刍议智能电表的应用优势及其开发

摘要：随着网络信息技术的发展，对我国的经济发展方式产生了直接的影响。智能电网、电力系统自动化和智能化创建正在逐步推进，在创建国家电网智能化的过程中，智能电表获得了广阔的市场空间和发展空间。文章介绍了智能电表的应用优势和前景开发，仅供参考。

关键词：智能电表；应用优势；电表开发；智能电网；电力系统；智能化

中图分类号：TM933 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）36-0090-02

1 智能电表概述

1.1 智能电表的概念

作为新技术开发的智能产品，智能电表能够完成用户和智能电网的联系功能，不仅具有人机交互功能，还具备电能量计量基本功能、信息传递功能和远程状态监控功能，还能够装配多类型用电购电卡，特别适合用户网上交电费以及充值等很多活动。其所拥有的各种功能，方便了电力公司的运营和用户的日常生活，很大程度上减少了人力资源的使用，完成了智能化应用，方便了电网管理，完全可以走可持续发展道路。对于智能电网的特点以及概念，一般智能电网是利用“三遥”技术以及网络信息，然后在电网主线上结合集成信号收集、转换、传输的部件，修复自我漏洞，精准确定漏洞位置的，有经济安全等优势的一种先进供电系统。

1.2 电能表的种类

根据我国目前的智能电网现状，一般可把智能电表分成两种：一种是全电子电表，另一种是机电一体化电表。

2 应用智能电表的优势

作为一种环保节能电表，智能电表是从网络技术这种前沿的技术应运而生，且其拥有了很多方面的

优点：

2.1 安全系数高

设计师在制造以及设计时，对智能电表使用了安全系数高以及过载范围较宽的材料和量程，确保了在反常高压以及反常低压条件下智能电表可正常操作。目前广泛使用量程是10倍率以上的全电子电表，在40～100Hz范围内的工作频率都能正常运行，很大程度上补偿了传统电表量程窄且工频小的毛病。相比于这两个功能优点，发现智能电表相对于传统感应式电表其安全系数

更高。

2.2 计量精度高

相比于普通的机械计量，智能电表有更准确的计量级数方式，同时不会产生机械磨损以及金属疲劳造成电表读数不对的问题。大部分实践表明，如果运行超过5年，一般传统感应式电表的准确度会超过误差允许范围；然而对于智能电表，比如2.0级全电子智能电表误差允许值是±2%，且不可很久维持其计量准确度，但是全电子电表的误差允许值更小，而且其稳定性能更好，可持久确保计量的精确度。

2.3 能耗低

能耗低是新型智能电表最大的特点，它是把电流和电压转换成电子脉冲来计量的一种方式，使得能耗能大大降低，经相关数据显示，每块智能电表平均能耗大约处于0.6～0.7W之间，况且我国目前房地产处于快速发展时期，同一楼层也可共用集成式的智能电能表，所以同一楼层的用户可分别计量自家电能，这样便捷了管理，且多用户智能集成电表的耗能一般平均为1.7W左右，大大节省了能源。

2.4 功能齐全

智能采集器能够不断计量用户的用电规律以及用电大小，而智能远传表会把用户的用电量以及用电情况的信息完成传送功能，智能转换器却是把电压和电流转换成电子脉冲信号再进行计量，然后传达信号。综合利用这几个系统，能够完成防窃电、远程抄表、远距离断送电、设定不同电价等相关功能。

2.5 节约资源

对于智能式电子电能表来说，对金属材料的要求较小且采用的电子材料的集成化程度较高，能在很大程度上节省能源。

3 智能电表的开发

作为一种高级测量仪表，智能电表集合了现代通信、电能计量以及计算机三大技术，其计量设计必须符合分布式能源的互动通信、承受能力和接入等各种条件。同时智能电表具有很多功能：双向通信；电能计量；时段和费率；控制以及预付费等。

