精選優質文檔-----傾情為你奉上精選優質文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業專心---專注---專業精選優質文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業課程：計算機組成原理智能電表技術報告院系：安徽工程大學機電學院專業：計算機與軟件工程系班級：軟件1402組長：李和林組員：秦偉劉宣楊佳伯轉轉許展邵明時間：2015年3月19日姓名職責目錄3.1第一章課題背景1.1智能電表的定義及背景智能電表是智能電網的智能終端設備，除了具備傳統電能表基本的用電計量功能以外，為了適應智能電網和新能源的使用，它還具有雙向多種費率計量功能、用戶端控制功能、多種數據傳輸模式的雙向數據通信功能、防竊電功能等智能化的功能，具有高可靠性、高安全等級以及大存儲容量等特點，完全符合中國未來發展“節能環保”的要求，代表著未來節能型智能電網最終用戶智能化終端的發展方向。從我國自行研制第一臺電能表至今，電能表產品已經歷了數次更新換代，特別是近幾年來為了與國際上電能表產品發展同步，無論是技術水平、生產水平、還是產品質量等方面都發生了質的飛躍，新式樣、新功能的電能表產品紛紛問世：從感應式電能表到電子式電能表，從單一計費功能的電能表到多費率、多功能電能表，從依靠人工抄表到遠程自動抄表，IC卡電能表、多用戶電能表,模塊化電能表也相繼研制成功并投入生產和使用。國際市場的儀器儀表在技術上向數字化、智能化、網絡化、微型化發展，由于微電子技術的進步，儀器儀表產品進一步與微處理器、PC技術融合、儀器儀表的數字化、智能化水平不斷得到提高。面對新的形勢，全面提高電子式電能表，尤其是技術含量高的產品的市場競爭力，重點突破多費率表和多功能表的現狀，使電能表從數量優勢向技術優勢轉變是我國電能表產業的發展方向。目前在智能電表行業的競爭者均為市場發展初期進入的生產企業，具有代表性企業有斯菲爾和安科瑞。斯菲爾電氣成立于1998年，在行業中擁有“智能電表業的黃埔軍校”的稱號，在這個行業內的資質和經驗方面，是當之無愧的老大。也正是因為在行業內的話語權，斯菲爾一直都是行業標準的制定者之一。同時，斯菲爾的產品也順利通過美國UL認證的工廠審查。美國UL機構是一家旨在提升產品質量安全性能的國際安全檢測機構，在行業內極具權威，是世界著名的安全認證機構之一。通過美國UL認證，標志著江蘇斯菲爾產品在電氣安全方面得到了國際權威性認可，為進一步拓展國際市場奠定了基礎。這是是國內電力儀表行業第一家，到現在為止也是唯一一家通過UL認證的安裝式電力儀表企業。安科瑞成立于2003年，是智能電表行業后勁十足的后起之秀。安科瑞成立的時間雖晚于斯菲爾，但是發展速度很快，甚至先于斯菲爾登陸創業板，這給公司未來的發展打下了很好的基礎。從財報數據來看，安科瑞的一些數據甚至要優于斯菲爾。隨著電力事業的蓬勃發展及智能電網的全面建設，作為連接電網與用戶的關鍵節點，智能電表的作用凸現出來，它已成為智能電網的基礎設備之一，亦被視為智能電網發展的“先行者”。隨著行業的進一步發展和成熟，智能電表未來市場潛力巨大、前景廣闊、商機無限，業內企業也會有更好的表現。1.2中國在智能電表上的發展1.2.1智能電網的投資刺激智能電表的發展擴大智能電網和布署更多的智能電表已列入我國的“十二五”規劃，該工作將由國家電網公司和中國南方電網公司兩家國家控制的輸電公司牽頭。國家電網公司覆蓋26個省，占中國國土面積的88%；中國南方電網公司負責華南5省，并與香港和澳門相連。有關數據表明，我國將在2020年建成覆蓋全國的智能電網，并將投入4萬億人民幣用于相關基礎設計建設。這一宏大計劃的實施將涉及到新能源發電、新能源并網接入、大容量能量存儲、特高壓輸電以及數字化變電站、智能計量等廣泛的相關領域，為全球電力設備企業打開了一個前所未有的巨大市場，同時也對設備廠商提出了更高的技術挑戰。