一表多卡式单相电能表的设计与应用

康彩琴，张 涛，张 隽

（太原供电分公司，山西 太原 030001）

随着电力市场的不断变化，以往先用电后付费的营销模式已经不再适合现有的市场，卡式电能表的推出正适应了改革的需求。卡式电能表的推出不仅实现了先付费后用电的营销模式，更为用户提供多种用电方案提供了手段。本文着重讨论了一卡多表式单相在设计和应用两方面的具体问题。

1 卡式电能表简介

卡式电能表因为其独特的优势有着较为广泛的使用应用。卡式电能表按照使用场合来分可分为两大类，一类是专用卡式电能表。简单地讲就是一表一卡，即每个用户单独使用一只电表，各个用户之间不能通用。每个电表只识别一个购电卡，同时每个购电卡也只能在一只电能表上使用。第二类是公用卡式电能表。也就是一卡多表或者讲一表多卡。其最大的特点是多个用户共有一个电表或者一个用户使用多个电表，并且每个电表对每个用户进行单独计量收费。一表多卡式单相电能表作为卡式电能表的一个分支也在越来越多的场合下使用。小区公共活动室照明就是其一个较成功的例子。它不仅解决了收电费难的问题，而且又杜绝了以往小区公共活动室无人管理电费严重难收的现象。

2 使用情况分析

一表多卡单相电能表因其特定的使用环境，使其他与专用卡式电能表存在很多差别。

电能表由于安装环境、使用环境的不同，对电能表也有特殊的要求，主要有以下两个问题：

（1）使用频繁。一表多卡式单相电能表一般均为多个用户使用，使用的频率较高。例如：某小区公共活动室，每天的使用次数相当多，其关键部件如卡座等可能是专用插卡电表使用次数的几百倍。

（2）维护困难。一表多卡式单相电能表的安装地点分散，给维护工作带来很大的不便。用时给电表在抗攻击和防窃电方面提出了新的要求。由于维护工作困难，对电表的可靠性和稳定性也有着严格的要求。

3 设计要点

针对上述使用特点，一表多卡式单相电能表的设计上应优先考虑针对使用的设计方案。设计时要重点对以下几点多加考虑。

（1）对电表的印刷电路板采三防工艺处理。关键元器件采用高质量的产品。对于易磨损的卡座等器件要使用寿命长的产品品牌，同时卡座上要有防止人为攻击的措施。如果有可能的话，可选用非接触卡,如射频卡，从根本上解决磨损问题。

（2）由于一表多卡式单相电能表的使用频率高，出现故障的可能性也相对较高。电能表应能在出现异常的情况下保护故障现场，记录出现故障时的现场数据，以便在调查故障原因时提供参考。同时电能表还应及时转入禁止使用状态，强制管理人员维修或更换，防止更大的损失。

4 设计实例

根据一表多卡式单相电能表的设计要点，介绍一种设计方案，该方案主要是面向小区公共活动室而设计的，而且目前已经在一些小区批量使用，并经过了实用考验。图1是电表的组成框图。

该方案采用数据计量芯片作为电表的计量部分，采用飞思卡尔半导体公司的新型主控芯片作为主处理，采用非接触卡作为购电卡，整个方案简单实用。本方案的核心是新型主控芯片，它是飞思卡尔半导体公司(原摩托罗拉半导体公司)比较成熟的一款单片机，在以往多种电能表的设计方案中已有应用。

该芯片不仅配置较好，性能稳定可靠，而且价格适中，在电能表价格越来越低的趋势下，比较适合用于卡式电能表，而且它可以实现在线编程，对于以后软件升级，增加功能提供方便的手段。

本方案的计量部分采用数字计量芯片是美国AD公司的单相数字计量芯片，抗干扰好，且计量准确稳定。

本表采用双显示输出，即采用LED屏加计度器显示的模式。计度器显示总电量，LED屏显示剩余电量及其他提示信息。存贮器采用MICROCHIP的EEPROM，保存设置参数及运行记录。控制输出部分采用普通继电器，并且有限流保护。

本方案的一个亮点是采用非接触卡的方式进行工作。由于一表多卡电能表要频繁使用，特别是活动多时频繁地输电取电，卡座极易磨损，造成接触不良，影响到电表正常使用。而采用非接触卡就没有此类情况发生。本方案中采用高速射频卡，读写速度相当快，避免因抖动造成读写不成功的现象。

在其他硬件设计上，一表多卡式单相电能表与普通一表一卡单相电能表没有什么太大的区别。而在软件方面，该表还有着自己的特色。该方案电表的功能有：①计量有功电能并存贮，反向电能也能存贮并计入正向电量。②独占工作模式，电表中有用户剩余电量数据时，禁止其他用户使用，避免用户之间产生误会。③划区功能，电表可设定某个区域的使用范围，超出范围的用户不允许使用电表。④表记故障报警功能，可通过介质操作解除，故障内容可查询。⑤停用功能，当电表在某些情况下禁止使用时，如需要维护或遇到攻击不能恢复正常运行等情况下，可将电表设为停用状态，不接受任何购电卡，事后可恢复继续使用。

5 运行经验

一表多卡式单相电能表与一表一卡的专用电能表相比，使用范围及使用数量上均要小得多，因此及时总结经验教训显得尤为重要。为此根据客户的使用情况对此类电表进行了一些总结：

（1）管理极为重要。管理包括两个方面，一个是售电系统的管理，另一个是电表的管理。售电系统的管理包括对售电人员的设置，口令保护；对售电程序的规定及监控；对售电时间及售电地点的监管；用户资料的管理等方面。同时要有完备的规章制度对所有售电相关的活动进行规范，防止私电、人情电的发生。对电表的管理要做到档案齐备、定时巡察、专人管理等。档案齐备是指对现场使用的电表要有案可查，胸中有数，防止出现电表不受控状态。定时对所有在用电表进行巡察，及时发现问题、及时处理，降低因为发现故障晚而导致损失扩大的情况发生。专人管理是指每个电表均应有专人负责电表的运行维护工作，专人可以是供电营业站的抄表员，也可以是小区居民推选出的代表，保证电表的正常使用。

（2）电能表的电磁兼容性能要好。电表的计量不应因受到干扰而改变，由于电表的使用环境较复杂，电表因受干扰而计量不准的现象时有发生，因而造成了线损大的情况严重。

（3）要具备保护功能。保护功能包括电表的自我保护和对负载设备的保护。

自我保护一方面指防止恶意攻击，恶意用电，另一方面是指当电表出现故障的情况下及时告警提示并停止继续使用，防止故障扩大。对负载设备的保护是指当电源不正常时停止供电，保护负载设备，防止因此损坏。如电表后接精密用电设备，当电压过高时均容易损坏，电表如果能在上述情况下保护，会减少用户损失。

6 结束语

一表多卡式单相电能表由于其能够在特殊的情况下使用，并且方便供电部门和用户，受到了各方的欢迎。对于供电方，它解决了收费难的问题，同时提高了服务质量，制止了乱加价的发生，促进用电营业走向科学化、现代化、规范化管理轨道。对于用户而言，采用一表多卡电能表使用方便，可根据自己的需要交费购电和使用，减轻了负担，没有了中间环节的收费，实现了明明白白消费。一表多卡电表因其优点一定会从小区公共活动场地走向更广阔的应用领域。