抄表等相关功能；PCF8583模块给硬件系统一个确切的数据，来辅助实现智能表的分时计量；FM24C2是存储器模块，它用来存储用户的用电量，可在断电条件储存相关数据；MSP430F149控制模块属于中央控制元件。

3.2.1 MSP430F149模块。用MSP430F149单片机模块来作为系统主控制器，此单片机模块具有超低功耗的特点。其包含活动、待机和掉电这三种低功耗模式，还包括五种省电模式，此模块具有开机反应时间短，且模块内部还有抗干扰能力强和ESD保护等相关特征。依赖其功耗低以及可靠高的特性的MSP430模块单片机，其通常被应用在电子产品方面的开发。

3.2.2 前端调理电路。系统一般在电压电流的电路里采用互感器接入法，利用电流型互感器把电压信号转化成电流信号，然后通过电阻转变成电压信号，且通过电流互感器得到电流信号，通过电阻转化成电压信号。通常电压模块使用的电压互感器变比是1/1，然而电流模块却使用变比是2000/1的电流互感器。

3.3 软件设计

通常由数据保存、中断服务、LCD显示驱动和初始化这些程序构成了整个系统软件。一般主程序通过中断方式或者直接调用方式来进行子程序调用，最后实现系统的整体功能。

脉冲收集程序属于电能表最重要的功能。其收集到的值通常存储在脉冲计量模块里，一般在中断程序中，CS5460模块收集电能的程序是：确定是否存在中断现象，如果发现有中断现象，那么可以读取电流、无功功率、电压、有功功率等相关数值。通常CS5460模块的读写步骤是：先读出能量寄存器的数据，然后读取电流有效值寄存器的数据，接着读取电压有效值寄存器，结果读取状态寄存器的数据，再回头写状态寄存器。对于CS5460模块而言其初始化步骤是：先复位CS5460，给其复位脚传达复位脉冲，且保持脉冲值超过10ms，然后写同步控制命令字，接着读出校准值，同时将读出的数值值入对准的校准寄存器，接着写控制寄存器，设置相关参数，接着清净状态寄存器，然后启动CS5460模块进行转化，最后读出CS5460模块的AD转换值。

4 结语

如今人们对智能电表的使用越来越广泛，它在应用方面的优势不仅得到了肯定和认可，生产也逐渐得到完善。如今智能电网建设的快速发展必能掀起一个新的智能电表的研究和推广热潮。然而新材料、新工艺、新技术的使用必将大大提高国内表计设施的综合水平，这为我国智能电网的快速发展提供了更强大的技术保障。

参考文献

[1] 李宝树，陈万昆.智能电表在智能电网中的作用及应用前景[J].电气时代，2010，（9）.

[2] 曹方.打造“坚强”的智能电网[J].上海信息化，2010，（1）.

[3] 鲁刚，魏玢，马莉.智能电网建设与电力市场发展

[J].电力系统自动化，2010，34（9）.

电表管理系统 篇11

该文研究的单相电能表的智能自动化检测流水线系统具备故障自诊断机制。该流水线结合专家系统管理平台, 对整个检测流水线系统进行严密的监控, 及时给出故障诊断和解决机制, 防止检测流水线系统出现故障而造成的损失和危害。随着本系统的广泛推广, 将全面克服电能表检测流水线效益低下、故障防御机制差等技术瓶颈, 实现检测流水线故障诊断和故障自愈能力, 促进电能表检测行业技术升级。

1 系统功能需求

单相电能表的智能检测流水线系统能够实现单相电能表自动化上下表、接拆线、检测、分拣、物流输送等作业, 并可在一个整体系统中实现外观检查、耐压、功耗、误差、加封、贴标等多个功能项目试验的流水作业。具体的功能如下:

(1) 主输送线:由直线输送段、顶升横移单元及作为输送载体的工件托盘组成, 实现兼容三种采集终端的工件托盘供送、回送、仓储、拆码盘的全自动输送回收。

(2) 工件托盘仓储系统:设计了三层工件托盘仓储系统, 用来实现指定工件托盘的调用和存储。

(3) 外观检查单元:兼容各种型式规范不同的单相电能表产品的检测, 完成终端外观的拍照、铭牌检查、条码检查、指示灯检查、液晶显示检测等功能。

4) 检测装置拆检线单元:实现多行程对接检测装置根据被检产品类型驱动, 用与电能表检测端子对应侧的压接装置进行对接的功能。

(5) 多合一终端检测装置:通过模拟主站、远程信道和本地信道, 建立了一套适用于实验室检测的模拟架构, 实现对单相电能表性能和功能测试。

(6) 基于专家系统的故障自愈机制:结合各类检测传感器, 对整个系统的实时状态进行监控, 通过专家系统知识库和自诊断机制, 实现系统的故障定位和故障诊断, 并给出相应的应答机制, 提高整个检测系统的可靠性和自愈能力。

