與傳統(tǒng)的機械電度表相比，電子電度表能實現(xiàn)記錄用電時間、預(yù)付費、自動讀表三種重要的功能，而且具有精度高、低功耗、低功率因素檢測和精確的有功功率測量和防亂接行為檢測等功能特性。通過本文，你可以進一步深入了解電子電度表如何實現(xiàn)這些功能特性，以及基于單片模擬前端芯片mcp3905/6和閃存微控制器pic18f8490的電子電度表設(shè)計方案。

    配電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計由兩個同等重要的部分構(gòu)成：網(wǎng)絡(luò)的物理布線；測量用電量的電度表系統(tǒng)。電子電度表已經(jīng)成為那些新用戶增長快速的地區(qū)的自然選擇，由于這些地區(qū)沒有沿用下來的機械式電度表，為充分利用電子方案所具備的新功能優(yōu)勢提供了理想的環(huán)境。

    電子電度表的靈活性允許實現(xiàn)過去機械式電度表所做不到的三項重要的計費功能，即記錄用電時間、預(yù)付費、自動讀表。

    記錄用電時間技術(shù)的基礎(chǔ)是電度表具備記錄每天不同時間段的能耗，并針對每個時段采用不同費率的功能。這種功能是電力公司的重要工具，因為它有助于鼓勵用戶每天合理地使用電力、平衡能耗并降低用電高峰，從而優(yōu)化整個電網(wǎng)的使用。

    圖1：mcp3905/6 與pic18f8490微控制配合用于lcd顯示和 amr功能。

    預(yù)付費技術(shù)要求電度表實際控制供電，只要證明客戶提供的付款(通過磁卡、智能卡和其它技術(shù))嚴格達到授信額度的要求。顯然，電力公司因免去了現(xiàn)金的征收成本而獲益匪淺。

    為了執(zhí)行記錄用電時間和/或預(yù)付費功能，電子電度表采用時鐘和日歷精確地跟蹤用電時間，如一天的每一個小時和一周的每一天(周末通常都不是用電高峰期)。

    自動讀表(amr)技術(shù)指的是電度表利用專用線路和/或現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施將讀數(shù)傳送到全自動計費和通信中心的技術(shù)。目前，在各地區(qū)實現(xiàn)amr的技術(shù)有如下幾種，包括：短距離rf應(yīng)用，zigbee協(xié)議開始成為重要的競爭技術(shù)；長距離rf應(yīng)用，例如接入現(xiàn)有的蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)；數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器，通過標準的電話線；電力線載波(plc)，利用配電網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)短到中距離數(shù)據(jù)通信。

    更常見的情況是采用部分自動采集系統(tǒng)，因為這種方法提供了成本和可靠性的更佳折衷。在發(fā)展中地區(qū)尤其如此，那里在安裝電度表時還沒有完整的通信基礎(chǔ)設(shè)施，勞動力可能仍然相對便宜。電力公司不需要電度表直接與計費中心通信，在同一建筑中一個或多個電度表的讀數(shù)被采集到一個點，在那里由工作人員通過連接電子讀表設(shè)備來讀取。電度表和電子讀表設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸可靠(優(yōu)于手工抄表)，速度、精度和整個抄表過程的總效率提高，這就證明采用amr技術(shù)的可行性，即使采用這種方法有可能一次僅抄取一只電度表的讀數(shù)。部分自動采集方案通常采用下列技術(shù)之一來實現(xiàn)與讀表設(shè)備之間的連接：串行端口(rs-485)用于聯(lián)網(wǎng)一個位置(如大樓)內(nèi)的所有電度表；紅外連接用于實現(xiàn)到實際讀表設(shè)備的連接，通常通過電度表面板。

    目前，在中國紅外連接應(yīng)用已經(jīng)被編撰到針對電度表的專用dl/t645規(guī)范之中的情況，它定義的紅外協(xié)議物理層與其它常見的紅外應(yīng)用有很大差異。

    其它重要的功能特性

    提高精度：電子電度表可以輕松地達到0.2%的精度，而機械電度表的典型精度是2%。因此，一個單一的電子硬件平臺能滿足大量電度表應(yīng)用的需求，能提高產(chǎn)量并降低成本。

     圖2：專用的32khz振蕩器和定時器用于rtcc應(yīng)用。

    低功耗：電力行業(yè)通常接受耗電量最多為2w的電度表方案。顯然，即使如此少的耗電量，當安裝量達到數(shù)百萬只時，仍會導(dǎo)致巨大的電力成本。

    低功率因素檢測和精確的有功功率測量：近年來，電機、公路照明和其它低功率因素應(yīng)用的耗能比例增幅巨大(據(jù)稱僅電機就占平均負載的40%)，由于無功功率成分(未測量)浪費了寶貴的電能，給電力設(shè)施帶來了沉重的負擔(dān)。

    防亂接行為檢測：反接電度表實施盜電在某些地區(qū)可能相當猖獗，因此現(xiàn)在的電度表都專門設(shè)計了識別盜電的功能，例如：負載接地-檢測回路電流(和不平衡負載)；電流路徑逆轉(zhuǎn)-檢測改接電度表的企圖；永久磁鐵線圈飽和-利用分路和不同通道上的線圈并比較結(jié)果；主電壓斷開-能檢測到主電壓斷開，還能提供次電壓源。

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