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智能电表
 
智能电表
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一、概述
单相费控智能电能表是本公司研制生产的智能型电能计量产品,适用于额定电压 220V、频率50Hz 的单相交流有功电能的计量。具有独立的调制式红外光口和 1 路 RS485 通讯口,并配有载波通信模块标准接口,可选配多家载波通信模块,可支持 LoRaWAN 通讯模块;可支持费控功能;该表具有高可靠、高精度、长寿命等优点。它适应电压范围宽,且整机出厂后无须调整。可广泛应用于城市、农村或工厂企业单相交流电的计量场合。      
引用标准:
GB/T17215.321—2008《交流电测量设备 特殊要求第 21 部分:静止式有功电能表(1 级和 2 级)》DL/T 698—1999《低压电力用户集中抄表系统技术条件》
DL/T645—2007《多功能电能表通信协议》Q/GDW 354—2009 智能电能表功能规范
Q/GDW 355—2009 单相智能电能表型式规范
Q/GDW 364—2009 单相智能电能表技术规范
Q/GDW 365—2009 智能电能表信息交换安全认证技术规范
二、工作原理
被测交流电压和电流经过高精度采样后送到专用电能计量芯片经过一系列数字处理后,转换成与有功功率成正比的脉冲频率信号送给微处理器,微处理器将脉冲信号依据时段费率进行分时累加,得到总电量和各费率电量,结果保存到数据存贮器中。微处理器同时完成显示和与外部进行信息交换的功能,其原理框图如图 1 所示。


三、技术特点
1、采用先进的专用集成电路和 SMT、热风回流焊、波峰焊工艺设计、制造,质量可靠。
2、电能计量单元和数据处理单元,通信接口单元分别采用三组隔离电源,所有输出信号均采用光电隔离,提高电磁      兼容性能,同时也确保计量单元独立稳定工作,不受通信接口的影响。
3、宽电压范围设计,从 154V~265V 均能正常工作,同时 418V 时电表不损坏,提高了电表对工作环境的适应性。
4、微处理器采用内置看门狗设计,确保了 CPU 可靠正常工作,计量数据采用三重备份。在恶劣干扰下,数据确保安然无恙。
5、全密封防尘、防水设计,表壳材料具有优良的阻燃和抗腐蚀、抗老化性能。
6、采用具有内置温度补偿功能的硬件时钟电路,停电用电池供电时温度补偿功能同样启动,确保时钟精度准确。
 
图 1 工作原理框图 
四、规格、型号及主要参数

类别 项目 规格参数 备注

功能 适用范围 适用额定电压 220V、频率 50Hz 的单相交流有功电能的计量
报警功能 当出现故障或报警项时,LCD 立即停留在该代码上或报警提示,且背光灯持
续点亮
数据传输功能 本地 LCD 显示屏显示提示,发出报警信息和有功电能数据到云端
数据存储功能 可存储上 12 个月的总电能和各费率电能量;停电后数据保存时间 ≥ 10 年
计时功能 具有日历、计时、闰年自动转换功能,时钟准确度≤0.5 秒/天(参比温度 23℃  


显示功能 LCD 显示屏能显示当月和上月月度用电量、阶梯电价、用电剩余金额等
费控功能 本地费控电能表(表计预付费功能)/ 远程费控电能表(系统预付费功能)
电能准确度 1.0 级/2.0 级,符合 GB/T17215.321-2008 的要求

安全认证加密 通过固态介质或虚拟介质对电能表进行参数设置、预存电费、信息返写和下发远程控制命令操作时,需通过严格的密码验证或 ESAM 模块等安全认证,以
确保数据传输安全可靠
硬件 接口配置 RS485 口:600bps~9600 bps、红外接口:1200bps
通讯方式 支持 LoRa,433MHz /470MHz/919MHz(可选)
天线 内置 428~438MHz 50Ω 弹簧天线
额定电压 AC 220V 50Hz,宽电压工作范围 AC 154V~265V(到 418V 时电表不损坏  


最大电流 10A ~ 120A 可 选
起动电流 ≤0.004Ib(直接接入式)
电能脉冲宽度 80±20mS,典型值:80mS

电压线路功耗(非通信状态):≤ 1.5W, 10VA电压线路功耗(通信状态):≤ 3W, 12VA
电流线路功耗:≤1VA(Ib)
施加参比电压的 115%而电流线路无电流时,电能表测试输出不应产生多于一
个的脉冲

