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摘要：智能电力仪表是智能化科技发展的产物，主要用于中低压系统，不仅可以采集数据，而且具有控制功能，能够测量电能计量和电力参数。传统的电力表只能根据可动线圈的偏转量来测量微弱的电流，智能电力仪表则不同。本文将简单介绍智能电力仪表的组成结构及其应用，与传统电力表对比分析智能电力仪表的优势，并从提高电源的抗干扰能力，加强智能电力仪表终端的软件设计，对EEPROM进行有效保护等三个方面来探讨提高智能电力仪表电能计量可靠性的措施。
关键词：智能电力仪表；电能计量；可靠性；设计方法
智能电力仪表具有多种功能，主要用于低压电力系统，能够克服高阻抗，解决高污染和高噪音问题，但是，智能电力仪表自身也存在缺陷，严重影响电能计量可靠性。本文将简单介绍智能电力仪表的重要部件，浅析智能电力仪表所存在的问题，并针对如何提高智能电力仪表电能计量可靠性的设计方法提出个人见解。
一、智能电力仪表的主要组成部分
目前，大多数智能电力仪表的重要组成部分大概包括10个模块，图一就是智能电力仪表的结构图。
图一 智能电力仪表的结构图
由图一可以看出，智能电力仪表的重要部件包括核心单片机PL3201、电力载波、电源、红外通信、存储模块E2PROM、电量测量、继电器、用户负载、时钟电路、红外遥感器等。
核心单片机PL3201一般都用来接收或者累加电量测量模块所输出的脉冲数，电力载波可以放大电能量然后将将电能传输进集中器。电源是将其他形式的能量，例如机械能、光能、热能、化学能、原子能等转换成电脑的装置。红外通信就是运用红外线技术来传输电能测量数据。存储模块E2PROM所发挥的功能是储存所测量的电能数量。电量计量是对电流和电压进行采样，然后再输出脉冲数（所谓的脉冲是指电流或者电压短暂的起伏变化，目前，各种高频脉冲被广泛应用于无线电技术中，也被称为电脉冲。有时候，脉冲是指变化规律类似脉冲的现象）。继电器是当输入的物理量例如电压、电流、温度以及压力等，达到规定值的条件，使被控制的电路接通或者分断的一种自动电器，常用于电力系统的保护装置、自动控制系统、遥控和通信装置中。用户负载是把电能转换成其他能量。时钟电路是指按照时间顺序进行震荡的电路，可以促使智能电力表有效工作，时钟电路主要是由电容、晶体控制芯片和晶体振荡器组成的。（电容有两种意义，一种是指一个或者一组导电体的性质，以该导体上每单位电势的变化改变所储存的分离电荷量来量度；另一种是指所储存的电能。如果电荷传布到两个为带电的导体，这两个导体就会带有等量的电荷，在两个导体之间建立一个电势差。电容C即是在任一导体上的电量q对两个导体间电势差V的比，C=q/V。电容单位是每伏特一库仑，写作C/V，或者法拉，其符号为F）。红外遥感器用于检测红外辐射，红外辐射属于电磁波谱的一部分，指从微波到可见光的红端一段。波长为0.7到1000微米，大部分中等受热表面的辐射都是红外辐射，产生的是连续谱。分子激发产生大量的红外辐射，但为不连续的线状或者带状光谱。
传统的电力表只能根据可动线圈的偏转量来测量微弱的电流，一个普通的电力表包括一个小线圈，悬挂在永磁铁两级之间的金属带上。电流通过线圈产生磁场，与永磁铁的磁场相互作用而产生转矩或者扭力。线圈在转矩作用下旋转，使与线圈相连的指针或者反射镜转动。次旋转角度即可用来度量线圈内通过的电流，角度是指用指针的转动或者镜面反射光线的偏转来测定。智能电力仪表不同于传统的电力表，具有多样化功能，不仅能够克服高阻抗，解决高污染和高噪音问题，而且可以精确的测量电力参数、监视并分析电能质量参数、统计电能量、记录最值和事件顺序，而且具备越限报警的功能。
