智能分时计费电度表的单片机实现,电度表性能特点

引言

在电力资源费用的收取方面，电力部门希望采取分时计费的用电制度，即在高峰期用电，将电费单价提高；低峰期用电，将电费单价降低，这是一种采用经济杠杆方式来引导人们尽量避开高峰期用电的一种有效的办法。

该方法对于解决用电负荷量不平衡问题，充分发挥现有的发电能力，可以起到相当重要的作用。分时计费智能电度表正是适应分时计费用电制度的一种新颖的单片机化智能电能计量产品。它既保留了原有三相／单相电度表的主要功能，又增加了分时计算用电量和电费的功能。因此，它既适用于当前，更适用于未来。

1 智能分时计费电度表的结构试验方法

本智能电度表在保持现行三相／单相电度表作为电量计量标准的基础上，仅仅通过在表盘上打一个很小的光电检测孔，从而使表盘每转一圈都给出一个脉冲信号，然后经过放大和整形后，将此脉冲信号作为单片机外部计数脉冲的输入信号。

一般情况下，该智能分时计费电度表可以由两部分组成。*部分是原有的三相／单相电度表，该部分仍可单独作为电量计量系统使用，也就是说，表盘每转一圈，经过齿轮传动，由机械式计数器显示出用电度数，这一原有的功能保持不变；第二部分是新增加的单片机系统，主要是将表盘所转圈数这一信号，以计数脉冲的形式由T0输入，然后根据定时计费用电制度的规定，对这一信号进行适当的处理，从而给出用户各用量计费期的用电度数，再按分时计费价格标准直接算出用户的电费。

2 分时计费的实现

利用这种智能电度表对用电度数进行记录是很容易实现的，它的技术难点在于将用电度数按不同的计费期(高、中、低峰期)分开，以便分别乘上不同的单价后求出用户总的电费。解决这一难题的关键在于，要有一个*的时间标准。

本设计使用一片可编程定时器来作为智能电度表的时间基准。所谓"*的时间标准"，指的是，即使在停电的情况下，电度表不转，无脉冲信号给出，定时器也必须照常运转。否则，如果停上几小时的电，定时器也跟着停止几小时不工作的话，将可能把低峰期误认为高峰期……，从而打乱整个分时计费系统。由于停电是经常发生的，所以实用的分时计费智能电度表必须带有备用电源。 停电期间，智能电度表的处理过程是这样的：当检测到即将发生断电信号时，可通过INT1中断单片机，在其中断服务子程序中置位PCON的IDL位，使单片机进入空闲操作状态，同时接入备用电源。再将备用电源切换到外部定时器上，使定时器不停止工作。而在停电期间，如果设定的定时时间已到，即某个计费期到，定时器INT0将发出中断请求信号，由于INT0编程为高优先级中断，INT1为低优先级中断，因此，并在INT1的中断期间，仍能响应INT0的中断请求，使单片机结束空闲操作状态，在INT0的中断服务子程序中结算某个计费期的电费。所以，利用单片机的空闲操作状态，一方面可在停电期间减少备用电源的消耗；另方面，结算电费的工作也可以照常进行，而不受丝毫的影响。计算结束后，仍可使单片机回到空闲操作状态，并等待电网电压的恢复。

为了区分高、中、低峰3段不同的计费期，可在INT0的中断服务子程序中设置一个可移位的标志，每次中断移位一次，3次为一循环，即移位3次后返回初值位置。这样，由标志所在的位置，就可判断出系统处于哪段计费期，从而转入相应的电费结算子程序。

3 新型智能电度表的主要功能

*中的高、中、低峰3段不同计费期的起止时间以及各段的电费单价，可由供电部门在安装并启用智能电度表时，通过键盘输入，然后加封。在智能电度表工作期间，该表应具有如下主要功能：

(1)可由原有三相／单相电度表显示用户累计用电度数；

(2)通过单片机系统的LED显示器，可按需要显示各段累计用电量、总的累计用电量、各段累计电费、总的累计电费；

(3)可按需要打印各种数据；

(4)可以查询当天各段时间内的用电量和电费；

(5)带有备用电源，可以自动切换。

(6)可按需要将上述各种数据从串行口发送出去，然后通过有线／无线数传机传送到供电部门的中心控制室，使供电部门能随时了解各有关单位的用电和电费结算情况；

(7)供电部门按月收取电费后，可通过清零按钮将上述量清除，并重新开始累计；

(8)对于限额用电单位，供电部门可预置用电限量，并有超额报警和超额部分加倍计费功能。

4结束语

本文根据分时用电计费制度，并通过单片机系统和*时间标准，提出了一种基于单片机的分时计费智能电度表的设计方法。重点分析了系统中分时计费的实现方案。 电度表常见的问题分析及处理方法