软件 LoRaWAN 支持 LoRaWAN Class C
通讯协议 符合 DL/T645-2007《多功能电表通信协议》及其备案文件
电源 内置电源 DC 3.6V 锂电池,容量≥1.2Ah,停电后可供时钟工作时间≥5 年
工作环境 工作温度 -40℃~70℃
工作湿度 0~95%RH
大气压力 63.0kPa~106.0kPa(海拔 4000m 及以下)
防护性能 全密封防尘、防水设计,表壳材料具有优良的阻燃和抗腐蚀、抗老化性能
安装方式 电表上部有挂钩螺钉孔,用 M4 挂钩螺钉固定,电表下部有 2 个安装孔用 M4
×10 或 M4×12 普通螺钉固定在接线板上
产品尺寸 112×160×71 mm
五.主要功能简介
1 计量功能
a) 具有正向有功电能、反向有功电能计量功能,能存储其数据,并可以据此设置组合有功。
b) 具有分时计量功能,有功电能量按相应的时段分别累计、存储总、尖、峰、平、谷电能量。
c) 可存储上 12 个月的总电能和各费率电能量;数据存储分界时刻为月末 24 时,或在每月 1 号至 28 号内的整点时刻。
2 费控功能
2.1。、本地费控电能表(表计预付费功能)
在电能表内进行电费实时计算,其主要功能包括:
a) 当剩余金额小于或等于设定的报警金额时,电能表能以声、光或其他方式提醒用户;透支金额应实时     记录,当透支金额低于设定的透支门限金额时,电能表发出断电信号,控制负荷开关中断供电;当电能表接收      到有效的续交电费信息后,首先扣除透支金额,当剩余金额大于设定值(默认为零)时,方可通过远程方式使      电能表处于允许合闸状态,由人工本地恢复供电。
b) 剩余金额不能超过设计允许的电能表最大储值金额;最大储值金额由电能表显示位数决定。
c) 电能表的预存电费金额应能与表内的剩余金额进行准确迭加。
d) 电能表不接受非指定介质输入的任何信息。当使用非指定介质或进行非法操作时,电能表能进行有效     防护;在非指定介质或非法操作撤销后,电能表能正常工作且数据不丢失。
 
g)下发远程控制命令操作时,需通过严格的密码验证及安全认证,除用户购电信息外的其他用电参数设
置还应通过编程键和编程密码验证使电能表处于编程允许状态下方可进行。
2.2、远程费控电能表(系统预付费功能)
电费计算在远程售电系统中完成,表内不存储、显示与电费、电价相关信息。电能表接收远程售电系统下     发的拉闸、允许合闸、ESAM数据抄读指令时,需通过严格的密码验证及安全认证。
可通过虚拟介质对电能表内的用电参数进行设置;
2.3、安全认证加密要求
通过固态介质或虚拟介质对电能表进行参数设置、预存电费、信息返写和下发远程控制命令操作时,需通过     严格的密码验证或 ESAM 模块等安全认证,以确保数据传输安全可靠。ESAM 模块的加密算法应符合国家密码管理的有关政策,使用 SM1 算法。电能表在全性能试验或验收试验时,通过系统内有资质的检测机构对电能
表数据传输进行安全认证检查,检查依据《智能电能表信息交换安全认证技术规范》。
3 测量及监测
能测量、记录、显示当前电能表的电压、电流(包括零线电流)、功率、功率因数等运行参数。测量误差
(引用误差)不超过±1%。
4 事件记录
a) 永久记录电能表清零事件的发生时刻及清零时的电能量数据。
b) 记录编程总次数,最近 10 次编程的时刻、操作者代码、编程项的数据标识。采用
c) 记录校时总次数(不包含广播校时),最近 10 次校时的时刻、操作者代码。
d) 记录掉电的总次数,最近 10 次掉电发生及结束的时刻。
e) 记录最近 10 次远程控制拉闸和最近 10 次远程控制合闸事件,记录拉、合闸事件发生时刻和电能量等数据。
f) 记录开表盖总次数,最近 10 次开表盖事件的发生、结束时刻。
5 费率、时段及电价方案
具有两套费率时段表,可在约定的时刻自动转换;每套费率至少支持4个费率。
 
具有日历、时钟,全年应至少可设置2个时区,在24h内至少可以任意编程8个时段;时段的最小间隔为
15min;时段可跨越零点设置。
具有两套电价方案,可在约定的时刻或达到约定的用电量水平时自动转换。
支持通过红外、RS485通信接口修改费率表、时段表及电价方案,有防止非授权人操作的安全措施。
6 显示功能
a) 电能表能显示以下信息:
1) 当月和上月月度累计用电量;
2) 当前剩余金额;
3) 当前阶梯电价;
4) 各费率累计电能量示值和总累计电能量示值;
5) 当前时间;
6) 报警代码或提示;
7) 通信状态提示;
8) 电能表的表号。
b) 电量显示单位为千瓦时(kWh),显示位数为 8 位,含 2 位小数。
c) 剩余金额显示单位为元,显示位数为 8 位,含 2 位小数。
d) LCD 背光唤醒方式,包括按键唤醒、红外唤醒(任意红外设备均可唤醒)、等方式;在正常使用情况下,LCD 寿命不小于 10 年。
e) 停电时可通过按键唤醒显示(背光灯可不点亮);唤醒后如无操作,LCD 在自动显示一个循环后应自动关闭;按键显示操作结束 30 秒后自动关闭显示。
f) 指示灯: -脉冲指示灯:红色,平时灭,计量有功电能时闪烁;
-报警指示灯:红色,正常时灭,报警时常亮。
 
