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宁夏大学新华学院本科学位论文
电表自动抄表系统设计
1
．
自动抄表系统研究的目的和意义
自动抄表系统研究的目
的和意义十分广泛，
对用电管理部门而言，
主要体现在如下几
个方面：
（
1
）
有利于减轻传统人工抄表工作的劳动强度；
（
2
）
有利于提高抄表工作的效率；
（
3
）
有利于用电数据的有效存储和历史数据的快速查询；
（
4
）
能够实现用电数 据的自动统计分析，
用电管理部门能够及时掌握电网供电状况以及
负载的
变化情况，有利于提高配电管理和电网改造决策的科学性；
（
5
）
有利于实现用电管理的规范化和标准化；
（
6
）
能够实现用电标准的动态制定，有利于提高用电收费管理的科学性与合理性；
（
7
）
顺应历史发展的 需要，
应用电子与计算机技术实现自动抄表，
有利于提高用电管理
部门的管理与决策水平；
（
8
）
有利于国家对用电管理部门的统一集成。
采用计算机自
动抄录用户电表数据、
自动计费报表时用电管理发展的必然趋势。
针对
< p>普通用户开发一个经济适用、
可靠的自动抄表系统，
可以增强用电管 理部门用电经营管理
的效率，
提高配电管理与决策的科学性，
< p>减少人力资源的浪费。另外利用抄表系统自动传
输和记录电表数据，
吐过遇到用电收费纠纷，
还可以实时查验和查询历史用电数据。
这 样
是我国公用事业的收费工作方式得到有效改善。
抄表系统的研制成功，必将带来一定的经济效益和社会效益。
2.
国内外发展现状
国内发展：
随着微电子技术、
计算机技术及现代通讯技术的发展，
研究电表自动抄表系统便提到
日程上
来了。
而且，
由于计算机技术和通讯技术的飞速发展，
带动了工厂 自动化、
办公自
动化和家庭自动化的发展，
而电表自动抄 表系统正是趋于大力法杖中的智能建筑、
楼宇自
动化的重要组成部分，<
/p>
是家庭自动化的必然，
因而日益受到关注。
国内外在这方面都正在< /p>
大力发展开发研制工作。
国外发展：
国外如以色列尤尼克
（
Unique
）
技术公司开发的集中抄表系统，
利用现有的电网和电
表，
一电力线作为信息传递媒介，
建立数据采集通讯系统，
通过电力线载波技术将信息远
距离传送。而由英
国自动化仪表公司本部策划、组织，杭州沃特电器有限公司研制的
IC
系
列电表，
可按用户需要装上通讯接口，
利用
RS485
< p>标准接口、零电压脉冲继电器输出或
4-20mA
线 性输出进行远程监测。
德国
D-Tech
公司则为此专门开发了< /p>
SMI
专用模块，
用于
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电子式电能表的数据采集，
以
400
脉冲
/
度或
800
脉冲
/
度向外 输出功率脉冲。
在国内，
华
立（
Hole y
）集团、万胜电力仪表公司、华电总公司特瑞电力设备公司、杭州奥特电力电
< br>子有限公司等均对自动抄表系统的开发投入了大量人力物力。
3.
电能表原理
自动抄表系统
(Automatic Reading Meter S ystem
一
ARMS)
是将数据自动采集、传输
和处理应用于电能供、
用与管理系统中的一项新技术，
采用通讯和计算机 网络等新技术自
动读取和处理表计数据。
它从根本上克服了传统的人工抄 表模式的弊端，
给电能管理的现
代化创造了良好的条件。
传统电度表指感应式的机械电度表
（简称感应表或机械表）
它利用的时电磁感应原理，
主要由电压线圈、电
流线圈、铝盘、永久磁铁、计度器等器件构成。其工作原理为：根据
电磁感应原理，
电表通电时，
在电流线圈和电压线圈产生电磁场，
在铝盘上形成主动力 矩，
通过传动齿轮带动计度器计数，电力电压越大，转矩越大，计数越快，用电越多。铝
盘的
转动力矩与负载的有功功率成正比。电表常熟，指计量单位电能值（度或千瓦
*
小时）时
对应铝盘转过的圈数。
电子式电度表是利用电子电路
/
芯片来测量电能；用分压电阻或电 压互感器将电压信
号变成可用于电子测量的小信号，
用分流器或电流互感 器将电流信号变成可用于电子测量
的小信号，
利用专用的电能测量芯片将 变换好的电压、
电流信号进行模拟或数字乘法，
并
对电能
进行累计，
然后输出频率与电能成正比的脉冲信号：
脉冲信号驱动步进马达带动机
械计度器显示，或送为计算机处理后进行数码显示。
< br>典型的自动抄表系统主要由前端采集子系统、
通信子系统和中心处理子系统等三部分
组成。针对不同的要求，每一个子系统的具体构成方式会有差别。
4.
