单相智能电能表的远程费控功能的检测

单相智能电能表的远程费控功能的检测

摘要

电能表是最主要的电能计量器具，也是一种用于贸易结算的计量器具，它的计量准确度直接决定了贸易结算的公平程度。对电能表的检定非常重要是因为由于系到普通人民的切身利益。

为适应新形势下居民生活用电电价政策的需要，国家电网公司对居民电能计费的电能表提出了新的要求，智能电能表应运而生，因此急需研制智能电能表检定装置。

关键词:单相；智能电能表；远程

Abstract

Watt-hour meter is the main power measurement instruments, is also a kind of measuring instrument for trade settlement, its measurement accuracy directly determine the degree of the fair trade settlement. The verification of watt-hour meter is very important because because fastened to ordinary people's interests.

In order to adapt to the need of the policy of residents living electricity pricing in the new situation,the State Grid Corporation of electricity proposing the new requirements on power meter of residents which is count by power energy. In this condition, the smart electricity meters come into being, so the verification equipment for single phase smart electricity meters is in urgently need to be developed.

国家电网公司的新规程不仅规范了智能电能表的外型尺寸，对其接口和功能也给出了明确要求[21]。这让今后电能表产业的标准化，自动化成为可能，同时远程费控功能是以往电能表所没有的，这给新型电能表的检定工作带来了难度，需进行针对性的研究。

远程费控，就是允许通过远程通讯方式，经约定的加密授权，可以对目标电能表下达跳闸/合闸指令，以达到对违约电力用户进行控制的目的。加密授权必须使用专用的

设备进行[22]。

1. 电能表跳合闸的检测

1.1、现状分析

当前的新型单相电能表以内跳方式为主。也就是说，跳闸动作会导致电流回路开路。而要在多表位的单相检定装置上判断出其中某一个或某几个表位电流回路开路并非易事。

最直接的考虑，可以在每个表位上增加开关检测模块。为了不影响正常试验时的误差准确度，这些模块必须设计成可断开的。但如果将这些模块同时投切到电流回路中进行检测又会有新的问题。由于各表位的电流前后都是连接在一起的，所以各表位的开关检测会产生相互影响。必须要对每个开关检测模块使用独立的电源才能解决这一问题。然而，这样做的成本是比较可观的。

现实的问题是，不仅要在新装置上进行跳闸检测，对于现有的装置也要将其适当改造，以实现相关功能的检测。综合考虑目前状况及今后发展趋势，提出以下几个实现方案。

1.1.1 单一方式检测电流回路是否断开

如图1所示，只需在装置的电流总进线与总出线之间加装一个可断开的开关检测模块。进行跳闸检测时，先将装置电流主回路断开，再将开关检测模块投入，然后各表位逐一进行跳闸与合闸测试即可。此方案电路比较简单，可检定远程费控电能表，只需单机版ESAM加密机，也可用于载波通讯，适用于旧装置改造；缺点是必须依次测试每一块表，工作效率较低，试验时间较长。

图1-1 单一方式检测电流回路是否断开方案图

1.1.2 多表位同步进行远程拉合闸试验

如图2所示，实现此方案需要装置具有多表位同步通讯的能力（载波通讯模式不可用）。在各表位均配置可断开的独立电源开关检测模块。同样先将装置电流主回路断开，再将所有表位的开关检测模块投入，然后各表位可同步进行进行跳闸与合闸状态测试。为实现多表位同步进行远程拉合闸，需要使用ESAM加密服务器，硬件成本相对较高。此方案可同步检定多只远程费控电能表，检定效率很高，但实现代价较大。

图1-2 多表位同步进行远程拉合闸试验方案图

1.1.3 真正意义上的电流拉合闸试验

如果需要考核电能表带负荷拉合闸能力，或是需要检定有本地费控功能的电能表，由于需要带电流进行跳闸试验，上述两个方案不再适用。此时应考虑在装置电流源上做一些处理，以使其可以承受反复的电流跳闸与合闸冲击。如图3所示，各表位上应配置可断开的电压检测模块用于检测开路电压；同时各表位还要配备合乎电流规格的续流装置，确保试验可以在其他表位上继续。此方案实现起来比较复杂，对硬件要求比较高，旧装置改造不适用，可以要求在新引进的检定装置上实现。

图1-3 真正意义上的电流拉合闸试验方案图

1.2 方案比较

第一种试验方案的优点很明显：低成本，高灵活性，是现有电能表检定装置改造的首选方案。

第二种试验方案着力于提高检定效率，使拉合闸试验的时间大大缩短。但缺点也很明显：成本较高，控制电路也较复杂，且只能进行远程拉合闸试验。如用于旧装置改造，技术难度较大，除非刻意追求检定效率，否则意义不大。如果在新装置上应用此方案，功能又略显不足。因此，目前采用此方案的设备很少。

然而，在实际应用中，电能表必须具备带负荷拉合闸的能力，仅仅做通断测试显然是远远不够的。条件允许时，应充分考核电能表对实际电流的分断能力，最大限度避免拉合闸故障发生。这就是第三种试验方案的意义所在。要充分考验电能表的性能，应该尽可能按照其实际应用的环境进行测试。另外，在此方案下还可实现本地费控相关功能的检定，可说此方案是最为完善的拉合闸试验方案。在成本受控制或必须使用载波通讯方式时，可以选用单机版ESAM加密机；有条件时仍可选用ESAM加密服务器来提高检定效率。

1.3 功能的实现

1.3.1工作原理

检定装置通过对电卡表的跳闸信号进行检测，然后判断跳闸是否成功。智能表的跳闸信号目前是输出AC220V交流电源。为了检测系统的安全，采用电容降压、光藕隔离电路，将其转换为小信号送到检测系统测定。通过以上检测可以确保卡表跳闸信号的正常。各表位上均配置继电器和可断开的电压检测模块用于检测开路电压；同时各表位还配备了续流装置，确保试验可以在其他表位上继续。

1.3.2检测系统

有跳闸信号检测功能的智能校表台采用单片机系统，除了可以实现对AC220V电表跳闸信号进行校测外，还可以进行表位电流故障检测，发现故障时声光报警，电流自动短接，剔除故障表位，通知PC机。具体内容包括：

采用先进的P89V51RB2单片机为核心，内含SPI接口、32K FLASH存贮器可以方便进行程序升级。内置看门狗，系统死机后可以自我恢复。

对有源，无源跳闸信号都可以检测，出现误接入高压时对该系统无任何损伤。

表位电流检测发现已跳闸的表时电流自动短接，剔除故障表位，有声光电报警，可以手动或者通过PC机软件解除报警状态。

2 电能表ESAM加密