一表多卡式單相電能表的設計與應用

康彩琴，張 濤，張 雋

（太原供電分公司，山西 太原 030001）

隨著電力市場的不斷變化，以往先用電后付費的營銷模式已經不再適合現有的市場，卡式電能表的推出正適應了改革的需求。卡式電能表的推出不僅實現了先付費后用電的營銷模式，更為用戶提供多種用電方案提供了手段。本文著重討論了一卡多表式單相在設計和應用兩方面的具體問題。

1 卡式電能表簡介

卡式電能表因為其獨特的優勢有著較為廣泛的使用應用。卡式電能表按照使用場合來分可分為兩大類，一類是專用卡式電能表。簡單地講就是一表一卡，即每個用戶單獨使用一只電表，各個用戶之間不能通用。每個電表只識別一個購電卡，同時每個購電卡也只能在一只電能表上使用。第二類是公用卡式電能表。也就是一卡多表或者講一表多卡。其最大的特點是多個用戶共有一個電表或者一個用戶使用多個電表，并且每個電表對每個用戶進行單獨計量收費。一表多卡式單相電能表作為卡式電能表的一個分支也在越來越多的場合下使用。小區公共活動室照明就是其一個較成功的例子。它不僅解決了收電費難的問題，而且又杜絕了以往小區公共活動室無人管理電費嚴重難收的現象。

2 使用情況分析

一表多卡單相電能表因其特定的使用環境，使其他與專用卡式電能表存在很多差別。

電能表由于安裝環境、使用環境的不同，對電能表也有特殊的要求，主要有以下兩個問題：

（1）使用頻繁。一表多卡式單相電能表一般均為多個用戶使用，使用的頻率較高。例如：某小區公共活動室，每天的使用次數相當多，其關鍵部件如卡座等可能是專用插卡電表使用次數的幾百倍。

（2）維護困難。一表多卡式單相電能表的安裝地點分散，給維護工作帶來很大的不便。用時給電表在抗攻擊和防竊電方面提出了新的要求。由于維護工作困難，對電表的可靠性和穩定性也有著嚴格的要求。

3 設計要點

針對上述使用特點，一表多卡式單相電能表的設計上應優先考慮針對使用的設計方案。設計時要重點對以下幾點多加考慮。

（1）對電表的印刷電路板采三防工藝處理。關鍵元器件采用高質量的產品。對于易磨損的卡座等器件要使用壽命長的產品品牌，同時卡座上要有防止人為攻擊的措施。如果有可能的話，可選用非接觸卡,如射頻卡，從根本上解決磨損問題。

（2）由于一表多卡式單相電能表的使用頻率高，出現故障的可能性也相對較高。電能表應能在出現異常的情況下保護故障現場，記錄出現故障時的現場數據，以便在調查故障原因時提供參考。同時電能表還應及時轉入禁止使用狀態，強制管理人員維修或更換，防止更大的損失。

4 設計實例

根據一表多卡式單相電能表的設計要點，介紹一種設計方案，該方案主要是面向小區公共活動室而設計的，而且目前已經在一些小區批量使用，并經過了實用考驗。圖1是電表的組成框圖。

該方案采用數據計量芯片作為電表的計量部分，采用飛思卡爾半導體公司的新型主控芯片作為主處理，采用非接觸卡作為購電卡，整個方案簡單實用。本方案的核心是新型主控芯片，它是飛思卡爾半導體公司(原摩托羅拉半導體公司)比較成熟的一款單片機，在以往多種電能表的設計方案中已有應用。

該芯片不僅配置較好，性能穩定可靠，而且價格適中，在電能表價格越來越低的趨勢下，比較適合用于卡式電能表，而且它可以實現在線編程，對于以后軟件升級，增加功能提供方便的手段。

本方案的計量部分采用數字計量芯片是美國AD公司的單相數字計量芯片，抗干擾好，且計量準確穩定。

本表采用雙顯示輸出，即采用LED屏加計度器顯示的模式。計度器顯示總電量，LED屏顯示剩余電量及其他提示信息。存貯器采用MICROCHIP的EEPROM，保存設置參數及運行記錄。控制輸出部分采用普通繼電器，并且有限流保護。

本方案的一個亮點是采用非接觸卡的方式進行工作。由于一表多卡電能表要頻繁使用，特別是活動多時頻繁地輸電取電，卡座極易磨損，造成接觸不良，影響到電表正常使用。而采用非接觸卡就沒有此類情況發生。本方案中采用高速射頻卡，讀寫速度相當快，避免因抖動造成讀寫不成功的現象。

在其他硬件設計上，一表多卡式單相電能表與普通一表一卡單相電能表沒有什么太大的區別。而在軟件方面，該表還有著自己的特色。該方案電表的功能有：①計量有功電能并存貯，反向電能也能存貯并計入正向電量。②獨占工作模式，電表中有用戶剩余電量數據時，禁止其他用戶使用，避免用戶之間產生誤會。③劃區功能，電表可設定某個區域的使用范圍，超出范圍的用戶不允許使用電表。④表記故障報警功能，可通過介質操作解除，故障內容可查詢。⑤停用功能，當電表在某些情況下禁止使用時，如需要維護或遇到攻擊不能恢復正常運行等情況下，可將電表設為停用狀態，不接受任何購電卡，事后可恢復繼續使用。

5 運行經驗

一表多卡式單相電能表與一表一卡的專用電能表相比，使用范圍及使用數量上均要小得多，因此及時總結經驗教訓顯得尤為重要。為此根據客戶的使用情況對此類電表進行了一些總結：

（1）管理極為重要。管理包括兩個方面，一個是售電系統的管理，另一個是電表的管理。售電系統的管理包括對售電人員的設置，口令保護；對售電程序的規定及監控；對售電時間及售電地點的監管；用戶資料的管理等方面。同時要有完備的規章制度對所有售電相關的活動進行規范，防止私電、人情電的發生。對電表的管理要做到檔案齊備、定時巡察、專人管理等。檔案齊備是指對現場使用的電表要有案可查，胸中有數，防止出現電表不受控狀態。定時對所有在用電表進行巡察，及時發現問題、及時處理，降低因為發現故障晚而導致損失擴大的情況發生。專人管理是指每個電表均應有專人負責電表的運行維護工作，專人可以是供電營業站的抄表員，也可以是小區居民推選出的代表，保證電表的正常使用。

（2）電能表的電磁兼容性能要好。電表的計量不應因受到干擾而改變，由于電表的使用環境較復雜，電表因受干擾而計量不準的現象時有發生，因而造成了線損大的情況嚴重。

（3）要具備保護功能。保護功能包括電表的自我保護和對負載設備的保護。

自我保護一方面指防止惡意攻擊，惡意用電，另一方面是指當電表出現故障的情況下及時告警提示并停止繼續使用，防止故障擴大。對負載設備的保護是指當電源不正常時停止供電，保護負載設備，防止因此損壞。如電表后接精密用電設備，當電壓過高時均容易損壞，電表如果能在上述情況下保護，會減少用戶損失。

6 結束語

一表多卡式單相電能表由于其能夠在特殊的情況下使用，并且方便供電部門和用戶，受到了各方的歡迎。對于供電方，它解決了收費難的問題，同時提高了服務質量，制止了亂加價的發生，促進用電營業走向科學化、現代化、規范化管理軌道。對于用戶而言，采用一表多卡電能表使用方便，可根據自己的需要交費購電和使用，減輕了負擔，沒有了中間環節的收費，實現了明明白白消費。一表多卡電表因其優點一定會從小區公共活動場地走向更廣闊的應用領域。