2 系统的软硬件设计

2.1 系统的硬件设计

本流水线系统的硬件部分主要由输送系统、检测系统、辅助系统和监控系统四大部分组成。硬件系统的结构框图如图1所示。

2.2 系统的软件设计

系统的整体软件要做到流程顺畅和智能化管理, 实现检测任务下达、检测输送控制、检测装置管理、检测流程设置、数据存储、上传和事后统计分析等功能。系统的软件流程图如图2所示:

2.3 系统的故障自诊断机制设计

本单相电能表的智能自动化流水线检测系统的故障诊断机制通过构建专家系统来实现。专家系统是一个智能计算机程序系统, 其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验, 能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题。针对本流水线系统建立的专家系统由知识库、推理机、解释机制和统计分析模块组成。整个专家系统的运作结构示意图如图3所示。

3 系统的检测原理及试验结果分析

3.1 基本原理

计量误差一般采用的工作原理为标准表法。标准表法是指将标准电能表检测的电能与被检测电能表测定的电能进行比较, 确定被检测电能表的相对误差。检测方法一般采用高频脉冲数预置法, 在标准表和被检表都在连续运行的情况下, 记录标准表输出N个低频脉冲时输出的高频脉冲数m, 作为实测高频脉冲数, 再与算定 (或预置) 的高频脉冲数相比较, 计算被检测表的相对误差。计算公式如公式 (1) 所示:

其中, 为标准表或检测装置的已定系统误差 (%) , 不需要更正时记为0;m为实测高频脉冲数;m0为算定的高频脉冲数。

本单相电能表的智能自动化检测流水线系统按照准确度0.1级进行设计, 进行检测时, 单套检测装置批量输出相同标准源对应不同的表位, 开展电能表的批量测试。

3.2 试验结果分析

本项目按照计量标准考核规范对整个自动化流水线系统的各个检测装置做了相关的实验, 以其中的一套数据进行说明, 结果如下所示。

3.2.1 稳定性测试

装置的稳定性反映了计量特性随时间恒定的能力, 不仅与计量标准器本身有关, 还与其主要配套设备在内的测量系统的稳定性有关。通常的做法是选用一台稳定性较好的被测电能表, 在规定的时间间隔之内测量, 通过测量结果的一致程度来进行判断该装置的稳定性。对功率因数为1.0和0.5的单相表进行稳定性测试试验, 测试的结果如图4所示

由试验结果表明, 装置的稳定性指标均小于装置最大的允许误差绝对值 (功率因数为1的允许误差线如图中蓝色虚线所示, 功率因数为0.5的允许误差线如图中红色虚线所示) , 满足要求。

3.2.2 重复性测试

装置的重复性测试反映了多次测量, 所得结果的一致性, 通常用测量结果的分散性来定量表示, 即用单次测量结果的实验标准差Si来表示。在功率因数1.0和0.5时, 分别确定基本误差, 为确保所得到的实验标准差具有足够的可靠性, 应在相同条件下重复测量次数不少于10次。重复性测试的试验结果如图5所示。

由试验结果表明, 装置的重复性满足指标要求, 即绝对值均小于0.1。

4 结论

该文研究的单相电能表的智能自动化检测流水线系统目前已经投入使用, 通过实践运行情况表明, 系统运行较稳定, 智能化程度较高, 设备的故障率较低, 最终检测的电能表准确度高, 社会经济效益好, 为今后大规模的投产使用奠定了一定的基础。

摘要：针对目前国内单相电能表检测流水线效率较低、多数工序仍采用手工操作、劳动强度较高的特点, 该文研究了一种单相电能表智能自动化检测流水线系统, 实现了单相电能表的自动上下料、传输、定位、接拆线、外观检测、耐压检测、智能分拣、粘贴合格证、加装封印和装箱等操作, 提高了系统的工作效率, 解决了电能表大规模检测的难题。通过对系统的重复性和稳定性试验, 表明系统运行稳定, 检测准确率高, 具有很大的推广价值。

关键词：电能表,自动检测,流水线,专家系统

参考文献

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