智能用電計量系統的設計

劉英迪

【摘 要】隨著現代建筑技術的發展，用電計量系統不斷更新，在電能計量管理方面，原有的人工管理模式已經不適應新的管理要求，急需一種集計量、監督、管理等功能于一體的管理系統。為了保障用電安全、從技術上杜絕火災事故，必須引進智能用電計量系統，使用電管理邁入科學化、智能化、規范化、人性化的科學管理和技能型服務模式的軌道上來。

【關鍵詞】智能化；電能計量；控制系統

0 引言

在科學技術飛速發展與廣泛應用的今天，落后的管理方式與時代步伐已經格格不入[1]。運用先進的通訊設備，完善的信息設施，將智能化的操作系統與網絡系統相融合，形成一個有機的完整控制體系。為加強用電安全管理，做好用電控制的設計，選擇合理的用電方案，配備先進的控制系統，能有效的節約能源，降低運行費用，有極大的經濟和社會效益。

智能用電計量系統是隨著現代建筑技術的發展而不斷更新，以適應各種建筑結構布局，實現多樣化的控制模式[2]。采用一種帶有精確計量、智能控制、惡性負載識別的智能用電計量系統進行及時、完整、準確的信息采集，將有效的提高電能計量、自動抄表、預付費等用電管理水平，節約人力管理成本，確保用電安全是必然趨勢。

1 硬件系統

1.1 智能集中控制器

CCE16GW/ST型智能集中控制器采用嵌入式操作系統開發設計，它是低壓電力線載波集中抄表系統的關鍵設備，能夠自動抄收并存儲各種具有載波通信功能的智能儀表。采集終端或采集模塊以及各類載波通信終端的電量數據，同時能與主控制站或手持設備進行數據交換。系統具備自我學習，自我感知電網拓撲結構的能力，自動按主控制站抄表管理軟件設置的時間集中超讀載波電能表數據。

STM32（MCU）負責整個集中器各功能模塊間的協調與管理，負責協議解析、數據管理、上行信道通訊；同時MCU可按照設置的工作時間和加載的電表控制器進行抄表，并將路由器抄回的數據保存到數據存儲器。路由器則控制載波信道通信，對集中器加載的電表進行抄表路徑的模糊性搜索、組織和優化，存儲抄表路徑，實現智能化抄表工作。集中器具有128M位的Flash存儲器和256K位鐵電存儲器，可以保證停電狀態下30年數據不丟失。

1.2 單相載波電表

儀表采用液晶顯示，具有功能電能計量、紅外通訊、電力線載波通訊、遠程控制斷送電機抄表日電量自動凍結等功能。實現了對用戶有功電能的精確計量，并利用低壓電力線作為通信介質與安裝在配電臺區的集中控制器保持可靠的通信連接，以半雙工通信方式將其電量電能量等數據傳輸到集中器。用電管理部門若需要更改電能表參數，可以通過載波或紅外通信對電能表進行設置。

1.3 通信協議

本系統采用RS-485或RS-232與其他設備通信。RS-232接口在總線上只允許連接1個收發器，是點對點通信，接口使用一根信號線和一根信號返回線而構成共地的傳輸形式，容易產生共模干擾，傳輸距離有限。RS-485硬件設計簡單、控制方便和成本低廉等優點廣泛應用于工廠自動化、工業控制。RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強，最大傳輸距離可達3000米。RS-485接口在總線上是允許連接多達128個收發器，這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設備網絡。

RS-232接口的設備與RS-485接口的設備通信，那就需要RS-232/ RS-485轉換器，把RS-232接口的設備的RS-232信號轉換成RS-485信號，然后再與RS-485接口的設備通信。

1.4 低壓電力載波抄表技術

低壓電力載波抄表技術是指利用現有的電力線，通過載波方式將模擬或數字信號進行高速傳輸技術，是集計算機技術、通信技術、控制技術及計量技術于一體的現代化遠程抄表技術看，它的構成由數據處理中心、集中器、單相載波電表組成，集中器通過低壓電力載波定時超收載波電表的數據，通過網絡技術上傳給數據處理中心。具有投資少，功能強，易擴充，準確性，可靠性高，運行費用低，便于更新維護管理等特點，具備電能計量、分時計費、負荷控制、載波通信等功能。

2 軟件系統

2.1 系統軟件

軟件是基于windows XP/windows 7操作系統開發的操作平臺，采用多線程分布式技術，支持多種聯機模式，從而更好的滿足用戶的多種不同需求，安裝簡單，使用方便，可以管理多臺數據管理器，具有電能的計量，用電過程的監控，收費的管理以及各種數據的統計查詢等功能[3]，可以實時監控每一個用電用戶的用電情況，可以按照各種需求進行報表打印查詢。網絡通訊采用TCP/IP協議，計算機直接對用電用戶進行數據傳輸、管理和控制，用戶可以在任何時候都可以獲得系統的實時信息。

2.2 系統功能

控制功能：欠費控制、大功率過載控制，用電數據統計分析、惡性負責控制。

查詢功能：用戶用電情況查詢、剩余電量查詢、提示購電用戶查詢、各種財務報表查詢和歷史數據查詢。

系統功能設置：系統初始化設置、用戶初始化設置、控制參數設置。

電量提示：預存電量不足時電話自動給用戶發送信息并提示報警。

電量無費關斷：用戶剩余電量為零時開始計算，7日后用戶不續費系統自動切斷該用戶用電。用戶重新購電后，系統立刻恢復對該用戶的供電。

用戶停送電：在系統中可實現對用戶的停送電，不用去現場合閘，既方便快捷，又安全可靠。

通訊診斷：當系統通訊不正常時，系統自動提示通訊出錯，提醒管理人員處理故障。

操作提示：當出現非法操作或誤操作時，系統出現提示。

追蹤審計：對系統操作日志、賬戶操作日志有追蹤審計功能。

2.3 系統優點

本系統是集電能計量、用電和收費過程管理、負荷控制等功能于一體操作平臺，簡化了抄表和收繳電費、用戶管理等工作。采用先進的電能計量芯片，計量精度高、可靠性好，實現收費和結算自動管理。系統安裝簡單，維護方便。系統配置了人工斷路飽和和最大符合電流保護，采用模糊識別技術能識別各類不良負荷。

3 結語

智能用電計量系統方案集中電能計算、負荷控制、過載保護、收費管理、用電資料統計分析功能，使抄表和收繳電費工作被替代，有效防止電費流失和設備受損。控制模塊構成靈活，結構簡單，維護和擴展方便。采用圖形化的管理和監控界面，方便用戶直接管理和監控用電狀況。既要強化環保教育，又要采取科學的管理模式和手段[4]。只有雙管齊下，才能有效的利用現有的能源，增收節支，節能減排。

【參考文獻】

[1]張昭.高校用電換新顏——談智能用電管理系統在高校中的應用[J].微型論壇，2004（4）80-81.

[2]熊偉，張曙虹，徐紹坤.學生公寓智能用電管理系統的設計與實現[J].建筑電氣，2009，8（15）：66-68.

[3]黃汝銳.高校學生綜合樓智能電能計量系統的應用[J].科技創新導報，2009，（27）：51-51.

[4]夏強.探索新時期高校用電智能化管理的思考[J].探索爭鳴，2013（5）：29-29.

[責任編輯：朱麗娜]