电能表是用来测量电能的仪表，指测量各种电学量的仪表。常见的故障问题小编总结了一下几点：

一、总表与分表对不上 1.问题的表现 一宿舍小区，发现其总表所累计的电量与其所带的几块分表所累计的电量之和对不上，并且相差很大。 2.分析与处理 此表为三相四线表，它所累计的电量应该是它本身所带的几块分表所累计的电量之和，所以它是收费标准的依据。 但在正常的负荷下，突然发现此表所累计的电量下降，与往常所累计的数据相差很大。从表的外观上看未发现异常，表盘的转动和计度器工作均正常。随后检查表尾接线是否有虚接现象，也未发现异常现象，接线方式正确。但在活动表尾的其中一条线时(B相电压线)，发现此线有一段很软(该线采用的均是单股塑料硬线)，怀疑内部金属部分已断开。经仔细检查确认此相电路已断路。 这样一来，此表所累计的电量就会丢失为正常时累计电量的1/3。当B相电压回路断路，此表所累计的电量仅为A相和B相的功率之和。由于B相断开的是此表的电压回路而不是电流回路，所以均不影响各分表以及各用户所带的负载正常使用。 根据以上的分析表明，此故障的出现是很不正常的。因为总表表尾所接的线均是单股塑料硬线，并且金属部分较粗，一般从内部是不容易断开的。因此，经多方面的调查和了解，充分证明了此故障的确是人为造成。由于表尾盖都用钳封已封好无法拆开，只好用钳子将内部金属折断，但绝缘外皮完好如初，很难被人们发现，从而达到窃电的目的。此问题已交有关部门进行处理。 二、现场电能表的测量数据的正确选择 近年来人们越来越关注现场电流、电压、相位、功率以及电能表的高准确度测量。为了达到这一目的，往往需要通过反复拆、接线将高准确度测量仪器的电流互感器串入电路，这既不安全又费时间。同时随着测试的次数不断增加，将会导致接线盒的接线螺丝滑扣，造成接触不良甚至使电流回路开路，引起事故的发生。但现有的钳形电流互感器由于要开口，这样将会使导磁系数大大降低，同时它和位置相关性也很大，极大地限制了测量准确度的提高，使测出的数据产生了可疑性。为了解决这一问题并充分利用现有的测量仪器，其方法是首先在测量前弄清钳形电流互感器本身所产生的附加误差，然后将现场所测出的数据减去它本身的附加误差即为实际所测的结果。 一般现场校验仪在周期校验时分两步进行。一是将校验仪的电压和电流的输入端与校验装置的电压和电流输出端通过导线分别连接好，然后测出一组数据。二是再用钳形电流互感器的接线方式，在相同的负荷点的条件下，测出第二组数据，*后用第二组数据减去*组数据即为电流夹钳的附加误差。 这样一来，此问题基本得到解决，同时使现场测试工作效率大大提高。以前在测试现场表计时，出现误差偏大甚至超差，计量测试人员就盲目下结论，认为此表不合格或性能不好，其实不然，这些测试数据很可能与测试方法和处理方法不妥有关系，这一点切莫忘记。 三、电能表的转速不稳 一般电能表的转速不稳均是由于机械故障导致的。如: 1.当电能表的上、下轴承因缺油而使摩擦力矩增大，有时还伴有吱吱的摩擦振动响声，使电能表的转速变慢。 处理方法:将表壳打开，在上、下轴承中加一点表油，问题即可得到解决。如果上下轴承已损坏或轴尖磨损严重，可换新的器件。 2.由于电能表长期使用或由于制动磁铁质量不好，导致失磁现象，使制动力矩减小，表盘转速变快。处理方法:将制动磁铁充磁或更换磁铁。 3.当磁铁间有杂物或铁渣时，会使表盘转速时快时慢。处理方法:清理杂物并对不平的表盘进行校正。 上述现象都是造成电能表转速不稳的主要原因，但这也不能一概而论。电能表的转速不仅和以上所述原因有关，同时还和它所带的负荷性质有关。以三相三线电能表为例，当它的负荷为纯阻性时(即功率因数为1.0，Φ角为0°时)，它的两组元件都会在转盘上产生一个转动力矩。它的功率计算公式为:PZ=UABIAcos(Φ+30°)+UCBICcos(Φ-30°)[式中:PZ为总功率;Φ为相电压与相电流之间的夹角;(Φ+30°)和(Φ-30°)均为线电压与相电流之间的夹角]。 当负载为感性或容性时(功率因数为0.5，Φ角为60°时)，在两组元件中的其中一组功率为零，这样它的总功率就为原来总功率的一半，当然转速就比负荷为纯阻性时的转速慢。由于线路的负荷有时在不断地变化，因此，电能表的转速也就随之变化，但这是正常现象。 四、两表交替使用，造成电量丢失 1.问题的表现 据某单位宿舍电工反映，某用户根据他的实际负荷及平常用电量来判断，该户电表所累计的用电量突然下降，经检查也未发现异常现象。 2.分析与处理 根据以上所述，有关人员决定到现场进行观察和分析。经过一段时间后，有关计量人员来到现场对此表进行观察，表箱没有被锁，观察中突然发现此表的表底数以及编号和原始记录都对不上，表的外壳虽然有铅封但表尾盖却没铅封。根据这一系列情况判断，可能是用户已将表更换。为了证明此用户是否有窃电行为，决定到抄表日再来一趟。果然到了抄表日此表又换了新面目，无论是表底数还是编号都与原始记录对上了。无疑此户是利用了两表交替使用进行窃电活动。即上半月用新表，下半月用原始表(月底为抄表日)。这样一来，原始表所累计的电量仅为正常累计电量的1/2。