智能電表及其應用培訓課件

1、第八章第八章 智能式電能表智能式電能表第一節(jié)第一節(jié) 智能式電能表智能式電能表第二節(jié)第二節(jié) 單相智能式電能表單相智能式電能表第三節(jié)第三節(jié) 三相智能式電能表三相智能式電能表第四節(jié)第四節(jié) 智能電能表的應用智能電能表的應用傳統機械表智能電表背景資料 統一堅強智能電網建設的戰(zhàn)略目標統一堅強智能電網建設的戰(zhàn)略目標 國網公司國網公司“集團化集團化運作、集約化發(fā)展、精益化運作、集約化發(fā)展、精益化管理、管理、標準化標準化建設建設”的管理要求的管理要求 智能電網智能電網 “信息化、數字化、自動化、互動化信息化、數字化、自動化、互動化”的建設要求的建設要求 “計量、抄收和收費標準計量、抄收和收費標準化建設研究化建設

2、研究”項目項目 電能表互聯、互通，滿足電能信息采集需要電能表互聯、互通，滿足電能信息采集需要 智能表的特點 統一規(guī)格尺寸，方便自動檢表統一規(guī)格尺寸，方便自動檢表 減少電流的規(guī)格等級，去掉了減少電流的規(guī)格等級，去掉了3A、15A，30A這樣的規(guī)格這樣的規(guī)格 單相表全為費控表，費控分負荷開關內置與外置單相表全為費控表，費控分負荷開關內置與外置 脈沖常數參考脈沖常數參考Imax，而不是參考，而不是參考Ib 所有表都有電壓、電流、功率、功率因數等監(jiān)測參數所有表都有電壓、電流、功率、功率因數等監(jiān)測參數 通訊模塊采用可插拔方式，不影響計量，方便升級更換，通訊模塊采用可插拔方式，不影響計量，方便升級更換，為

3、技術改進提供了方便之路為技術改進提供了方便之路 統一的通訊協議、通訊接口，各廠家的掌機程序或通訊軟統一的通訊協議、通訊接口，各廠家的掌機程序或通訊軟件可通用件可通用 增加了階梯電價功能增加了階梯電價功能預付費電能表工作流程用戶申請開戶電力公司交卡給用戶正常用電裝表，開戶卡插表啟用電表填寫資料并繳費余額不足告警顯示余額不足斷電告警插購電卡恢復用電余額不足斷電購電卡插表，充值持卡購電補卡購電智能電表的表型 單相費控智能電表單相費控智能電表 2級單相本地費控電能表級單相本地費控電能表 DDZY411C、 DDZY411S 2級單相本地費控電能表級單相本地費控電能表(載波載波)DDZY411C-Z、

4、DDZY411S-Z 2級單相遠程費控電能表級單相遠程費控電能表 DDZY411 2級單相遠程費控電能表級單相遠程費控電能表(載波載波) DDZY411-Z單相費控表一般采用內置繼電器作為負荷控制開關單相費控表一般采用內置繼電器作為負荷控制開關DDZY*C-Z電能表接線方式智能電表費控4位注冊號費控介質通訊方式單相遠程費控智能電能表(載波)無此IC卡口，其它與此一致智能電表的表型 三相智能電表(無費控功能) 0.2S級三相智能電能表 0.5S級三相智能電能表 1級三相智能電能表 三相三線型號： DSZ149三相四線型號： DTZ149智能電表的表型 三相費控智能表三相費控智能表 0.5S級三相

5、費控智能電能表級三相費控智能電能表(無線無線) 1級三相費控智能電能表級三相費控智能電能表(無線無線) DSZY411-G、DTZY411-G DSZY411C-G、DTZY411C-G DSZY411S-G、DTZY411S-G 1級三相費控智能電能表級三相費控智能電能表(載波載波) DSZY411-Z、DTZY411-Z DSZY411C-Z、DTZY411C-Z DSZY411S-Z、DTZY411S-Z60A以下以下可采用內可采用內置負荷開置負荷開關關，60A以上必須以上必須采用外置采用外置負荷開關負荷開關無線模塊載波模塊電壓電流的接入 單相表：單相表： 電壓：電壓： 220V 電流：

