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智能电表及其应用

2020-09-12 15:42

  智能电表及其应用_电力/水利_工程科技_专业资料。第八章 智能式电能表 第一节 智能式电能表 第二节 单相智能式电能表 第三节 三相智能式电能表 第四节 智能电能表的应用 传统机械表 智能电表 背景资料 ? 统一坚强智能电网建设的战略目标

  第八章 智能式电能表 第一节 智能式电能表 第二节 单相智能式电能表 第三节 三相智能式电能表 第四节 智能电能表的应用 传统机械表 智能电表 背景资料 ? 统一坚强智能电网建设的战略目标 ? 国网公司“集团化运作、集约化发展、精益化 管理、标准化建设”的管理要求 ? 智能电网 “信息化、数字化、自动化、互动化 ”的建设要求 ? “计量、抄收和收费标准化建设研究”项目 ? 电能表互联、互通,满足电能信息采集需要 智能表的特点 ? 统一规格尺寸,方便自动检表 ? 减少电流的规格等级,去掉了3A、15A,30A这样的规格 ? 单相表全为费控表,费控分负荷开关内置与外置 ? 脉冲常数参考Imax,而不是参考Ib ? 所有表都有电压、电流、功率、功率因数等监测参数 ? 通讯模块采用可插拔方式,不影响计量,方便升级更换, 为技术改进提供了方便之路 ? 统一的通讯协议、通讯接口,各厂家的掌机程序或通讯软 件可通用 ? 增加了阶梯电价功能 预付费电能表工作流程 用户申 请开户 填写资料 并缴费 装表,开户卡 插表启用电表 电力公司交 卡给用户 插购电卡 恢复用电 余额不足 断电告警 余额不足 断电 余额不足 告警显示 正常 用电 持卡购电 补卡购电 购电卡插 表,充值 智能电表的表型 电能表 接线方式 智能电表 费控 DDZY****C-Z 通讯方式 费控介质 4位注册号 ? 单相费控智能电表 – 2级单相本地费控电能表 DDZY411C、 DDZY411S – 2级单相本地费控电能表(载波)DDZY411C-Z、 DDZY411S-Z – 2级单相远程费控电能表 DDZY411 – 2级单相远程费控电能表(载波) DDZY411-Z 单相费控表一般采用内置继电器作为负荷控制开关 单相远程费控智能电 能表(载波)无此IC卡 口,其它与此一致 智能电表的表型 ? 三相智能电表(无费控功能) – 0.2S级三相智能电能表 – 0.5S级三相智能电能表 – 1级三相智能电能表 三相三线 三相四线 智能电表的表型 ? 三相费控智能表 – 0.5S级三相费控智能电能表(无线级三相费控智能电能表(无线C-G ? DSZY411S-G、DTZY411S-G – 1级三相费控智能电能表(载波) ? DSZY411-Z、DTZY411-Z ? DSZY411C-Z、DTZY411C-Z ? DSZY411S-Z、DTZY411S-Z 60A以下 可采用内 置负荷开 关,60A 以上必须 采用外置 负荷开关 无线模块 载波模块 电压电流的接入 ? 单相表: – 电压: 220V – 电流:1.5A、5A、10A、20A ? 0.2S、0.5S级三相表: – 电压:3*100V 、3*57.7/100V – 电流:0.3A、1.5A,1A(0.2S) ? 1级三相表 – 电压:3*220/380V、3*57.7/100V、3*100V – 电流:1.5A、5A、10A、20A 标准 ? Q/GDW 205-2008《电能计量器具条码》 ? Q/GDW 354-2009《智能电能表功能规范》 ? Q/GDW 355-2009《单相智能电能表型式规范》 ? Q/GDW 356-2009《三相智能电能表型式规范》 ? Q/GDW 357-2009《0.2S级三相智能电能表技术规范》 ? Q/GDW 358-2009《0.5S级三相智能电能表技术规范》 ? Q/GDW 359-2009《0.5S级三相费控智能电能表(无线)技术规范》 ? Q/GDW 360-2009《1级三相费控智能电能表(无线)技术规范》 ? Q/GDW 361-2009《1级三相费控智能电能表(载波) 技术规范 》 ? Q/GDW 362-2009《1级三相费控智能电能表技术规范》 ? Q/GDW 363-2009《1级三相智能电能表技术规范》 ? Q/GDW 364-2009《单相智能电能表技术规范》 ? Q/GDW 365-2009《智能电能表信息交换安全认证技术规范》 什么叫智能电表? ? 智能电表就是通过RS485数据传输、终端计算机 软件管理能进行远程控制的计量电量的计量设备 。能无费自动断电、定时断送电、学生公寓恶性 负载识别等功能。 ? 