基于虚拟仪器概念的多功能电能测量系统的设计

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1、基于虚拟仪器概念的多功能电能测量系统的设计王瑞金，李冬青，韩刚，李波（山东泰安市计量测试所，山东泰安!($"""）［摘要］文章简单地介绍了在一定区域内的基于虚拟仪器概念的电力测量及控制系统，从概念到原理进行了阐述和分析，并提出了基于)*+,*-./控制网的实现模式。［关键词］虚拟仪器；电能计量；负荷控制［中图分类号］!"#$［文献标识码］"［文章编号］%&&’(%%)*（’&&%）&+(&&*,(&*%虚拟仪器虚拟仪器是指通过应用程序，将计算机与功能化模块硬件结合起来，用户可以通过友好的图形界面来操作计算机，从而完成对被测试量的采集、分析、

2、判断、显示、数码存贮等，进而完成控制终端的目的。虚拟仪器与传统仪器一样，可划分成数据采集、数据分析处理、显示结果三大功能块，（如图$所示），虚拟仪器以透明的方式把计算机资源和仪器硬件的测控能力相结合，实现仪器的功能运作。’电能计量及相关控制现状关于电能计量，电力企业系统有自己部门相关的虚拟仪器系统是由计算机、应用软件和仪器硬件规程。电力系统各企业之间，电力企业与用电大户之构成的。从构成方式上讲，则有以012板和信号调间的电能计量因涉及重大贸易结算已研究得较为充理部分为硬件组成的34#012测试系统等多种方分，而涉及较小用户（如普通居民住宅楼

3、）的电能计式，如图!所示。量目前依然无很大改观，较多场合依然沿用感应式电虚拟仪器与传统仪器相比有以下几个特点：度表，该类仪表因生产厂家较多，产品质量参差不（$）虚拟仪器系统开放、灵活，与计算机技术的齐，且其本身误差调整点较多，致使该类电度表目前发展完全相同。市场抽样合格率极低。（!）关键部分是软件，便于维护、价格低、可重近年来，随着微电子技术及计算机技术的不断发复性与可配置性强。展，一些新型的电子式电度表或抄表网络也已出现，（5）技术更新周期短、升级容易，用户可自定义大致可分成以下几类：功能。（$）感应式电度表的抄表网络（6）良好的人机界面

4、，更符合操作者自己的习该类型仪表（系统）是在感应式电度表的相应机惯。构上增加光电元件或霍尔元件，使用电子计数器记录（%）配备多种总线系统可具有接入网络的远程测其产生的脉冲数并换算成用电量。该类系统解决了自控能力。［收稿日期］!"""#$$#"%［作者简介］王瑞金（$&’&#）男，山东泰安人，合肥工业大学毕业获学士学位，工程师，现从事计量检定工作。·5’·-./0123456785103898.2’&&%:;<+动远程抄表问题，有利于相关部门管理，可节省人网络协议开放，对任何用户都平等。力，但并未解决其计量准确问题和人为偷漏电问题。（!）通讯

5、媒介（!）电子式集中计量电度表可以使用多种媒介进行通讯，包括双绞线、电力该类仪表将一定区域（比如一个单元或一栋楼线、光纤、同轴电缆、无线电波、红外线等，而且在房）的不同用户的电能计量集中在同一仪器中，以单同一网络中可以同时有多种通讯媒介并存。片机为中央处理器，具备数据接口，可方便升级，组（"）互操作性建远程抄表网络，但控制部分、预付费功能未加涉,-%.-(50通信协议符合国际标准化组织（$67）及。该类仪表解决了电能计量精度问题，杜绝了绝大定义的开放系统互联（76$）模型，任何制造者的模部分类型的偷电问题。型可实现互操作。（"）预付费电度表

6、（)）网络拓扑具有控制功能的电子式预付费电度表。该类仪表有星型、总线型、环形以及自由型等。基于专用芯片，解决了表的精度和预收费问题。（*）网络通信采用面向对象的设计方法以上几类仪表及其抄表网络均未涉及对电力负荷,-%.-(/0技术被称为“网络变量”，这样就使得进行平衡的问题。网络通信的设计简化成为参数设置，增加了通信的可!基于虚拟仪器的多功能电能测量系统靠性。虚拟仪器的多功能电能测量系统，除满足其计量（8）远传性准确度之外，还应具备以下功能：通信速率可达#9!*:;<&／0，此时有效距离为（#）良好的信号采样（电能计量）模块，可提供#"=>

7、，如用?@/;<&／0的双绞线，直线通信距离长达与电力网相隔离的数据口；!?==>。（!）具有强大的设置功能、能进行用电监控、窃（?）节点多电报警等功能；,-%.-(/0网络控制技术在一个测控网络上的节（"）通过一定的网络可接入$%&’(%’&或公共电话点数可达"9!万个。网等进行数据远传及远端控制；（@）,-%.-(/0核心元件是A’B(-%芯片（)）可具备预付费电度表的功能以解决电费收缴内部有"个@位微处理器，")种$／7对象和定难的问题；时器／计数器等，如图"所示。）还有,-%CD4/通信协（*）在一定区域内对电力负荷大体平衡，满足削

8、议。A’B(-%芯片具备通信和控制功能。峰填谷的要求，使不同用电设备特别是大功率设备满负荷的运行时间尽量相互错开。该系统在设计中应充分考虑虚拟仪器的特点，设计时应做到以下几点：!