6、電流：1.5A5A、10A、20A 0.2S、0.5S級三相表：級三相表： 電壓：電壓：3*100V 、3*57.7/100V 電流：電流：0.3A、1.5A，1A(0.2S) 1級三相表級三相表 電壓：電壓：3*220/380V、3*57.7/100V、3*100V 電流：電流：1.5A、5A、10A、20A標準 Q/GDW 2052008電能計量器具條碼電能計量器具條碼 QGDW 354-2009智能電能表功能規(guī)范智能電能表功能規(guī)范 QGDW 355-2009單相智能電能表型式規(guī)范單相智能電能表型式規(guī)范 QGDW 356-2009三相智能電能表型式規(guī)范三相智能電能表型式規(guī)范 QGDW 35

7、7-20090.2S級三相智能電能表技術規(guī)范級三相智能電能表技術規(guī)范 QGDW 358-20090.5S級三相智能電能表技術規(guī)范級三相智能電能表技術規(guī)范 QGDW 359-20090.5S級三相費控智能級三相費控智能電能表電能表(無線無線)技術規(guī)范技術規(guī)范 QGDW 360-20091級三相費控智能電能表級三相費控智能電能表(無線無線)技術規(guī)范技術規(guī)范 QGDW 361-20091級三相費控智能電能表級三相費控智能電能表(載波載波) 技術規(guī)范技術規(guī)范 QGDW 362-20091級三相費控智能電能表技術規(guī)范級三相費控智能電能表技術規(guī)范 QGDW 363-20091級三相智能電能表技術規(guī)范級三相

8、智能電能表技術規(guī)范 QGDW 364-2009單相智能電能表技術規(guī)范單相智能電能表技術規(guī)范 QGDW 365-2009智能電能表信息交換安全認證技術規(guī)范智能電能表信息交換安全認證技術規(guī)范 什么叫智能電表？什么叫智能電表？ 智能電表就是通過智能電表就是通過RS485數據傳輸、終端計算機數據傳輸、終端計算機軟件管理能進行遠程控制的計量電量的計量設備軟件管理能進行遠程控制的計量電量的計量設備。能無費自動斷電、定時斷送電、學生公寓惡性。能無費自動斷電、定時斷送電、學生公寓惡性負載識別等功能。負載識別等功能。 智能電表外觀雖與普通電表相差無幾，卻具有強智能電表外觀雖與普通電表相差無幾，卻具有強大的數據記

9、錄和儲存功能，能實現客戶信息全時大的數據記錄和儲存功能，能實現客戶信息全時段全方位采集。與以往電能表相比，智能電表新段全方位采集。與以往電能表相比，智能電表新增了計量信息管理、用電信息管理、電費記賬、增了計量信息管理、用電信息管理、電費記賬、用電量監(jiān)控等新功能。其中，強大的負荷曲線功用電量監(jiān)控等新功能。其中，強大的負荷曲線功能，對普通的居民用戶來說，能提供兩個月以上能，對普通的居民用戶來說，能提供兩個月以上、間隔不超過、間隔不超過15分鐘的負荷記錄，以指導用戶自分鐘的負荷記錄，以指導用戶自行規(guī)劃和控制電費支出，最大程度節(jié)省電費。行規(guī)劃和控制電費支出，最大程度節(jié)省電費。 第一節(jié)第一節(jié)智能式電能表

10、的功能智能式電能表的功能一、智能式電能表一、智能式電能表1.1.智能電能表作用智能電能表作用 為了實現電能計量自動化，出現智能式電能表，目的為了實現電能計量自動化，出現智能式電能表，目的是為了是為了電能表數據采集電能表數據采集。2.2.分類分類（1 1）脈沖電能表：）脈沖電能表：它是能輸出與轉盤轉數成正比的脈沖串它是能輸出與轉盤轉數成正比的脈沖串的電能表。按其輸出脈沖的實現方式可分為電壓型脈沖的電能表。按其輸出脈沖的實現方式可分為電壓型脈沖電能表和電流環(huán)型脈沖電能表兩類。電能表和電流環(huán)型脈沖電能表兩類。（2 2）智能電能表：）智能電能表：它是通過串行口，以編碼方式進行遠方它是通過串行口，以編碼