智能电表外观虽与普通电表相差无几,却具有强 大的数据记录和储存功能,能实现客户信息全时 段全方位采集。与以往电能表相比,智能电表新 增了计量信息管理、用电信息管理、电费记账、 用电量监控等新功能。其中,强大的负荷曲线功 能,对普通的居民用户来说,能提供两个月以上 、间隔不超过15分钟的负荷记录,以指导用户自 行规划和控制电费支出,最大程度节省电费。 第一节 智能式电能表的功能 一、智能式电能表 1.智能电能表作用 为了实现电能计量自动化,出现智能式电能表,目的 是为了电能表数据采集。 2.分类 (1)脉冲电能表:它是能输出与转盘转数成正比的脉冲串 的电能表。按其输出脉冲的实现方式可分为电压型脉冲 电能表和电流环型脉冲电能表两类。 (2)智能电能表:它是通过串行口,以编码方式进行远方 通信的。因为它传输的不是脉冲信号,所以准确、可靠。 按智能电能表的输出接口通信方式的不同,可分为低压 配电线接口型两种类型。 第一节 智能式电能表的功能 二、智能式电能表的功能 (1)计量功能:具有正向、反向有功电能量和四象限无 功电能量计量功能,同时包括累计计量和实时计量 两类功能。 (2)费率和时段功能:利用经济杠杆,使用电的峰值和 谷值的电价有所差别,至少可设置尖、峰、平、谷 四个费率,改善用电质量和经济效益。 (3)最大需量计量: (4)测量功能:可测量各分相的有功功率、无功功率、 功率因数、分相电压、分相(含零线)电流、如何破ag真人百家,频率 等运行参数。 第一节 智能式电能表的功能 (5)数据显示功能:智能式电能表对于电量数据 的显示有两种方式:循环显示和固定显示。显示内 容可通过编程进行设置,且具有停电后唤醒显示的 功能。 (6)通信功能:通信信道物理层必须独立,任意 一条通信信道的损坏都不得影响其他信道正常工作 ;当有重要事件发生时,宜支持主动上报。 ? 此外,智能电能表还具有事件记录功能、停电抄表功能、 安全保护功能、时钟功能、冻结功能、清零功能、报警功 能辅助电源功能等多种功能。 DDS208-A型单相简单电子式电能表-计度器型 功能概述: DDS208-A型单相电子式电能表能精确地计 量单相有功总电能,反向电能计入总电能。 电能表采用防磁止逆计度器显示当前电能。 可用于计量频率为50Hz单相交流有功电能。 电能表采用专用大规模集成电路作为核心器 件,具有外围元件少、结构简单、可靠性高 并具有真正防窃电、高倍过载、高精度、高 稳定性、低功耗、长寿命等优点。 产品特点: 该产品性能指标符合国标GB/T17215-2002 1、计量单相有功总电能; 《1级和2级静止式交流有功电能表》要求 2、反向电能计入总电能; 3、计度器显示总有功电能示数; 4、计度器具备防强磁,止逆功能,有效防止窃电行为。 5、可选配RS485通讯接口。 6、可选通断电功能 DDS208-A型单相电子式电能表-液晶型 产品概述: DDS208-A型单相电子式电能表能精 确地计量单相有功总电能,反向电 能计入总电能。电能表采用LCD显 示当前电能。可用于计量频率为 50Hz单相交流有功电能。电能表采 用专用大规模集成电路作为核心器 件,具有外围元件少、结构简单、 可靠性高并具有真正防窃电、高倍 过载、高精度、高稳定性、低功耗、 功能描述: 长寿命等优点。 1、计量单相有功总累计电能; 2、反向电能计入总累计电能; 3、高质量液晶显示,可选择背光功能 4、软时钟功能和结算功能可选择,可实现最近12个月结算电量记录和最近10天零点的冻结数据。 5、具备RS485通讯接口和远红外通讯接口 6、可选通断电功能 工作原理框图 液晶显示 I 计量芯片 U 电源 MCU 红外通讯 RS485通讯 存储器 内部芯片介绍 ? MCU:瑞萨公司的超低功耗高性能16位单片机 R5R0C002(ROM:16K,RAM:1K,2个8位定时器,1个16 位定时器,2个串口) ? 计量芯片:ADI公司的高可靠性专用计量芯片ADE7755 ? 液晶:农网新液晶 ? 液晶驱动:ROHM(9792) ? RS485:MAXIM公司的(MAX3085EESA) ? 存储器:EEPROM存储器AT24C04 DDZY208型单相费控智能电能表 功能说明: DDZY208型单相费控智能电能表能够精确地计量正向有功 电能、反向有功电能,且可以实现分时计费的功能。电能 表采用液晶显示,具有红外和RS485通讯接口,并可根据 用户的用电情况,进行通断电控制。同时它采用高安全性 的接触式CPU卡,并内置ESAM安全模块,可以实现本地 费控功能。本仪表为采用先进的超低功耗大规模集成电路 技术及SMT工艺制造的高新技术产品,关键元器件选用国 际知名品牌的长寿命器件,提高了产品的可靠性和使用寿 命。 