电能计量管理系统智能型电能计量表的设计与应用

电能计量管理系统智能型电能计量表的设计与应用

杨建郑文博

（国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院计量中心内蒙古通辽028000）

摘要：近些年来，伴随着我国社会经济水平的高速提升，电能在人们的日常生活中具有越来越广泛的应用，因此，这对电能计量表的质量与功能提出了更高的要求，加强对计量表的设计与应用已经成为当下相关技术人员的重点研究对象，与此同时，该方面的内容也引起了社会各界的高度重视，本文也主要针对电能计量管理系统智能型电能计量表的设计原则以及相关的方案对策两大方面的内容进行简单分析，希望能为我国电能计量表功能的拓展与质量的提升提供一定的帮助。

关键词：电能计量管理系统智能型

智能型电能计量表的研发能够在很大程度上提升电力资源的使用效率，并且能够很好地响应建设节能型社会的号召，从而为电力资源的高效使用提供可靠的保障。相较于传统的电能计量表，智能型计量表的计量准确率大大提升，且荷载能力大幅的增强，能耗降低，系统的稳定性也大大提升，除此之外，其还具有体型小、重量轻、功能丰富以及使用难度低等众多特点，因此，智能型电能计量表受到了人们的广泛青睐。

一、电能计量管理系统智能型电能计量表的设计原则

1.1.可扩展性

设计时按最经济的原则，设计了一个扩展性很强且在扩容升级时浪费最少的系统。系统根据用电系统的结构特性，充分考虑了建筑物及部门组织机构用电特点，构建标准化的用电管理机制和系统结构流程。“系统”构建时具备了可在其他楼宇和组织结构使用所应有的可扩展性，便于在校园其他应用场合推广。

1.2.安全性

系统对数据的安全性给予了高度重视，采取防范措施防止非法入侵。另外，对内部员工以及调度客户加强了权限控制，避免用户能够操作到超越权限的数据，提供系统自动恢复功能。除此之外，该系统有稳定、可靠的运行系统。设计时充分考虑了后备以及灾难恢复系统，使整个系统在出现故障时仍然能够提供客户服务，并能很快的排除故障正常运行。

1.3.实时性

考虑到采集点的数量，系统采用传输速度快的网络设计，保证信息数据的及时有效；同时系统避免采用轮巡的方式进行点点操作，系统具各自动并行数据上传和对多个远程采集点并行数据获取的功能。

1.4.开放性

该系统设计遵循开放性原则，能够支持多种硬件设备和网络。网络系统、数据库系统和通信枢纽采用标准数据接口，具有与其他信息系统进行数据交换和数据共享的能力，以支持用户为实现数字化校园进行后期改造。

二、电能计量管理系统智能型电能计量表的设计方案

2.1.主控制模块

随着我国社会经济的不断发展，当前电能已经成为现代社会中保障人民生活的重要力量。纵观当前的电子技术发展情况，电能计量表的功能逐渐增多，开始朝着智能化方向发展，各种类型智能电能计量表不断推出，虽然它们型号各异、功能诸多，但是基本原理都是相同的，主要完成的功能都是计量、计费、保护功能。本次设计中选择单片机作为主控制模块，其选型对整个设计非常关键。考虑到智能型电能计量表的特点，因为其实现功能比较多，需要对实现时的程序量进行考虑，首先注意其程序存储空间，其次因为设计中需要用到很多外围芯片，因此要求单片机应有足够的通用I/O口。此外，智能型电能计量表和智能型数据网关主要利用RS485实现通信，需要单片机具有串行通信接口，MCU和电能计量芯片主要利用SPI口实现连接。综合对以上方面因素的考虑，选择PHILIPS公司的P89LPC9401单片机。

2.2.电能模块

必须为多功能电能表配备良好的电源，这样不管在任何情况下都可以保证电能表的正常运行，保证其内部数据的安全性。多功能电能表的电源是由交流电线路供电的，也可以使用电池，如果一直使用电池供电，其抗干扰性将会大大提高，但是从电池的造价、体积及性能等方面考虑，至今好没有适合多功能电能表使用的电池，通常情况下电池都作为备用电源使用。在电网有电的前提下，多功能电能表可以由交流线路进行供电。该模块主要通过单片机串行接口来读取电能计量芯片上的放电参数，对电量脉冲进行累计，保存电量数据。在电能计量模块中，首先单片机利用SPI口针对电能计量芯进行初始化、采样存储等操作，通过对计量芯片的读写完成了对计量芯片的读出及写入操作。所有计量芯片操作都是利用芯片存储器来完成的，如果需要访问寄存器，首先应写通讯寄存器，然后才能针对寄存器数据进行传输。

2.3.智能型电能计量表软件设计

电能表软件程序由主程序、电表自检及数据存储等模块组成，利用主程序、中断方式对子程序进行调用，使系统整体功能得到实现。其中主程序主要用到启动、自检及系统初始化时段中，利用LCD来显示时间与电量。电量处理模块主要用来读取计量芯片的无功功率、有功功率和功率因素等数据，并对其进行相应处理。键盘中断模块主要用来对按键中断进行处理，并进行相应的参数设置等。LCD显示模块主要用来显示LCD字段，利用LCD显示屏还可以显示出无功功率和有功功率等参数。数据通信模块主要结合通信违规等要求来实现和智能网关相关的数据通信。

2.4.系统软件主要程序设计

多功能电能表控制程序主要由主程序及被它调用的各种子程序构成，其中一部分为中断服务子程序，这些子程序由内部定期或者外部中断信号启动来执行。主程序的工作是LCD显示更新、判断是否有按键输入设置参数等部分构成，其中，系统初始化主要实现对单片机定时器、存储器等进行设置，完成设置以后系统会进入到自检模块中，检查工作情况是否存在异常，如果发现异常情况应该进行相应的处理，自检模块没有异常的情况下，进入到电量处理模块中，这一模块主要对电能计量芯片读取过的芯片电量信息进行处理，并将电量保存在存储模块中，通过LCD进行显示。

三、结论

综上所述，智能型电能计量表的应用对于电力资源的高效管理来说起着非常重要的作用，伴随着科学技术水平的高速提升，电能计量表对功能的需求也越来越高，这对设计工作提出了一定的难度，因此，这要求相关的技术人员需要积极采取必要的措施，在确保电能计量表基本功能的前提下，实现对其功能的有效拓展，进一步完善其功能，使其能够更好地满足社会的使用需求。

参考文献：

[1]孙业栋电能计量设备立体库房仓储管理系统的设计与应用[J]-《河北电力技术》-2016（07）

[2]袁玮光智能型电能计量表原理及展望探究[J]-《中国战略新兴产业》-2016（09）