11、方式進行遠方通信的。因為它傳輸的不是脈沖信號，所以準確、可靠。通信的。因為它傳輸的不是脈沖信號，所以準確、可靠。按智能電能表的輸出接口通信方式的不同，可分為低壓按智能電能表的輸出接口通信方式的不同，可分為低壓配電線載波接口型和配電線載波接口型和RS485RS485接口型兩種類型。接口型兩種類型。第一節(jié)第一節(jié)智能式電能表的功能智能式電能表的功能二、智能式電能表的功能二、智能式電能表的功能（1 1）計量功能：）計量功能：具有正向、反向有功電能量和四象限無具有正向、反向有功電能量和四象限無功電能量計量功能，同時包括累計計量和實時計量功電能量計量功能，同時包括累計計量和實時計量兩類功能。兩類功能。（2

12、）費率和時段功能：利用經濟杠桿，使用電的峰值和）費率和時段功能：利用經濟杠桿，使用電的峰值和谷值的電價有所差別，至少可設置尖、峰、平、谷谷值的電價有所差別，至少可設置尖、峰、平、谷四個費率，改善用電質量和經濟效益。四個費率，改善用電質量和經濟效益。（3）最大需量計量：）最大需量計量：（4）測量功能：可測量各分相的有功功率、無功功率、）測量功能：可測量各分相的有功功率、無功功率、功率因數、分相電壓、分相（含零線）電流、頻率功率因數、分相電壓、分相（含零線）電流、頻率等運行參數。等運行參數。第一節(jié)第一節(jié)智能式電能表的功能智能式電能表的功能 此外，智能電能表還具有事件記錄功能、停電抄表功能、此外，智

13、能電能表還具有事件記錄功能、停電抄表功能、安全保護功能、時鐘功能、凍結功能、清零功能、報警功安全保護功能、時鐘功能、凍結功能、清零功能、報警功能輔助電源功能等多種功能。能輔助電源功能等多種功能。（5）數據顯示功能：智能式電能表對于電量數據）數據顯示功能：智能式電能表對于電量數據的顯示有兩種方式：循環(huán)顯示和固定顯示。顯示內的顯示有兩種方式：循環(huán)顯示和固定顯示。顯示內容可通過編程進行設置，且具有停電后喚醒顯示的容可通過編程進行設置，且具有停電后喚醒顯示的功能。功能。（6）通信功能：通信信道物理層必須獨立，任意）通信功能：通信信道物理層必須獨立，任意一條通信信道的損壞都不得影響其他信道正常工作一條通

14、信信道的損壞都不得影響其他信道正常工作；當有重要事件發(fā)生時，宜支持主動上報。；當有重要事件發(fā)生時，宜支持主動上報。DDS208-A型單相簡單電子式電能表計度器型型單相簡單電子式電能表計度器型 功能概述：功能概述：DDS208-A型單相電子式電能表能精確地計型單相電子式電能表能精確地計量單相有功總電能，反向電能計入總電能。量單相有功總電能，反向電能計入總電能。電能表采用防磁止逆計度器顯示當前電能。電能表采用防磁止逆計度器顯示當前電能?？捎糜谟嬃款l率為可用于計量頻率為50Hz單相交流有功電能。單相交流有功電能。電能表采用專用大規(guī)模集成電路作為核心器電能表采用專用大規(guī)模集成電路作為核心器件，具有外圍