产品特点: § 具有正向、反向有功电能量计量功能,并可以据此设置组合有功电能量。 § 具有分时计量功能。 § 支持日冻结、月冻结、整点冻结、定时冻结、瞬时冻结、约定冻结多种冻结方式。 § 能够精确测量电压、电流、有功功率、功率因数、频率。 § 费率和时段:支持尖、峰、平、谷四费率;全年最多可设6个时区;24小时内最多可设12个时段;支持公休日的设置;节假日 最多可设14个;具有两套可以任意编程的费率和时段,并可在设定的时间点启用另一套费率和时段。 § 阶梯:最多可划分四级阶梯;具有两套阶梯值和阶梯电价,并可在设置时间点启用另一套阶梯值和阶梯电价;支持分时和阶梯 相互结合。 § 具备2路独立的红外和 RS485通讯接口,通讯规约符合DL/T645-2007及其备案文件。 § 支持本地费控功能:当用户欠费时电能表自动跳闸,给用户断电;当用户通过CPU卡充值后,电能表允许用户合闸,由用户人 工恢复供电。 § 支持远程控制功能:由远程发送跳合闸命令,对用户进行通断电控制,远程控制优先级高于本地。 § 事件记录:分别记录最近10次编程、校时、开表盖、跳闸、合闸、事件清零、电表清零、充值的相关数据 结构功能框图 校表台 光电采集器 手持红外终端 ? 红外手持抄表器 。通过红外进行 电表出厂前的预 设,抄表,设置 电表参数。 第二节 单相智能式电能表 1.单相智能式电能表的系统结构及原理 (1)结构 适应远程自动 抄表功能的智能电 能表主要包括:电 功率表计量模块、 数据通信模块和中 心控制单元CPU, 外围模块包括稳压 电路模块、存储器 模块、数码显示模 块和故障保护模块。 系统总结构简图如 图所示 第二节 单相智能式电能表 (2)原理 电网进户线V 的两种直流工作电源,以满足系统中不同集成电路的需要。 同时AD7751开始电功率计量,产生一个与实功率信息成正 比的频率,输入到AT89C52进行脉冲计数,再通过专用 modem芯片ST7537 将功率信息以电力载波方式送回电网来 实现远程抄表,并驱动数码管显示功率读数。其功率信息 存放于外部存储器M93C46中以防掉电后数据丢失。系统故 障保护部分由光耦MOC3063和电磁继电器组成,当AT89C52 因故停止工作时,电磁继电器自动切断电源,保证电能表 不会出现漏计电量现象。 外存 数据通信 功率计量 第二节 单相智能式电能表 智能电能表硬件设计电气原理图如图8-3所示 主要的结构包括: (1)中心控制单元CPU; (2)外围电路,如存储单元和系统故障保护部 分等; (3)功率计量(AD7751); (4)数据通信(ST7537)。 第二节 单相智能式电能表 3.单相智能电能表软件设计 控制软件的设计由主程序和中断程序组成, 软件流程图如图8-4和图8-5所示 第三节 三相智能式电能表 1.三相智能式电能表的系统结构及原理 第三节 三相智能式电能表 三相智能式电能表以AT89S51单片机为核心控制芯片, 通过电能计量芯片CS5460A对电网A、B、C三相的 电压、电流和功率有效值进行测量。电网电压经 过电压互感器转换,输入到CS5460A的电压通道输 入脚,电网电流经过电流互感器转换,输入到芯 片的电流通道输入脚。CS5460A将转换后得到的信 号进行数字处理并计算得到电网电压、电流、功 率等数据,再通过一个SPI口与单片机进行通信, 将得到的数据传输到单片机进行处理,如计算视 在功率、有功功率、功率因数等。 第三节 三相智能式电能表 2.单相智能电能表的硬件设计 主要的结构包括: (1)中心控制单元CPU; (2)功率计量(CS5460A); (3)系统保护电路,如电压、电流信号通道的浪涌保护。 第三节 三相智能式电能表 3.三相智能电能表软件设计 本系统的软件设计编程主要有: CS5460A芯片的初始化,AT89S51 对A/D转换数据的处理,人机界面的 编程,软件看门狗及EEPROM的读 写集。 第四节 智能式电能表的应用 1.智能式电能表在智能电网中的作用 (1)优化新能源用电秩序; (2)优化分布式能源配置; (3)提高负荷预测的准确度 (4)提供故障分析依据 (5)智能化需求侧管理 (6)促进智能用电新技术的发展 第四节 智能式电能表的应用 2.智能电能表的功能应用 (1)结算和账务 (2)配网状态估计 (3)电能质量和供电可靠性监控 (4)负荷分析、建模和预测 (5)电力需求侧响应 (6)能效监控和管理 (7)用户能源管理 (8)节能 (9)智能家庭 (10)预防维护和故障分析 (11)负荷远程控制 第四节 智能式电能表的应用 3.智能式电能表的应用实例 智能式电能表具有十分广泛的应用,不同的场合应合 理选用智能式电能表。 (1)住宅中的选用 (2)集体宿舍楼中的选用 (3)商场、店面、办公楼等场所的选用