单相远程预付费智能电能表的设计探究与选型

0引言
单相远程费控智能电能表是目前新型的一种电能表它的工作原理主要是将要被测定的交流电压和交流电流在通过很高精度的采集样本以后便会将其传输到专用的电能计量片上面同时运用相对应的数字化处理方法，把采集样本变成和相关功率是正比关系的脉冲信号用此方法，可以为脉冲输出提供便利，当其输出以后智能电能表的微处理器就会把所有的信号根据句具体的时段做出对应地分时累计，从而能够获取不同时段的电量和电量 EEPROM将会把所有的结果保存，同时进行数据显示和完成远程上位机的通讯功能。
 
1 单相远程费控智能电能表应该具备的功能
1.1应具备计量功能  
计量功能是单相远程电能表主要的功能之一除要具备正方向的功能电能的计量还要具备反方向功能电能的计量，并且还要实现大量储存有关数据信息并把这些信息按照一定标准进行组合的功能。
1.2 应具备费控功能  
智能电能表的费控功能一般用本地费控和远程费控两种方法实现本地费控通过CP卡和射频卡一些固定的介质实现远程费控通过运用载波以及RS485一些虚拟的介质或者是远程售电系统实现。
1.3 应具备费率、时段还有电价功能 
智能电能表一般自身都具备两套费率时段表在起初约定好的时间，可以实现自动转换同时，这两套费率都可以对四单独的费率实现支持。
1.4 应具备安全认证加密功能售电
管理系统在通过运用IC卡的基础上，可以实现对智能电能表的相对应的参数设置、电费存储、数据信息还有向下发出远程控制指令可是在实现这些过程时，一定要有密码验证或者是ESAM模块的安全认证，运用这种方法，就能够很好地保证信息输出的安全。
1.5 应具备记录事件和冻结的功能 
智能电能表应具备记录和冻结事件的功能，以实现对电能表清零的具体时间和大量信息的准确记录。
1.6应具备报警和显示的功能智能
电能表的报警功能就是指如果有特殊状况发生，LCD可以立刻显示出警告显同时背光灯会裂立刻发亮智能电能表的显示功能指的就是可以显示目前的余额每个时间段的电能总数电流以及电压等。
 
2 单相远程费控智能电能表的设计方法研究
2.1 电能的计量
1）计量瞬时功率每当电源U(T)对负载实行供电功能时在负载中就有电流IT)经过，在某一个时间T把电源作用在负载的功率称之为瞬时功率其可由以下计算得出。
P(T)=U(T)xI(T)  (1)
相对于正弦电路而言
U(T)=Um sin(wt)  (2)
I(T)=Im sin(wt-q)  (3)
在上面的式子中，q表示的是电压和电流之间的信号的相位差因此，可以得知，正弦电路中的瞬时功率是：P(T)Um Im sin(wt)x sin(wt-q)=Ulcosq-UIcos(2wt-q)  (4）
   2）有功功率、无功功率、视在功率计量有功概率指的是每一个周期内所有瞬时功率积分的平均数值在正线电路中让可以用以下公式出来：P=1/Tp(t)dt=1/TUl[cosq-cos(2wt-q）dt=UIcosq (5)
智能表的有功功率经常也就是平均功率具体来讲就是电能作用在做工面时所耗损的功率同时也反映电阻耗损的那些功率电源不仅要提供非负载有功功率同时也要提供另外的一个额外功率,所提供额外功率一般不做功因此把它成为无功功率在正弦电路中它的定义以用下面的公式表示:Q=UIsinq（6）视在功率就是指单口两面电压和电流的数值乘积它的定义表示为：S=UI（7）
3）电能功率的计算要实现对有功概率的计算，首先把电压和电流做乘法运算，得出瞬时功率其次依据公式(4)用积分进行平均计算把这个计算过程可以等同为一个低通滤波电路然后把功率和频率进行转换，同时输出脉冲信号，做出功率的累计。
2.2 设计智能电能表的系统硬件
在具体进行单相远程费控智能电能表的硬件系统设计时，主要运用模块化的方法实现硬件系统设计主要有：输出信号采样、电能表电能计量、微控制器的设计、设计液晶显示屏、红外通信装置、脉冲信号安全运行功能、PS485通信接口设计、智能电能表电源设计和电源存储等整体的电能表系统中控制中心是微处理器。
2.3 设计智能电能表的系统软件
1）股设计系统软件主程序软件程序的主要作用是控制各微控制器，同时通过协调和控制每个不同的电路模块，使其达到自身的功能主要有：电能表总量的分时计量、设计不同用户用电信息的储存和显示等。
2）计系统软件的初始化程序包括有：存储器、指令系统和定时器等。
3)设计数据储存程序。主要借助 EEPROM实现数据储存程序的设计。
 
3安科瑞AcrelCloud-3200预付费水电云平台
3.1 系统方案
系统为B/S架构，主要包括前端管理网站和后台集抄服务，配合公司的预付费电表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用户计量箱ADF300L系列，实现电能计量和电费管理等功能。另外可以选配远传阀控水表组成水电一体预付费系统，达到先交费后用水的目的，剩余水量用完自动关阀。
 

 
3.2 系统功能
AcrelCloud-3200预付费水电云平台由云平台-网关-预付费电能表组成，通过通信网络完成系统到表的充值、查询、监控、控制及短信报警等功能。
   本系统适用于一些大集团和大物业，往往需要将多个物业环境、分散于各地的物业集中式收费和管理，面临着数据公网传输，财务操作分散，在线支付，总部财务扎口等复杂的需求。

 
远程集中抄表：抄表信息通过网关实时上传到云平台，快速便捷，免去人工抄表 。

水表预付费:可是查看某区域水表的实时状态信息，并可以进行单表或批量设置水价控阀等操作。

远程售电:财务集中管理，电量实时下发，并比对充值次数防止作弊，方便快捷。
 
 

 
能耗分析:用户和管理员都可查询预付费表或管控表每天的用能状况；可提供能耗分析+财务轨迹一体式综合管理报表，包含用户表的能耗、财务数据、能耗和财务的期初期末值等数据。

在线支付:商户可以通过小程序或者微信公众号实现在线自助充值水电费，也可以实时关注商铺用水用电情况。

短信提醒:金额不足或金额欠费提醒、电表充值到账提醒，都可及时短信通知商户。
 
 
远程控制:可对任意一块电表执行远程拉闸或保电等一系列远程控制操作，方便管理。
 
 
3.3 产品选型


4结束语
本文介绍的单相远程费控智能电能表是根据标准设计的，从电能的计量方法和硬件系统以及软件系统方面做出了分析该电能表可以有效把电能计量售费管理，用电过程管理等集于一体。
 
【参考文献】
[1]刘静.单相远程费控智能电能表的设计探究.
[2]刘诗笺.单相智能费控电能表的设计与实现[J].福建电脑，2014,22(10):153-:54,166.
[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06
 
作者简介：王蒙蒙，女，现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要从事宿舍安全用电研究发展。