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        淺析智能電能表的規(guī)范設(shè)計與應(yīng)用

        2013-04-16 10:45:12
        電子世界 2013年17期
        關(guān)鍵詞:開戶充值電能表

        一、引言

        智能電能表是電能表產(chǎn)品發(fā)展到第四階段的產(chǎn)物。第一階段,機械式電能表,純?nèi)斯こ?;第二階段,機電式電能表以及初期的電子式電能表,具有簡易的數(shù)據(jù)輸出裝置,支持少量的數(shù)據(jù)讀出;第三階段,采用先進微電子技術(shù)的電子式電能表,可以采集、存儲大量的數(shù)據(jù),內(nèi)嵌專用的多種通信接口;第四階段,智能電能表,基于第三階段的先進微電子技術(shù),從理念上重新對電能表進行了定位,整合了許多新功能。智能電能表的新型特性,具有雙向消耗的計量,預(yù)付費功能、應(yīng)用層程序的功能、統(tǒng)一的通信協(xié)議和標(biāo)準界面,表計可以成為其他智能家居遠程數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。

        二、智能電能表試驗、要求及技術(shù)規(guī)范

        (一)電能表檢驗流程

        1.全性能試驗判定

        有下列情形之一者則判定不合格:

        (1)依據(jù)制造單位有效書面確認,對比產(chǎn)品招標(biāo)前全性能試驗和產(chǎn)品供貨前全性能試驗的樣品,出現(xiàn)元器件不符、工藝簡化、軟件改動等情況。

        (2)電能表招標(biāo)前全性能試驗中,依據(jù)本標(biāo)準試驗出現(xiàn)樣品中任意一只任意一項不合格,即判定該批電能表不合格。

        (3)電能表供貨前全性能試驗中,依據(jù)本標(biāo)準試驗項目分為A、B兩類,A類為否決項,B類為非否決項。樣品出現(xiàn)任一項A類不合格即判定該批樣品不合格,出現(xiàn)B類不合格經(jīng)整改后試驗通過,判定該批樣品合格。

        2.抽樣驗收試驗判定

        有下列情形之一者則判定驗收不合格:

        (1)依據(jù)檢測樣品,未經(jīng)招標(biāo)方有效書面確認,出現(xiàn)元器件不符、工藝簡化、軟件改動等情況。

        (2)電能表到貨后抽樣驗收試驗中,依據(jù)本標(biāo)準試驗項目分為A、B兩類,A類為否決項,B類為非否決項。樣品出現(xiàn)任一項A類不合格即判定該批樣品不合格,出現(xiàn)B類不合格經(jīng)整改后試驗通過,判定該批樣品合格。

        (3)檢測過程中發(fā)現(xiàn)有3只及以上樣品存在因生產(chǎn)工藝、元器件等同一原因引起的質(zhì)量隱患問題。

        (二)準確度要求實驗

        1.試驗方法

        電表加額定電壓Un,在功率因數(shù)1.0、0.5L正反向、0.8C正反向情況下測試負載電流變化時的誤差。

        2.試驗?zāi)康?/p>

        在表1規(guī)定的負荷范圍內(nèi)檢電能表誤差,不得超過其規(guī)定的誤差極限。

        (三)接地故障

        試驗方法:試驗僅對三相四線經(jīng)互感器工作的儀表。在三線中的某一線上進行模擬接地故障狀態(tài)的試驗中,各線電壓提高至標(biāo)稱電壓的1.1倍歷時4h。試驗時,電能表的中性端與電能表試驗設(shè)備(MTE)的地端斷開,并與MTE中模擬接地故障的一端連接。這時,沒有接地的兩電壓端的電壓則為相電壓的1.9倍。試驗時,電流線路設(shè)定電流為In,功率因數(shù)為1、對稱性負載。試驗后,儀表應(yīng)無損壞并能正確地工作。當(dāng)儀表回到正常工作溫度時,測得的誤差改變應(yīng)滿足下表的要求。

        (四)通信模塊接口帶載能力測試(適用于帶通信模塊的電能表)

        在電能表通信模塊接口的VCC和地之間接入30Ω純阻性負載(±5%精度),用電壓表測量VCC與地兩端電壓,電壓值應(yīng)在+12V±1V范圍內(nèi)。

        通信模塊互換能力試驗:

        (1)熱插拔試驗

        電能表施加參比電壓、參比電流,在熱拔插更換通信模塊的情況下,電能表應(yīng)能正確計量,且表內(nèi)存貯的計量數(shù)據(jù)和參數(shù)不應(yīng)受到影響和改變。

        (2)性能影響試驗

        電能表接入相應(yīng)的通信測試平臺,施加參比電壓、參比電流,互換模塊插入電能表10s后,通信測試平臺以10s的時間間隔對電能表的電能量和時間數(shù)據(jù)進行抄讀,共抄讀5次,電能表應(yīng)正確應(yīng)答。在通信狀態(tài)下,電能表Ib點的計量誤差不應(yīng)超過相應(yīng)準確度等級。在通信狀態(tài)下測試電能表電壓回路功耗,應(yīng)滿足電壓線路功耗要求

        (五)費控安全試驗

        1.費控功能總體要求

        表1 全電子式有功電能表百分數(shù)誤差限(三相為平衡負載)

