一表多卡式單相電能表的設計與應用

隨著(zhù)電力市場(chǎng)的不斷變化，以往先用電后付費的營(yíng)銷(xiāo)模式已經(jīng)不再適合現有的市場(chǎng)，卡式電能表的推出正適應了改革的需求�？ㄊ诫娔鼙淼耐瞥霾粌H實(shí)現了先付費后用電的營(yíng)銷(xiāo)模式，更為用戶(hù)提供多種用電方案提供了手段。本文著(zhù)重討論了一卡多表式單相在設計和應用兩方面的具體問(wèn)題。

　　1卡式電能表簡(jiǎn)介

　　卡式電能表因為其獨特的優(yōu)勢有著(zhù)較為廣泛的使用應用�？ㄊ诫娔鼙戆凑帐褂脠�(chǎng)合來(lái)分可分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是專(zhuān)用卡式電能表。簡(jiǎn)單地講就是一表一卡，即每個(gè)用戶(hù)單獨使用一只電表，各個(gè)用戶(hù)之間不能通用。每個(gè)電表只識別一個(gè)購電卡，同時(shí)每個(gè)購電卡也只能在一只電能表上使用。第二類(lèi)是公用卡式電能表。也就是一卡多表或者講一表多卡。其最大的特點(diǎn)是多個(gè)用戶(hù)共有一個(gè)電表或者一個(gè)用戶(hù)使用多個(gè)電表，并且每個(gè)電表對每個(gè)用戶(hù)進(jìn)行單獨計量收費。一表多卡式單相電能表作為卡式電能表的一個(gè)分支也在越來(lái)越多的場(chǎng)合下使用。小區公共活動(dòng)室照明就是其一個(gè)較成功的例子。它不僅解決了收電費難的問(wèn)題，而且又杜絕了以往小區公共活動(dòng)室無(wú)人管理電費嚴重難收的現象。

　　2使用情況分析

　　一表多卡單相電能表因其特定的使用環(huán)境，使其他與專(zhuān)用卡式電能表存在很多差別。

　　電能表由于安裝環(huán)境、使用環(huán)境的不同，對電能表也有特殊的要求，主要有以下兩個(gè)問(wèn)題：

　�。�1）使用頻繁。一表多卡式單相電能表一般均為多個(gè)用戶(hù)使用，使用的頻率較高。例如：某小區公共活動(dòng)室，每天的使用次數相當多，其關(guān)鍵部件如卡座等可能是專(zhuān)用插卡電表使用次數的幾百倍。
　�。�2）維護困難。一表多卡式單相電能表的安裝地點(diǎn)分散，給維護工作帶來(lái)很大的不便。用時(shí)給電表在抗攻擊和防竊電方面提出了新的要求。由于維護工作困難，對電表的可靠性和穩定性也有著(zhù)嚴格的要求。

　　3設計要點(diǎn)
　　
　　針對上述使用特點(diǎn)，一表多卡式單相電能表的設計上應優(yōu)先考慮針對使用的設計方案。設計時(shí)要重點(diǎn)對以下幾點(diǎn)多加考慮。

　�。�1）對電表的印刷電路板采三防工藝處理。關(guān)鍵元器件采用高質(zhì)量的產(chǎn)品。對于易磨損的卡座等器件要使用壽命長(cháng)的產(chǎn)品品牌，同時(shí)卡座上要有防止人為攻擊的措施。如果有可能的話(huà)，可選用非接觸卡,如射頻卡，從根本上解決磨損問(wèn)題。
　�。�2）由于一表多卡式單相電能表的使用頻率高，出現故障的可能性也相對較高。電能表應能在出現異常的情況下保護故障現場(chǎng)，記錄出現故障時(shí)的現場(chǎng)數據，以便在調查故障原因時(shí)提供參考。同時(shí)電能表還應及時(shí)轉入禁止使用狀態(tài)，強制管理人員維修或更換，防止更大的損失。

　　4設計實(shí)例

　　根據一表多卡式單相電能表的設計要點(diǎn)，介紹一種設計方案，該方案主要是面向小區公共活動(dòng)室而設計的，而且目前已經(jīng)在一些小區批量使用，并經(jīng)過(guò)了實(shí)用考驗。圖 1是電表的組成框圖。 

　　圖 1電表的組成框圖

　　該方案采用數據計量芯片作為電表的計量部分，采用飛思卡爾半導體公司的新型主控芯片作為主處理，采用非接觸卡作為購電卡，整個(gè)方案簡(jiǎn)單實(shí)用。本方案的核心是新型主控芯片，它是飛思卡爾半導體公司(原摩托羅拉半導體公司)比較成熟的一款單片機，在以往多種電能表的設計方案中已有應用。

　　該芯片不僅配置較好，性能穩定可靠，而且價(jià)格適中，在電能表價(jià)格越來(lái)越低的趨勢下，比較適合用于卡式電能表，而且它可以實(shí)現在線(xiàn)編程，對于以后軟件升級，增加功能提供方便的手段。