15、元件少、結構簡單、可靠性高件，具有外圍元件少、結構簡單、可靠性高并具有真正防竊電、高倍過載、高精度、高并具有真正防竊電、高倍過載、高精度、高穩(wěn)定性、低功耗、長壽命等優(yōu)點。穩(wěn)定性、低功耗、長壽命等優(yōu)點。該產品性能指標符合國標該產品性能指標符合國標GB/T17215-20021級和級和2級靜止式交流有功電能表級靜止式交流有功電能表要求要求 產品特點：產品特點：1、計量單相有功總電能；、計量單相有功總電能；2、反向電能計入總電能；、反向電能計入總電能；3、計度器顯示總有功電能示數；、計度器顯示總有功電能示數；4、計度器具備防強磁，止逆功能，有效防止竊電行為。、計度器具備防強磁，止逆功能，有效防止竊電

16、行為。5、可選配、可選配RS485通訊接口。通訊接口。6、可選通斷電功能、可選通斷電功能 DDS208-A型單相電子式電能表液晶型型單相電子式電能表液晶型 產品概述：產品概述：DDS208-A型單相電子式電能表能精型單相電子式電能表能精確地計量單相有功總電能，反向電確地計量單相有功總電能，反向電能計入總電能。電能表采用能計入總電能。電能表采用LCD顯顯示當前電能?？捎糜谟嬃款l率為示當前電能?？捎糜谟嬃款l率為50Hz單相交流有功電能。電能表采單相交流有功電能。電能表采用專用大規(guī)模集成電路作為核心器用專用大規(guī)模集成電路作為核心器件，具有外圍元件少、結構簡單、件，具有外圍元件少、結構簡單、可靠性高并

17、具有真正防竊電、高倍可靠性高并具有真正防竊電、高倍過載、高精度、高穩(wěn)定性、低功耗、過載、高精度、高穩(wěn)定性、低功耗、長壽命等優(yōu)點。長壽命等優(yōu)點。功能描述：功能描述：1、計量單相有功總累計電能；、計量單相有功總累計電能；2、反向電能計入總累計電能；、反向電能計入總累計電能；3、高質量液晶顯示，可選擇背光功能、高質量液晶顯示，可選擇背光功能4、軟時鐘功能和結算功能可選擇，可實現最近、軟時鐘功能和結算功能可選擇，可實現最近12個月結算電量記錄和最近個月結算電量記錄和最近10天零點的凍結數據。天零點的凍結數據。5、具備、具備RS485通訊接口和遠紅外通訊接口通訊接口和遠紅外通訊接口6、可選通斷電功能、可

18、選通斷電功能工作原理框圖工作原理框圖計量芯片IUMCU液晶顯示紅外通訊存儲器電源RS485通訊內部芯片介紹內部芯片介紹 MCU：瑞薩公司的超低功耗高性能：瑞薩公司的超低功耗高性能16位單片機位單片機R5R0C002（ROM:16K,RAM:1K,2個個8位定時器，位定時器，1個個16位定時器，位定時器，2個串口）個串口） 計量芯片：計量芯片：ADI公司的高可靠性專用計量芯片公司的高可靠性專用計量芯片ADE7755 液晶：農網新液晶液晶：農網新液晶 液晶驅動：液晶驅動：ROHM（9792） RS485：MAXIM公司的（公司的（MAX3085EESA） 存儲器：存儲器：EEPROM存儲器存儲器A

19、T24C04DDZY208型單相費控智能電能表型單相費控智能電能表 功能說明：功能說明：DDZY208型單相費控智能電能表能夠精確地計量正向有功型單相費控智能電能表能夠精確地計量正向有功電能、反向有功電能，且可以實現分時計費的功能。電能電能、反向有功電能，且可以實現分時計費的功能。電能表采用液晶顯示，具有紅外和表采用液晶顯示，具有紅外和RS485通訊接口，并可根據通訊接口，并可根據用戶的用電情況，進行通斷電控制。同時它采用高安全性用戶的用電情況，進行通斷電控制。同時它采用高安全性的接觸式的接觸式CPU卡，并內置卡，并內置ESAM安全模塊，可以實現本地安全模塊，可以實現本地費控功能。本儀表為采用