        表2 全電子式有功電能表百分數(shù)誤差限(三相為平衡負載)

        本地費控電能表是在智能電能表本地實現(xiàn)費控功能的電能表。本地費控電能表支持CPU卡、射頻卡等固態(tài)介質(zhì)進行充值及參數(shù)設(shè)置,同時也支持通過虛擬介質(zhì)遠程實現(xiàn)充值、參數(shù)設(shè)置及控制功能的電能表,即本地預(yù)付費與遠程預(yù)付費是本地費控電能表所應(yīng)具有的兩種預(yù)付費方式,本地費控電能表的費控功能都是在智能電能表內(nèi)部實現(xiàn)的。

        2.安全認證功能

        智能電能表均應(yīng)支持安全認證功能,應(yīng)通過電能表內(nèi)嵌安全模塊采用加密保護方式進行身份認證、紅外認證、對傳輸數(shù)據(jù)進行加密保護和MAC驗證,做到數(shù)據(jù)機密性和完整性保護,有效防止重放攻擊和非法操作。

        3.費控功能檢測

        (1)初始化功能

        本地費控電能表應(yīng)支持初始化功能,遠程費控電能表應(yīng)不支持該功能。測試初始化功能時,至少應(yīng)測試如下內(nèi)容:

        1)參數(shù)預(yù)置卡初始化功能;

        2)密鑰狀態(tài)、購電次數(shù)、囤積金額限值、合閘允許金額限值等參數(shù)對初始化功能的影響;

        3)開戶狀態(tài)、卡片序列號、非法插卡次數(shù)、遠程跳閘狀態(tài)、遠程報警狀態(tài)、客戶編號和保電狀態(tài)等狀態(tài)信息的清除情況;

        4)參數(shù)預(yù)置卡的參數(shù)更新功能執(zhí)行情況;

        5)電能表清零記錄和購電記錄;

        6)電能表的跳合閘狀態(tài)。

        (2)開戶功能檢測

        本地費控電能表應(yīng)支持該功能,遠程費控電能表應(yīng)不支持該功能。測試開戶功能時,至少應(yīng)測試如下內(nèi)容:

        1)遠程開戶功能和本地開戶功能;

        2)表號、客戶編號、卡片序列號、購電次數(shù)、囤積金額限值等參數(shù)對開戶功能的影響;

        3)開戶狀態(tài)、客戶編號、卡片序列號等信息的保存;

        4)用戶卡的返寫功能執(zhí)行情況;

        5)參數(shù)更新功能執(zhí)行情況;

        6)購電記錄;

        7)未開戶電能表,購電卡和補卡的執(zhí)行情況。

        (3)充值功能檢測

        本地費控電能表應(yīng)支持該功能,遠程費控電能表應(yīng)不支持該功能。測試充值功能時,至少應(yīng)測試如下內(nèi)容:

        1)本地充值功能和遠程充值功能;

        2)未開戶電能表的充值功能執(zhí)行情況;

        3)表號、客戶編號、卡片序列號、購電次數(shù)、囤積金額限值等參數(shù)對充值功能的影響;

        4)用戶卡的返寫功能執(zhí)行情況;

        5)參數(shù)更新功能執(zhí)行情況;

        6)購電記錄;

        7)電能表的跳合閘狀態(tài)。

        (4)費控結(jié)算功能

        本地費控電能表應(yīng)支持該功能,遠程費控電能表應(yīng)不支持該功能。測試費控結(jié)算功能時,至少應(yīng)測試如下內(nèi)容:

        1)費率和階梯的切換和執(zhí)行情況;

        2)互感器變比對計費功能的影響;

        3)報警金額、透支金額限值、合閘允許金額限值等參數(shù)對該功能的影響;

        4)執(zhí)行過程中的液晶顯示和背光提示功能;

        5)電能表的跳合閘狀態(tài);

        6)事件記錄和凍結(jié)記錄。

        三、結(jié)語

        隨著國家大力提倡節(jié)能減排方針,并且伴隨著信息技術(shù)的發(fā)展,本文以述智能電能表規(guī)范設(shè)計與應(yīng)用為切入點,以展示智能電能表廣闊之前景,智能電能表所監(jiān)測的峰谷電價、線損模型數(shù)據(jù)支持、需求側(cè)管理等,無一不是對用電信息采集建設(shè)的巨大考驗,而智能電能表就是最堅實的基礎(chǔ),智能電能表的規(guī)范設(shè)計將而又牢牢掌握著電能表時代進步發(fā)展的過程,隨著時間的延續(xù),智能電能表將會充分體現(xiàn)出其本身的意義。

        [1]IEC62053-21:電能測量設(shè)備特殊要求21部分:1級和2級靜止式有功電能表.

        [2]IEC62053-22:電能測量設(shè)備特殊要求21部分:0.2S級和0.5S級靜止式有功電能表.

        [3]JJG596—2012:電子式交流電能表檢定規(guī)程.

        [4]GB/T 15284-2002:多費率電能表特殊要求.

        [5]DL/T 614-2007:多功能電能表.

        [6]DL/T 645-2007:多功能電能表通信協(xié)議及備案文件.

        [7]Q/GDW 205-2008:電能計量器具條碼.

        [8]Q/GDW 206-2008:電能表抽樣技術(shù)規(guī)范.

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