　　本方案的計量部分采用數字計量芯片是美國 AD公司的單相數字計量芯片，抗干擾好，且計量準確穩定。

　　本表采用雙顯示輸出，即采用 LED屏加計度器顯示的模式。計度器顯示總電量，LED屏顯示剩余電量及其他提示信息。存貯器采用 MICROCHIP的 EEPROM，保存設置參數及運行記錄�？刂戚敵霾糠植捎闷胀ɡ^電器，并且有限流保護。

　　本方案的一個(gè)亮點(diǎn)是采用非接觸卡的方式進(jìn)行工作。由于一表多卡電能表要頻繁使用，特別是活動(dòng)多時(shí)頻繁地輸電取電，卡座極易磨損，造成接觸不良，影響到電表正常使用。而采用非接觸卡就沒(méi)有此類(lèi)情況發(fā)生。本方案中采用高速射頻卡，讀寫(xiě)速度相當快，避免因抖動(dòng)造成讀寫(xiě)不成功的現象。

　　在其他硬件設計上，一表多卡式單相電能表與普通一表一卡單相電能表沒(méi)有什么太大的區別。而在軟件方面，該表還有著(zhù)自己的特色。該方案電表的功能有： 

　�、儆嬃坑泄﹄娔懿⒋尜A，反向電能也能存貯并計入正向電量。
　�、讵氄脊ぷ髂Ｊ�，電表中有用戶(hù)剩余電量數據時(shí)，禁止其他用戶(hù)使用，避免用戶(hù)之間產(chǎn)生誤會(huì )。
　�、蹌潊^功能，電表可設定某個(gè)區域的使用范圍，超出范圍的用戶(hù)不允許使用電表。
　�、鼙碛浌收蠄缶δ�，可通過(guò)介質(zhì)操作解除，故障內容可查詢(xún)。
　�、萃Ｓ霉δ�，當電表在某些情況下禁止使用時(shí)，如需要維護或遇到攻擊不能恢復正常運行等情況下，可將電表設為停用狀態(tài)，不接受任何購電卡，事后可恢復繼續使用。

　　5運行經(jīng)驗

　　一表多卡式單相電能表與一表一卡的專(zhuān)用電能表相比，使用范圍及使用數量上均要小得多，因此及時(shí)總結經(jīng)驗教訓顯得尤為重要。為此根據客戶(hù)的使用情況對此類(lèi)電表進(jìn)行了一些總結：

　�。�1）管理極為重要。管理包括兩個(gè)方面，一個(gè)是售電系統的管理，另一個(gè)是電表的管理。售電系統的管理包括對售電人員的設置，口令保護；對售電程序的規定及監控；對售電時(shí)間及售電地點(diǎn)的監管；用戶(hù)資料的管理等方面。同時(shí)要有完備的規章制度對所有售電相關(guān)的活動(dòng)進(jìn)行規范，防止私電、人情電的發(fā)生。對電表的管理要做到檔案齊備、定時(shí)巡察、專(zhuān)人管理等。檔案齊備是指對現場(chǎng)使用的電表要有案可查，胸中有數，防止出現電表不受控狀態(tài)。定時(shí)對所有在用電表進(jìn)行巡察，及時(shí)發(fā)現問(wèn)題、及時(shí)處理，降低因為發(fā)現故障晚而導致?lián)p失擴大的情況發(fā)生。專(zhuān)人管理是指每個(gè)電表均應有專(zhuān)人負責電表的運行維護工作，專(zhuān)人可以是供電營(yíng)業(yè)站的抄表員，也可以是小區居民推選出的代表，保證電表的正常使用。
　�。�2）電能表的電磁兼容性能要好。電表的計量不應因受到干擾而改變，由于電表的使用環(huán)境較復雜，電表因受干擾而計量不準的現象時(shí)有發(fā)生，因而造成了線(xiàn)損大的情況嚴重。
　�。�3）要具備保護功能。保護功能包括電表的自我保護和對負載設備的保護。

　　自我保護一方面指防止惡意攻擊，惡意用電，另一方面是指當電表出現故障的情況下及時(shí)告警提示并停止繼續使用，防止故障擴大。對負載設備的保護是指當電源不正常時(shí)停止供電，保護負載設備，防止因此損壞。如電表后接精密用電設備，當電壓過(guò)高時(shí)均容易損壞，電表如果能在上述情況下保護，會(huì )減少用戶(hù)損失。

　　6結束語(yǔ)

　　一表多卡式單相電能表由于其能夠在特殊的情況下使用，并且方便供電部門(mén)和用戶(hù)，受到了各方的歡迎。對于供電方，它解決了收費難的問(wèn)題，同時(shí)提高了服務(wù)質(zhì)量，制止了亂加價(jià)的發(fā)生，促進(jìn)用電營(yíng)業(yè)走向科學(xué)化、現代化、規范化管理軌道。對于用戶(hù)而言，采用一表多卡電能表使用方便，可根據自己的需要交費購電和使用，減輕了負擔，沒(méi)有了中間環(huán)節的收費，實(shí)現了明明白白消費。一表多卡電表因其優(yōu)點(diǎn)一定會(huì )從小區公共活動(dòng)場(chǎng)地走向更廣闊的應用領(lǐng)域。

一表多卡式單相電能表的設計與應用