20、先進的超低功耗大規(guī)模集成電路費控功能。本儀表為采用先進的超低功耗大規(guī)模集成電路技術及技術及SMT工藝制造的高新技術產品，關鍵元器件選用國工藝制造的高新技術產品，關鍵元器件選用國際知名品牌的長壽命器件，提高了產品的可靠性和使用壽際知名品牌的長壽命器件，提高了產品的可靠性和使用壽命。命。產品特點：產品特點： 具有正向、反向有功電能量計量功能，并可以據此設置組合有功電能量。具有正向、反向有功電能量計量功能，并可以據此設置組合有功電能量。 具有分時計量功能。具有分時計量功能。 支持日凍結、月凍結、整點凍結、定時凍結、瞬時凍結、約定凍結多種凍結方式。支持日凍結、月凍結、整點凍結、定時凍結、瞬時凍結、約定

21、凍結多種凍結方式。 能夠精確測量電壓、電流、有功功率、功率因數、頻率。能夠精確測量電壓、電流、有功功率、功率因數、頻率。 費率和時段：支持尖、峰、平、谷四費率；全年最多可設費率和時段：支持尖、峰、平、谷四費率；全年最多可設6個時區(qū)；個時區(qū)；24小時內最多可設小時內最多可設12個時段；支持公休日的設置；節(jié)假日個時段；支持公休日的設置；節(jié)假日最多可設最多可設14個；具有兩套可以任意編程的費率和時段，并可在設定的時間點啟用另一套費率和時段。個；具有兩套可以任意編程的費率和時段，并可在設定的時間點啟用另一套費率和時段。 階梯：最多可劃分四級階梯；具有兩套階梯值和階梯電價，并可在設置時間點啟用另一套階梯

22、值和階梯電價；支持分時和階梯階梯：最多可劃分四級階梯；具有兩套階梯值和階梯電價，并可在設置時間點啟用另一套階梯值和階梯電價；支持分時和階梯相互結合。相互結合。 具備具備2路獨立的紅外和路獨立的紅外和 RS485通訊接口，通訊規(guī)約符合通訊接口，通訊規(guī)約符合DL/T645-2007及其備案文件。及其備案文件。 支持本地費控功能：當用戶欠費時電能表自動跳閘，給用戶斷電；當用戶通過支持本地費控功能：當用戶欠費時電能表自動跳閘，給用戶斷電；當用戶通過CPU卡充值后，電能表允許用戶合閘，由用戶人卡充值后，電能表允許用戶合閘，由用戶人工恢復供電。工恢復供電。 支持遠程控制功能：由遠程發(fā)送跳合閘命令，對用戶進

23、行通斷電控制，遠程控制優(yōu)先級高于本地。支持遠程控制功能：由遠程發(fā)送跳合閘命令，對用戶進行通斷電控制，遠程控制優(yōu)先級高于本地。 事件記錄：分別記錄最近事件記錄：分別記錄最近10次編程、校時、開表蓋、跳閘、合閘、事件清零、電表清零、充值的相關數據次編程、校時、開表蓋、跳閘、合閘、事件清零、電表清零、充值的相關數據 結構功能框圖結構功能框圖校表臺校表臺光電采集器光電采集器手持紅外終端手持紅外終端 紅外手持抄表器。通過紅外進行電表出廠前的預設，抄表，設置電表參數。第二節(jié)單相第二節(jié)單相智能式電能表智能式電能表（1 1）結構）結構 適應遠程自動適應遠程自動抄表功能的智能電抄表功能的智能電能表主要包括能表主