3.1 总体设计及工作原理

变比是2000/1的电流互感器用在电流采样模块里，而电压采样模块一般采用变比是1/1的电压互感器，通过取样电阻来进行信号的采样，改变后的信号是通过差模电压的方式来接入到计量芯片里，利用芯片进行转化后将电能信号、电流、电压、功率传达单片机，于是累计瞬间电能，这样就可获得累计电能，结果显示在LCD显示器上，且可利用上位机进行控制实现计费模式。某段时间内用电仪器从电源得到的能量流即物理学上所表示的电能；瞬时间元件所吸收的功率就是瞬时功率。对用电仪器一段时间的瞬时功率作积分得到的数据就是此段时间所使用的有功功率。

3.2 硬件设计

对于总的硬件结构而言，大电压和电流信号一直到小电压电流信号的转化是由电流电压互感器来完成。RS232接口属于通信模块，它的作用是帮助完成上位机来手持抄表、控制抄表等相关功能；PCF8583模块给硬件系统一个确切的数据，来辅助实现智能表的分时计量；FM24C2是存储器模块，它用来存储用户的用电量，可在断电条件储存相关数据；MSP430F149控制模块属于中央控制元件。

3.2.1 MSP430F149模块。用MSP430F149单片机模块来作为系统主控制器，此单片机模块具有超低功耗的特点。其包含活动、待机和掉电这三种低功耗模式，还包括五种省电模式，此模块具有开机反应时间短，且模块内部还有抗干扰能力强和ESD保护等相关特征。依赖其功耗低以及可靠高的特性的MSP430模块单片机，其通常被应用在电子产品方面的开发。

3.2.2 前端调理电路。系统一般在电压电流的电路里采用互感器接入法，利用电流型互感器把电压信号转化成电流信号，然后通过电阻转变成电压信号，且通过电流互感器得到电流信号，通过电阻转化成电压信号。通常电压模块使用的电压互感器变比是1/1，然而电流模块却使用变比是2000/1的电流互感器。

3.3 软件设计

通常由数据保存、中断服务、LCD显示驱动和初始化这些程序构成了整个系统软件。一般主程序通过中断方式或者直接调用方式来进行子程序调用，最后实现系统的整体功能。

脉冲收集程序属于电能表最重要的功能。其收集到的值通常存储在脉冲计量模块里，一般在中断程序中，CS5460模块收集电能的程序是：确定是否存在中断现象，如果发现有中断现象，那么可以读取电流、无功功率、电压、有功功率等相关数值。通常CS5460模块的读写步骤是：先读出能量寄存器的数据，然后读取电流有效值寄存器的数据，接着读取电压有效值寄存器，结果读取状态寄存器的数据，再回头写状态寄存器。对于CS5460模块而言其初始化步骤是：先复位CS5460，给其复位脚传达复位脉冲，且保持脉冲值超过10ms，然后写同步控制命令字，接着读出校准值，同时将读出的数值值入对准的校准寄存器，接着写控制寄存器，设置相关参数，接着清净状态寄存器，然后启动CS5460模块进行转化，最后读出CS5460模块的AD转换值。

4 结语

如今人们对智能电表的使用越来越广泛，它在应用方面的优势不仅得到了肯定和认可，生产也逐渐得到完善。如今智能电网建设的快速发展必能掀起一个新的智能电表的研究和推广热潮。然而新材料、新工艺、新技术的使用必将大大提高国内表计设施的综合水平，这为我国智能电网的快速发展提供了更强大的技术保障。

参考文献

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[2] 曹方.打造“坚强”的智能电网[J].上海信息化，2010，（1）.

[3] 鲁刚，魏玢，马莉.智能电网建设与电力市场发展

[J].电力系统自动化，2010，34（9）.

作者简介：冯文霞（1980-），女，国网江西省电力公司景德镇供电分公司高级技师，工程师，二级注册计量师，研究方向：电能计量。