智能远程电表的研究与设计正文

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1、智能电表远程预付费系统的研究与设计第1章绪论1.1课题的背景、来源及意义智能电表远程预付费系统是依托成熟的IC卡技术开发的一种用电收费管理系统，系统采用IC卡作为中间介质[1-8]，物理连接售电系统同安装在客户处的IC卡电能表按规定的协议进行“一对一”的购售电信息传输，实现对电能计量的抄表、收费、控制三位一体，有助于防范电费风险，提高电费回收速率。采用IC卡智能电能表后，可以改变用电收费及管理的现状，达到以下管理目标：1．智能电能表代替传统电能表后，用IC卡实现远程预付费，实现“先付费后用电”持卡

2、结算的理想管理模式，从根本上杜绝了欠缴、迟缴、漏缴电费的现象，使供电公司应收费用及时到位。2．建立供电公司计算机信息管理系统，实现对供电、用电用户及供电公司员工的科学化管理；建立完善的财务核算管理，使供电公司的日常工作和管理流程化、自动化、科学化，提高供电公司的服务质量和竞争力。3．减轻工作人员的劳动强度，消灭／减少现金交易，减少人为差错和杜绝贪污案件的发生。4．提供方便的统计查询功能，便于全面、及时地了解情况，为决策提供依据。综上，采用IC卡远程预付费电能表于国于民都有利，社会效益和经济效益都十

3、分明显。1.2我国电能计量仪表的发展历程4242智能电表远程预付费系统的研究与设计我国电子式电能表的发展历程可以概括为：20世纪90年代初期的以机电一体为主的工业多费率电能表；中期的电子式电能表；中后期IC卡电能表、电力载波仪表等。我国在大规模城市和农村电网改造、安居工程和一户一表后续工程、厂网分开以及加大两部制电价和分时计费的应用范围的过程中，促进了电子式多费率电能表的使用。在市场的推动下，电子式电能表发展迅猛。虽然现在电能表逐渐从感应式慢慢向电子式过渡，但感应式电能表还是有其特点，例如：长寿命

4、和亚长寿命。在有些寒冷地区感应式电能表的表现优于电子式电能表，但是电能表向电子式发展的趋势是可以肯定的。智能电能表采用电子技术，将单相或三相交流功率转换为脉冲量或数字量，运用计算机技术实现各种运算与数据处理以及扩展功能。与传统的感应式电能表相比，具有很大优势，智能电能表的特点是高技术、高工艺、高效益，它使电能表从传统的劳动密集型变为技术密集型。现将其主要特点分析如下：(1)测量精度高。智能电能表是在数字式功率表的基础上发展起来的，它采用电子乘法器实现对电功率的测量，使其在很宽的电压、电流范围内实现

5、1.0级及以上高精度的电能测量。与普通感应式电能表相比，智能电能表从负载下限到最大负载，误差数据基本不变，在整个负荷范围内曲线保持平直，表计误差易于调整，且其每年的校验数据变化较小。(2)本身功耗低。智能电能表接入电压互感器（PT）二次回路后，电压二次回路的输入电流仅为10mA左右，感应式电能表则有70～100mA；而且1只智能电能表可同时实现有功、无功及最大需量测量，即至少取代3只感应电能表；并且，可适当减小PT二次回路压降，这对于提高电能计量精度、减小电量损失作用较大。(3)抄表方便，可实现远

6、方测量。智能电能表以LCD屏显示时间、表号、电量数据及监测信息，所有的电量数据都配以相应的代码自动循环显示，这使得抄表人员一目了然，也可以通过红外抄表器或掌上电脑抄表。此外，智能电能表配有脉冲输出端子及数据通信接口，很容易实现电量数据的采集与传送，以实现远程自动抄表。1.3本论文的研究内容本论文主要研究如何实现预付费智能电表的远程预付费的控制，在智能电表原有的基础上实现用户在家实现远程缴费控制，以及当用户的电量不足时能够及时报警通知用户及时缴纳电费，此外用户预付费电路时能够是现在原有电量的基础上实

7、现相加计量等工作。4242智能电表远程预付费系统的研究与设计第2章系统结构框图与设计要求2.1系统结构框图IC卡远程预付费电能表的工作原理是：用户先购买IC卡（用户卡），并携IC卡在网上交费购电，电路系统将购电量等信息自动计入卡中。用户将卡插入IC卡电能表（以下简称卡表），输入密码后，卡表内控制单片机识别IC卡及进行IC卡与卡表的相互认证并确认，系统将卡内购电量与卡表剩余量相加；写入卡表内存储器，进而控制电磁阀开启。当用电过程中，卡表内剩余电量相应减少。当剩余电量低于一定量，卡表报警，这样提示用户

8、购电。当电量用完时，电磁阀自动关闭，停止供电。这时候就需要用户重新购电，当用户重新购电读卡存入后，打开电磁阀供电。电能表的结构框图如图2.1所示，为了便于调试和检修，本系统的电路采用模块化结构设计，选用单片机AT89S52和ADE7755为核心，采用I²C总线技术实现对存储器AT24C02，时钟芯片PCF8563和IC卡的读写，利用键盘设置显示当前余量、时间及日历等。微控制器AT89S52LED显示AT24C02存储器ESAM远程身份识别模块IC卡接口电路报警断电控制计量模块AT7