二、智能电力仪表所存在的问题
智能电力仪表在进行电能计量的过程中会受到来自外界及其自身的干扰，例如浪涌、电磁脉冲等，这些干扰现象经常导致仪表内部的采集、运算或者存储环节发生不可预知的错误，严重危害电脑数据的安全。由于电能数据是累积量并不是瞬间值，因此一旦发生错误便难以恢复，会给供电部门以及用电客户双方造成无法挽回的损失，引起供用电纠纷。由问题出发，如何提高智能电力表电能计量可靠性，可以有多种设计方案。
三、提高智能电力仪表电能计量可靠性的设计方法
（一）提高智能电力仪表电源的抗干扰能力
确保智能电力仪表电能计量的精确度，首先要提高电源的抗干扰能力，需要维护电源设备零件，保护好电路。要注意电阻抗的计量，电阻抗是整体电路或者部分电路对电流总阻力的量度，包括电阻和电抗，电阻产生于载流带电粒子与导体内部结构的碰撞，电抗是电荷流动的另一种阻力，它产生于交流电流过电路时磁场和电场的变化。电路中流过稳定的直流电时，阻抗降低到只剩电阻。电路的阻抗值Z等于电路两端电势差或者电压的最大值除以电流的最大值，公式写作Z=V/L。交流电简写为AC，是周期性换向的电荷的流动，和直流电DC不一样，从零开始，增强到最大极限，再降为零，然后转向反方向，达到极限，再度归零，如此一直反复循环。直流电是方向不变的电流，能输送到很遥远的距离。交流电最大的优点是可以用变压器来增减电压，而直流电没有这种功能，因此，维护电源设备时必须判断直流电与交流电。
（二）加强智能电力仪表终端的软件设计
目前，智能电力仪表终端的软件设计有存储模块E2PROM、电力载波和电能计量等，为了进一步提高智能电力表电能计量可靠性，需要给智能电力仪表终端的软件设计程序中加入数据校验处理、滤波处理以及数据冗余处理。加入滤波处理之后可以核算单位时间内的电能计量，并监测电能的异常状态。加入数据校验后使用校验码以验证电能计量的准确度。加入数据冗余处理可以控制微处理器的系统，避免错误数据写入操作代码区。
（三）对EEPROM进行有效保护
EEPROM用来存放电能数据，是智能电力仪表的记忆单元，能够有效确保掉电状态下电能数据不被丢失。在应用中，如果微控制器对EEPROM执行了非预期的或者错误的写操作，将直接破坏电能数据。因此，必须在硬件设计阶段就考虑对EEPROM进行保护，从而有效提高数据存储的可靠性，可以通过采用带有硬件保护的芯片、写使能锁存以及写保护引脚的方式来保护EEPROM。
结束语：
综上所述，智能电力仪表的重要部件包括核心单片机PL3201、电力载波、电源、红外通信、存储模块E2PROM、电量测量、继电器、用户负载、时钟电路、红外遥感器等10个模块，每个模块都发挥着不同的重要作用。与传统电力表相比，智能电力表具有多种功能，可以克服高阻抗，解决高污染和高噪音问题，精确的测量电力参数、监视并分析电能质量参数、统计电能量、记录最值和事件顺序，而且具备越限报警的功能。但是，智能电力仪表也存在一些必须解决的问题，主要问题是智能电力仪表容易受到外界与自身的干扰，严重影响电能计量的精确度，因此，必须提高智能电力表电能计量可靠性的设计方案，需要提高电源的抗干扰能力，加强智能电力仪表终端的软件设计，对EEPROM进行有效保护。
参考文献
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[2]乐传正，朱祝风.电力监控与电能管理系统在大型商业楼宇的应用[J].建筑节能，2012（9）.
论文作者:李天伦
论文发表刊物:《电力设备》2016年第6期
论文发表时间:2016/6/20
标签：电力论文; 电能论文; 智能论文; 仪表论文; 电路论文; 电流论文; 可靠性论文; 《电力设备》2016年第6期论文;