1.2.2階梯電價政策實施將為智能電表應用打開新局面。“階梯式累進電價”俗稱“階梯電價”，是指將現行定價形式的居民電價，改為按照用戶消費的電量分段定價，用電價格隨用電量增加呈階梯狀逐級遞增的一種電價定價機制。從2012年7月1日起，全國除西藏和新疆以外的29個省（區、市）將實行居民階梯電價，經歷5月、6月的聽證階段，目前各地陸續公布了最終的實施方案。有分析人士預期，隨著階梯電價政策陸續實施，智能電表將迎來發展的春天。目前全國29個省都出臺了至少兩種階梯電價執行方案：從各省公布的階梯電價執行方案來看，方案多種需求，對于從表計上執行階梯電價結算，不同省份的需求會直接導致表計的技術復雜度，包括表計的時鐘精準度、切換周期、結算存儲、故障存儲、顯示等，這些方面都增加了技術復雜度。國家電網公司現在規定帶階梯功能的表型主要是本地費控和載波本地費控兩種表型，從目前階梯電價的政策來看，未來電力公司對于遠程費控表計的階梯電價功能需求也是急迫的，這主要由于階梯電價結算的方式變化引起的，跟電力法和物價結算有直接的關系。研發這些功能的表計，需要注意的是有了這些階梯電價結算功能，還需要考慮結算存儲的問題、表計故障引起的結轉問題、階梯切換時的時間問題、多種階梯之間的切換問題、峰谷時段階梯提價問題等。1.3智能電表主要類型1.3.1IC卡電表1.3.1.1介紹1、具有多種防竊電功能，啟動電流小、無潛力、寬負荷、低功耗，誤差曲線平直、長期運行時穩定性好。2、外形美觀、體積小、重量輕、安裝方便。3、準確度高：全電子設計、內質進口專用芯片，精度不受頻率、溫度、電壓，高次諧波影響。4、長壽命：采用SMT技術，優化的電路設計，整機出廠后無需調整電路。5、功耗低：采用低功耗設計，降低電網線損。6、預購電量：IC卡傳遞數據，實現數據回讀，包括：回讀總電量，剩余電量，表內累計購電量，總購電次數等信息。7、儲存表常數、初始值、用戶地址、姓名等信息。8、超負荷報警斷電、剩余電量報警，提醒用戶及時購電。9、技術參數：采用長壽命基表，延長使用周期精度等級：2級電流量程：5（20）A5（30）A10（40）A20（）80A功耗：≤1W1.3.1.2主要技術指標1、采用AD7755芯片，穩定準確，性能可靠。2、準確度等級：1.0等級，符合GB/T17215-1998、IEC1036-19963、電流規格：5(20)A，5(30)A，10(40)A，20(80)A4、額定電壓：AC220W5、額定頻率：50Hz6、啟動電流：0.4%Ib7、功耗：≤1W8、環境工作條件：-20℃～+55℃，相對濕度不超過85%（溫度+25℃）9、抗電磁干擾能力強，可在惡劣電力環境下運行10、強化工藝控制，獨特工藝保證，高可靠性設計1.3.2智能電度表1.3.2.1介紹分三相四項和三相三線兩種，用于有功電能的計量場合，由用戶繳費購電輸入表中，電表才能供電。一戶一表一卡，卡互不通用，憑卡用電，具有預收電費、自動抄表、防竊電、卡中電量用完后自動拉閘斷電等功能。同時，用戶的購電信息實行微機管理，方便查詢、統計、收費及打印票據等。產品采用了最先進的IC卡技術和SMT工藝以及專用電能計量芯片和單片微型計算機為核心部件的全電子設備，各項技術指標符合GT/T18460的技術要求。1.3.2.2主要功能預付費功能：預收電費，剩余電量為零時自動拉閘斷電。合閘拉閘方式：內附開關和外附控開關兩種規格。三相智能電表3、記憶功能：斷電情況下表內數據可保存10年。顯示功能：雙顯示，計度器顯示累計用電量，LED顯示器顯示剩余電量及其它信息。能夠檢測出普通電表無法檢測的流量（例如插座、接線板等等）。準確計費。智能調價模式可以針對用電過多的用戶進行智能調價，以達到節能減排的作用。1.3.2.3技術指標準確度等級：1.0級，基本誤差、起動、潛動符合國際要求。