-跳闸指示灯:黄色,负荷开关分断时亮,平时灭。
7 报警功能
当出现下列故障或报警项时,LCD立即停留在该代码上或报警提示,且背光灯持续点亮;
a) 当剩余电费小于报警电费时,提示“请购电”;
b) 当电能表出现故障时,显示出错信息码(用 Err-XX表示): 1) Err-01 控制回路错误;
2) Err-02 ESAM 错误;
3) Err-04 时钟电池电压低;
4) Err-08 时钟故障;
5) Err-10 认证错误;
6) Err-16 修改密钥错误。
8 冻结功能
定时冻结:按照约定的时间及间隔冻结电能量数据;每个冻结量至少保存12次。
瞬时冻结:在非正常情况下,冻结当前的日历、时间、所有电能量和重要测量量的数据;瞬时冻结量应保     存最后3次的数据。
约定冻结:在新老两套费率/时段转换、阶梯电价转换或电力公司认为有特殊需要时,冻结转换时刻的电能     量以及其他重要数据,保存最后2次冻结数据。
日冻结:存储每天零点时刻的电能量,应可存储两个月的数据。
整点冻结:存储整点时刻或半点时刻的有功总电能,应可存储96个数据。   冻结内容及对应的数据标识应符合DL/T 645—2007及其备案文件要求。
9 计时功能
采用具有温度补偿功能的内置硬件时钟电路,具有日历、计时、闰年自动转换功能;内部时钟端子输出频率为1Hz。在 25~+60℃温度范围内,时钟准确度≤±1s/d;在参比温度(23℃)下,时钟准确度≤±0.5s/d。
 
电能表可接受的广播校时范围不得大于5min;广播校时无需编程键和通讯密码配合;每日允许校时次数可      根据要求进行设置(缺省为每日只允许校时一次),且应避免在电能表执行冻结或结算数据转存操作前后5min
内进行。
10 脉冲输出
电能表有与所计量的电能成正比的LED 脉冲和电脉冲输出功能。光测试输出装置的特性符合
GB/T17215.211—2006的要求。电测试输出装置的特性符合GB/T15284—2002的要求。电能表具备时钟信号 输出端子。时钟端子输出频率为 1Hz。

六.安装与接线
1、电表安装尺寸见图 3 所示电表上部有挂钩螺钉孔,用 M4 挂钩螺钉固定,电表下部有 2 个安装孔用 M4
×10 或 M4×12 普通螺钉固定在接线板上。

图 3 电表外形尺寸与安装图


2、主端子和辅助端子接线
主端子接线如图 4 所示,其中 1 为 L 进,2 为 L 出,3 为 N 进,4 为 N 出。
在电能表主端子上方有 8 个辅助端子,其中,7、8 为计量脉号输出,9、10 为多功能输出口,11、12 为 RS485
 
图 4 端子接线示意图
电能表尽可能安装在室内,室外安装时采用专用的仪表箱保护,安装底板应固定在坚固耐火且不易振动的墙面上。安装电能表的周围空气中不能有腐蚀性的气体,避免沙尘、盐雾等。

使用电能表时必须严格按照表尾盖内的接线图进行接线,接入端子座的引线建议采用铜线, 端子座内固定引线的螺钉应拧紧,避免因接触不良发热而使电能表烧毁。

七、运输与存贮
产品在运输和拆封时不应受剧烈冲击,并根据 GB/T15464-1995《仪器仪表包装通用技
术条件》规定运输和贮存,库存和保管应在原包装条件下存放在支架上,叠放高度不超过 5 层,保存的地方应该清洁,环境温度不超过-40℃~+70℃,相对湿度不超过 95%,空气中不含腐蚀性气体和霉菌。

八、保证期限和售后服务
电能表自出售之日起,在用户遵守说明书规定要求,使用正确,并在本公司铅封完好条件下,若发现不符合国家标准规定的要求时,在约定的期限内将给予免费修理或更换。
在产品整个寿命周期我公司对所有电能表产品实行“三包”,提供必要的维修及服务;负责提供设备接线     图以及必要的技术文件及图纸等。根据用户的要求对用户的维护人员、运行人员进行必要的培训,并提供培训      资料,对软件进行定期更新并提供免费升级。
九、注意事项
本表内部无用户可调节的装置。
安装使用时,各接线必须拧紧,避免因接触不良而发热损坏电能表。电源进线、出线
不可接反。电能表应装在室内通风干燥处,避免强光直接照射红外接收窗口。当使用红外接口进行通信时,应      避免强光干扰红外通信接口,并注意调整红外通信距离和通信角度,保证通信的可靠性。



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