电表自动抄表系统的功能
（
1
）设置电表的参数，读取各种计量和管理数据；
< p>
（
2
）抄表数据的统计、查询、备份、报表、图标生成；
< p>
2
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（
3
）厂站管理；
（
4
）自动抄表、定时上报、实时查询等；
（
5
）能识别表是否正常工作，如果用户的表有异常错误时本系统有自动 上报功能
。
（
6
）掉电数据保存；
（
7
）瞬时量数据的综合处理；
（
8
）系统数据备份、存档和想向外输出数据；
（
9
）历史数据事件记录功能；
（
10
）实时报警；
< br>（
11
）根据线路上的表计关机计算线路损耗；
（
12
）
可提供多路模拟量、
开关 量输入、
实现开箱告警、
停电告警、
逆相告警、
超 温告警、
过压告警、过流告警、过载告警、倾斜或移动报警等其他功能；
（
13
）远程控制断电功能；
（
14
）采集的参数丰富，如：
a.
当前、上月、正向有功、反相有功、无功四象限的总及尖、峰、平、谷四费 率电量；
b
．正向、反向、有功、无功、的最大需量及 最大需量发生时间；
c.
有功功率、无功功率、三相电 压、三相电流、功率因数；
d.
感想失压累计次数、失 压累计时间、集抄器停电起止时间等；
e.
单位时间按 负荷曲线、三相电流曲线、三项电压曲线、有功功率曲线、无功功率曲线、
功率因数曲线
；
5.
研究内容和方法
要研究智能电表 ，
首先必须搞清楚这个产品的工作原理，
当吧电能表接入被测电路时，
< p>电流线圈和电压线圈中就有交流电流流过，
这两个交变电流分别在它们的铁芯中产生 狡辩
的磁通；
交变磁通穿过铝盘，
在铝盘中感应出涡流；
涡流又在磁场中受到力的作用，
从而
是铝盘得到转矩（主
动力矩）而转动。铝盘转动时，带动计数器，把所消耗的电能指示出
来。
这就是电能表工作的简单过程。
在设计中我们应该对它的功能有一个初步的定位，
智
能电表，
顾名思义是应该在实现电表的基础功能外更加体现它的智能化 ，
它应该具有数据
的保护，报警功能，断电的显示，负荷的控制，防窃电
功能，远程抄表系统等功能，在后
面的实际中会详细的介绍每个功能实现的方法与步骤。
电度表作为电费收取的计量依据，
涉及到一个抄表问题，
智能电表应该在 这一方面显示出它的优越性，
在设计中，
也应该花
大力气
解决这个问题。
扩频技术是一种无线通信方式，
把发送 的信息转换为数字信号，
然后由扩频码发生器
产生的扩频码序列去调制数
字信号，
以扩展信号的频谱，
通过相关接收，
用相同的频码序
列解扩，
最后经信息解调，
恢复出原始信息。
扩频通信距离一般可达几十千米，
其最大的
优点在于抗干扰能力较强。<
/p>
被扩频信号的输出信噪比与输入信噪比的比值正比于扩频信号
的射频带宽与
信息带宽的比值。
扩频实质上是将干扰信号的频谱展宽，
使其变得频谱宽而
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