電流規格：2.5（10）A5（20）A10（40）A20（80）A30（120）A電表常數：1600imp/kWh800imp/kWh功耗<1.0W非接觸式（射頻）IC卡專利技術：采用世界上最先進的射頻IC卡及基站技術，全密封、非接觸，防潮、防水、防攻擊、防竊電、抗磁、抗干擾性能好。數據表決糾錯技術：表內每個數據存放在五處，若萬一數據出錯，則另外幾處可對其進行糾錯，從而到數據絕對可靠，萬無一失。1.3.2.4特點報警功能：當剩余電量小于報警電量時，電表常顯示剩余電量提醒用戶購電。數據保護：數據保護采用全固態集成電路技術，斷電后數據可保持10年以上。電量提示：當表中剩余電量等于報警電量時，跳閘斷電一次，用戶需插入IC卡，可恢復供電，用戶此時應及時購電。自動斷電：當電能表中剩余電量為零時，電能表自動跳閘，中斷供電，用戶此時應及時購電。回寫功能：電能卡可將用戶的累計用電量、剩余電量、過零電量回寫到售電系統中便于管理部門的統計管理。用戶抽檢功能：售電軟件可提供數據抽檢用電量并根據要求提供優先抽檢的用戶序列。電量查詢：插入IC卡依次顯示總購電量、購電次數、上次購電量、累計用電量、剩余電量。防竊電功能：一表一卡不可復制，邏輯加密。有效防止技術性竊電。過壓保護功能：當實際用電負荷超過設定值時，電表自動斷電，插入用戶卡，恢復供電。低功耗：采用最新設計和SMT先進生產工藝。第二章需求分析2.1市場需求國家電網智能電表投資推進速度超規劃（萬只）智能電表是智能電網的智能終端，它已經不是傳統意義上的電能表。智能電表除了具備傳統電能表基本用電量的計量功能以外，為了適應智能電網和新能源的使用它還具有雙向多種費率計量功能、用戶端控制功能、多種數據傳輸模式的雙向數據通信功能、防竊電功能等智能化的功能，智能電表代表著未來節能型智能電網最終用戶智能化終端的發展方向。隨著智能電網的日益發展，世界各國對于智能化用戶終端的需求也日益增大。

得益于智能電網建設提速，智能電表已進入發展的黃金機遇期。我國在智能電網上的投資將刺激智能電表的發展。有關數據表明，我國將在2020年建成覆蓋全國的智能電網，并且已投入了4萬億人民幣用于基礎設施的建設。預計到2020年，兩大電網公司將招標智能電表7.9億只，按每只平均175元計算，我國智能電表有超千億元的市場容量。

“智能電表市場需求穩步增長，隨著城市化建設進程加快，新增用戶數量也將不斷提高。”丁敏華接受《中國電力報》記者采訪時表示，去年我國各省市將陸續實施階梯電價，隨著階梯電價政策陸續落地，智能電表將迎來發展的春天。2.2用戶需求2.2.1日常所遇相關問題目前，人們在用電過程中基本上使用普通的電表計算統計用電量，這樣就會出現大量使用問題：1.人工抄表上門收費給客戶帶來的諸多不便。2.用戶會因欠費而發生滯納金，增加不必要的開支。3.零散居民客戶、臨時用電客戶、經常欠費客戶的收費問題。4.經常遇到其他用戶或商業機構偷竊使用電量的情況。5.電表使用壽命短，經常出錯，導致不必要的麻煩。6.偶爾出現用戶長期不在，用電量超出未及時繳費而帶來的一系列罰款處分..........那么如何解決這些問題呢？？這就是智能電表發展的用途所在！2.2.2針對性研究滿足用戶需求現在，為滿足廣大用戶的日常需求和很好的解決所遇問題，智能電表就像黑暗中的一道亮光走進了人們的視野。智能電表經過幾個階段的發展，現在技術基本成型，具有以下多種優點：1、報警功能：當剩余電量小于報警電量時，電表常顯剩余電量提醒用戶購電2、數據保護：數據保護采用全固態集成電路技術，斷電后數據可保持10年以上3、電量提示：當表中剩余電量等于報警電量時，跳閘斷電一次，用戶需插入IC卡，可恢復供電，用戶此時應及時購電。4、自動斷電：當電能表中剩余電量為零時，電能表自動跳閘，中斷供電，用戶此時應及時購電。5、回寫功能：電能卡可將用戶的累計用電量、剩余電量、過零電量回寫到售電系統中便于管理部門的統計管理。