24、要包括: :電電功率表計量模塊、功率表計量模塊、數據通信模塊和中數據通信模塊和中心控制單元心控制單元CPUCPU，外圍模塊包括穩(wěn)壓外圍模塊包括穩(wěn)壓電路模塊、存儲器電路模塊、存儲器模塊、數碼顯示模模塊、數碼顯示模塊和故障保護模塊。塊和故障保護模塊。系統總結構簡圖如系統總結構簡圖如圖所示圖所示1.單相智能式電能表的系統結構及原理單相智能式電能表的系統結構及原理第二節(jié)單相第二節(jié)單相智能式電能表智能式電能表（2 2）原理）原理 電網進戶線通過穩(wěn)壓電源（電網進戶線通過穩(wěn)壓電源（7895,78107895,7810）產生）產生+5V+5V和和+10V+10V的兩種直流工作電源，以滿足系統中不同集成電路的需

25、要。的兩種直流工作電源，以滿足系統中不同集成電路的需要。同時同時AD7751AD7751開始電功率計量，產生一個與實功率信息成正開始電功率計量，產生一個與實功率信息成正比的頻率，輸入到比的頻率，輸入到AT89C52AT89C52進行脈沖計數，再通過專用進行脈沖計數，再通過專用modemmodem芯片芯片ST7537 ST7537 將功率信息以電力載波方式送回電網來將功率信息以電力載波方式送回電網來實現遠程抄表，并驅動數碼管顯示功率讀數。其功率信息實現遠程抄表，并驅動數碼管顯示功率讀數。其功率信息存放于外部存儲器存放于外部存儲器M93C46M93C46中以防掉電后數據丟失。系統故中以防掉電后數據

26、丟失。系統故障保護部分由光耦障保護部分由光耦MOC3063MOC3063和電磁繼電器組成，當和電磁繼電器組成，當AT89C52AT89C52因故停止工作時，電磁繼電器自動切斷電源，保證電能表因故停止工作時，電磁繼電器自動切斷電源，保證電能表不會出現漏計電量現象。不會出現漏計電量現象。外存外存功率計量功率計量數據通信數據通信第二節(jié)單相第二節(jié)單相智能式電能表智能式電能表 智能電能表硬件設計電氣原理圖如圖8-3所示主要的結構包括：主要的結構包括： （1）中心控制單元CPU; （2）外圍電路，如存儲單元和系統故障保護部 分等； （3）功率計量（AD7751）； （4）數據通信（ST7537）。第二節(jié)單

27、相第二節(jié)單相智能式電能表智能式電能表3.3.單相智能電能表軟件設計單相智能電能表軟件設計 控制軟件的設計由主程序和中斷程序組成， 軟件流程圖如圖8-4和圖8-5所示第三節(jié)第三節(jié) 三相智能式電能表三相智能式電能表1.1.三相智能式電能表的系統結構及原理三相智能式電能表的系統結構及原理 第三節(jié)第三節(jié) 三相智能式電能表三相智能式電能表三相智能式電能表以三相智能式電能表以AT89S51AT89S51單片機為核心控制芯單片機為核心控制芯片，通過電能計量芯片片，通過電能計量芯片CS5460ACS5460A對電網對電網A A、B B、C C三三相的電壓、電流和功率有效值進行測量。電網電相的電壓、電流和功率有

28、效值進行測量。電網電壓經過電壓互感器轉換，輸入到壓經過電壓互感器轉換，輸入到CS5460ACS5460A的電壓通的電壓通道輸入腳，電網電流經過電流互感器轉換，輸入道輸入腳，電網電流經過電流互感器轉換，輸入到芯片的電流通道輸入腳。到芯片的電流通道輸入腳。CS5460ACS5460A將轉換后得到將轉換后得到的信號進行數字處理并計算得到電網電壓、電流、的信號進行數字處理并計算得到電網電壓、電流、功率等數據，再通過一個功率等數據，再通過一個SPISPI口與單片機進行通信，口與單片機進行通信，將得到的數據傳輸到單片機進行處理，如計算視將得到的數據傳輸到單片機進行處理，如計算視在功率、有功功率、功率因數等。在功率、有功功率、功率因數等。第三節(jié)第三節(jié) 三相智能式電能表三相智能式電能表2.2.單相智能電能表的硬件設計單相智能電能表的硬件設計主要的結構包括：主要的結構包括： （1 1）中心控制單元）中心控制單元CPU;CP