智能化费控电能表的设计和应用

余 佳

（内蒙古电力（集团）有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司，内蒙古 呼和浩特 010020）

0 引 言

远程费控电能表是智能电网建设的核心终端。与传统电能表相比，它增加了智能测量与计量、控制用户端电能表、数据可双向传输等功能[1-3]。智能化费控电能表的推广应用，将使智能电网的发展更加高效[4-5]。本文阐述远程费控电能表的关键技术，设计的智能远程费控电能表具有电量计量、分时计量、三相功率测量、自定义费率以及远程控制的功能，并从硬件和软件两方面展开说明。

1 远程费控电能表的基本结构及关键技术

1.1 远程费控电能表的基本结构

远程费控电能表包括液晶显示屏、控制器单元和通信模块等，基本结构如图1所示。

1.2 远程费控电能表关键技术

预付费控制原理是上位机系统将客户预付费信息发送给电能表，电能表接收信息后，根据剩余电量情况控制用电端。它由多个环节协作完成，基本原理与传统电卡计费方式类似，不同之处为远程费控电能表可实现远程智能控制。近几年，智能电网不断升级，远程费控与预购电存在差异。预购电是提前结算，无法实现分时电价。预付费技术用完电费后才进行结算。预付费技术能设置费率，具有报警和控制功能[6]。

图1 远程费控电能表基本结构

2 硬件原理及设计

2.1 远程费控电能表的基本功能

远程费控电能表的基本功能如下。

第一，计量功能。包括测量电压、电流、频率和功率，实现电能分时计量功能，可存储和汇总高峰期、低谷期的数据。

第二，通信功能。将监控、存储数据利用通信技术进行数据通信。

第三，自定义费率功能。可自定义不同费率，针对不同时区、时段、特殊日期等进行设置。

第四，监控功能。实时监控用户的使用负荷，如果负荷大于装置设定的阈值，将发出声光报警信号，提醒管理者，同时具有冻结电量的功能。

第五，记录功能。记录电能表发生断相、超负荷、失压、过压和掉电等异常情况。

2.2 各模块硬件设计

硬件模块主要包括信号处理、计量、控制、外围电路和电源等。信号处理模块负责采样电流、电压数值，确保采样数值满足电能计量芯片对精度的要求。计量模块的硬件设计以计量芯片为核心。以ADE7878计量芯片为例，它是一种三相的高精度、多功能电能计量芯片，具有多功能测量能力和多点通信接口。控制模块和外围电路为远程费控电能表提供控制和交互功能。电源模块为电能表内所有用电元器件提供稳定的电能[7]。

3 远程费控电能表的软件设计

计量程序实现有功功率和无功功率的单独计量。对于有功功率，可实现正向和反向的计量。对于无功功率，可设置为任意四个象限量之和。远程费控电能表的软件程序具备分时电能计量功能。有功功率和无功功率可根据时间段分别累计，存储总、尖、峰、平和谷电能数据。

软件设计电能表的结算时间可在每个月的1号至28号的任意一天。如果发生停电导致电能表错过结算，电能表重新上电后，将自动补全结算日的电能量数据。软件可使用滑差方式计量电量数据，需量周期可选5～60 min，滑差时间为1～5 min[8]。

计量费控程序可选择本地费控和远程费控两种方式。对于本地费控方式，当电能表剩余金额小于装置设定的报警金额时，电能表发出声、光，提醒用电客户充电。如果用户未及时缴费并透支金额，电能表控制负荷开关中断供电。用户续费后，电能表自动扣除透支金额。当剩余金额大于零时，恢复用户供电。远程费控方式电能表主要实现计量功能，计费功能通过远程上位机完成。用户用电量超过充值量时，远程上位机给用户负荷开关发出断电命令。用户充值后，发送合闸命令。

4 远程费控电能表的应用

第一，满足用户需求。它使用户得到缴费主动权，用户可自由安排缴纳电费的时间、地点和次数，不受原有缴费方式的限制，降低用户的缴费成本。

第二，用户预存电费后才能用电，减少缴费时间，降低电费结算安全风险。

第三，供电企业利用远程控制，降低催缴工作量，减少企业经营风险。

5 结 论

远程费控电能表应用前景广阔，控制模式可实现多种功能。通过上位机系统可远程采集电能表的计量数据并精确计费。此外，具备远程控制功能，对欠费用户执行催费、停电、复电等功能。智能化费控电能表能降低管理成本、提升管理效率，使用户用电更加便捷。