6、用戶抽檢功能：售電軟件可提供數據抽檢用電量并根據要求提供優先抽檢的用戶序列7、電量查詢：插入IC卡依次顯示總購電量、購電次數、上次購電量、累計用電量、剩余電量8、防竊電功能：一表一卡不可復制，邏輯加密。有效防止技術性竊電。9、過壓保護功能：當實際用電負荷超過設定值時，電表自動斷電，插入用戶卡，恢復供電。10、低功耗：采用最新設計和SMT先進生產工藝。以上特點很好的解決了用戶的問題，滿足了用戶的需求，同時智能電網或高級量測體系的發展對智能電能表提出了越來越多的要求，大家可以看到這些要求是符合時代發展的趨勢，也對智能電能表的"智能"效應產生深遠影響。隨著新一批電能表輪換的開展，智能電能表的普及只是時間問題。既然是智能電能表，那么連同其細節也應該展現智能化，而現有的數據處理、模塊設計、檢測方式、接口類型還不足以滿足對未來智能電能表的應用需求。未來的智能電能表無論從外形，還是使用，亦或是功能都應具備信息化、自動化、智能化等性能特征，以便為智能電能表的普及提供更快捷的途徑。第三章課題方案3.1系統特點和系統功能該系統主要運用廉價的單片機作為CPU分站。系統采用分布式結構，與上位微機一起構成典型的分布工測控系統。系統充分考慮到現場總線通信標準對傳輸距離和波特率的限制，兼顧了系統的帶載能力，同時也為提高遠傳系統的可靠性，在各種遠傳基表與上位微機之間，系統采用了兩級采集器的結構形式。其中，二級采集器由于采集遠傳基表的能耗信息而被稱之為采集器。一級采集器因主要負責集中數據采集器中的數據、并上傳至上位微機中而被稱之為數據集中器。上位微機與集中器、采集器之間可通過現場總線進行數據傳輸，采集器通過屏蔽雙絞線采集電表發出的能耗信息，并進行換算和存儲，采集器對電量的采集可直接通過DF型多用戶電能表上的接口接受用戶的電量信息。如此，構成了兩級分布工測控系統。系統便于管理，管理人員可以通過上位微機的操作界面實現對用戶電表能耗的遠程抄取，還可以對參數進行設定和修改，也可以通過專用的紅外抄表器進行現場操作、彌補自動抄表不便時的不足，此外系統還具有以下特點：?硬件簡單、經濟實用，且功能強大；?可移植性較強，稍做改造即可變成多用戶多表聯網遠傳系統；?系統成本相對其他應用系統不高，能夠被市場和用戶接受，市場前景廣大；?系統的安裝和維護方便、工作穩定性較好；?系統選用符合國家計量標準的遠傳基表，系統計量的準確性和可靠性符合或略高于國家相關技術規范和標準化；?系統的環境適應能力較強、通用性較好，便于實現技術的推廣和應用等。本課題主要對能精確測量電能并具有智能管理功能的電表的設計方法進行研究。研究的具體內容如下。1.完成遠程抄表系統的硬件設計，達到如下功能或性能：（1）能耗抄取：數據采集器正確采集電量信息，存儲在采集器中；自動定時地對DF電表進行抄表，將抄得的數據存儲在集中器中；能通過紅外抄表器抄取集中器中的能耗數據；集中器自動定時地對采集器進行抄表，將抄表的數據存儲在集中器中；上位機可以遠程獲取用戶的各類能耗信息。（2）參數設置：上位機可對集中器、采集器的參數進行設定，可對用戶的電量進行設置，并可以根據電表信息對采集器進行設定。2.完成各部件和上位微機的軟件設計：（1）對采集器和集中器中各硬件進行程設計，包括系統主流程及各子程序的編寫；各個硬件的驅動及初始化。（2）上位機的軟件設計：采用客戶機/服務器的客戶服務形式對上位機進行軟件編程。3．現智能電表精確測量，達到1級精度要求的具體方法。此處涉及到電量計量芯片的選擇、CPU的選擇、軟件算法的構架、PCB布局等影響測量精度因素的研究。基本框架4.實現電表智能化管理的具體方法。涉及到的研究內容有：數據存儲的實現方法、鍵盤顯示的實現、系統通過RS485與上位機通信實現方法、系統通過紅外與其他設備通訊的實現方法。5.實現系統供電電源設計的具體方法。此處涉及到交流電源轉直流穩壓電源的研究。分析課題需求，將系統整體分為電量測量和智能管理兩部分。電量測量部分選用高精