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1、湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power毕业设计成果Graduation practice achievement设计工程名称： 远程抄表系统设计 姓 名： 黄 思 进 专 业： 电力系统自动化 班 级： 15级电力五班 学 号： 202322050007 指导老师： 李 靖 任务下达日期： 2023 年 11 月 17 日设计完成日期： 2023 年 12 月 24 日毕业设计诚信承诺书我谨在此承诺：本人所呈交的毕业设计 由本人独立完成，保证不存在任何剽窃、抄袭他人成果的现象。凡涉及其他作者的
2、观点和材料，均作了注释，如出现抄袭及侵犯他人知识产权的行为，由本人承当由此产生的一切后果。承诺人： 年 月 日目 录第一章：远程抄表系统的组成第二章：电子式电能表的特点及结构第三章：电子式电能表的工作原理第四章：电子式电能表的功能及其作用第五章：数据输出和脉冲输出及停电抄表第六章：联合接线第七章：远程系统的构成第八章：RS485总线布置标准第九章：抄表的实现方法及监控中心功能第十章：Modbus通讯协议传输方式及网络传输致谢参考文献第一章：远程抄表系统的组成 电力远程抄表系统主要由四局部组成，分别是中心站计算机、集中器和计量表，这三级网络共同组成了远程抄表系统，具体而言该系统又分为智能抄表管理
3、系统主站、多功能电能表、低压电力线载波集中器、负控终端以及采集器等。电力远程抄表系统采用GPRS和CDMA无线移动方式进行通讯，实现了中心站计算机和各个集中器之间的通信功能。通过对485总线的利用，以及低压电力载波或者无线移动方式等，实现了集中器和各个采集终端、计量表之间的通信功能，因此具有安装便捷、灵活整合的特性，还具备一定的经济性，完全能够满足国内通信环境各异的要求。一般而言，系统中心站可以同时对N组255个集中器，而集中器可以对172个采集终端和1000个电表进行管理，采集终端可以对64个485总线电子计量表进行管理。第二章：电子式电能表的特点及结构 电子式电能表的特点1)功能强大。通过
4、对单片机程序软件的开发,电子式电能表可实现正、反向有功、四象限无功、复费率、预付十费、远程集抄表等功能。特别是采用AD转换的电能表,其功能的拓展更是简单、方便、快捷。有些装用一块电子式电能表可相当于几感应式电能表,如装用一块功能较全的电子式多功能表,可相当于装用两块正向有功表、两块正向无功表、两块最大需量表块失压计时仪。即一块多功能表可相当于七块表,并能实现这七块表所不能实现的分时计量、数据自动抄读等功能,同时表计数量的减少,有效地降低了二次回路的压降,提高了整个计量装置的可靠性和准确性。(2)准确率等级高且稳定。感应式电能表的准确度等级一般为0.53级,并且由于机械磨损,误差很容易发生变化,
5、而电子式电能表可方便地利用各种补偿轻易地到达较高的准确度等级,并且误差稳定性很好,电子式电能表的准确度等级一般为0.2(0.2s、0.5s)1.0级。3)启动电流小且误差曲线平整。感应式电能表要在0.3%1下才能启动并进行计量,而电子式电能表非常灵敏,在0.1%电流下就能启动进行计量,且误差曲线好,在全负荷范围内误差几为一条直线,感应表的误差曲线变化较大,尤其在低负误差更大。(4)率响应范围宽。感应式电能表的频率响应范围4ssH,电子式多功表的频率响应范围为401000H(5)受外磁场影响小。应式电能表是依靠交变磁场的理进行计量的,因此外界磁场对表计上的计量性能影响很大。而电子式电能表主要是通
6、过乘法器进行运算的,其计量准确性不受外场的影响。(6)便于安装使用。感应式电能表的安装有产格的要求,假设悬挂水平倾斜度偏大甚至明显倾斜,将造成电能计量不准。而电子式电能表采用的是静止式的计量方式,无机械旋转部件,因此不存在上述问题,加上上体积小,质量轻,使于安装使用(7)过载能力大,感应式电能表是利用线圈进行工作的,为保证其计量准确度,一般只能过载4倍。而全电子式电能表可过载610倍。(8)防窃电能力更强。窃电是我国城乡用电中一个无法回避的现实问题,感应式电能表防窃电能力较差。而目前较新型的电子式电能表从根本原理上实现了防止常见的窃电行为,可为电力企业减少经济损失但电子式电能表也存在一些弱点(
7、1)维护较复杂,全电子式电能表线路较复杂,维修工作需要具有一定电子技术的专业人员来承当(2)假设质量不过关,表计容易死机,从面造成极其严重的计量数据混乱(3)价格较高(4)受目前电子元器件寿命的制约,电子式电能表的寿命大约为10年,与长寿命技术电能表相比寿命还不长因此,在目前的具体运用中,需要计量功能较多的计量点一是般以采用电子式多功能电能表为主,在居民客户等计量功能较单一的计量点,那么应采取感应式电能表和电子式电能表二、电子式电能表的根本结构电子式电能表相线数可分为单相电子式电能表、三相电子式电能表按功能可分为单相电子式电能表、预付费表、基波表、载波表、多用户表、复费率表、多功能表等,一般来
8、讲,从根本机构来看,各种类型的电子式电能表根本上由电源单元、显示单元,电能测量单元、中央处理单元(单片机)、输出及通信单元5个局部组成,各局部的连接关系如以下列图所示电子式电能表各局部连接关系第三章：电子式电能表的工作原理电子式电能表也称静止式电能表较早是在标准电能表的根底上开展的,其根本功率表达式P=Ucos,电能量是P对时间的积分。电子式电能表按其工作原理的不同,可分为模拟乘法器型电子式电能表和数字乘法器型电子式电能表。模拟乘法器型电子式电能表工作原理如以下列图所示模拟乘法器型电子式电能表工作原理被测的电压U、电流I经电压和电流采样转换后送至乘法器M,完成电压和电流瞬时值相乘,输出一个与一
9、取时间内的平均功率成正比的直流电压U3,然后利用Uf转换器将U。转换成相对应的脉冲频率信号fs,一路送单片微机处理计数,显示相应的电能,分一路再由分频器分频输出检定用示为数字乘法器型电子式电能表工作,其作原理极拟乘法器不同的是,采样电压、保样电流数字是器M输出的是一个与功率成正比的数字量,这个数字量D转换器转换成相应的脉冲频率信号一样以上是电压采样器和电流采样器构成了表计的输人级,电子式表计的电压采样可采用电压互感器或分压电阻,电流朱样可未用电流互感器或分流器,它与乘法器、U/转换器共同构成了电子式电能表的核心局部一电能测量单元。第四章：电子式电能表的功能及作用单相电子式电能表原理由如下面两个
10、局部构成：1测量模块。由电压、电流变换以及电压、电流乘法器构成,电压变换器一般由分压电阻来实现,将外部220V交流电压变换为适合的低压;电流变换器一般采用分流器或电流互感器,将流过的大电流变换为适合的小电流信号。乘法器由模拟或数乘法器构成,它接收电压、电流信号,输出为频率随功率变化的脉冲信号,此局部为整个表计的核心局部。2电源电路。提供整个表计的直流供电电源,它将外部输的交流电源变换为直流输出,一般由线性或开关电源构成。在功能单一的单相电子式电能表中,一般采用机械计数器可以由机械计数器或数码管、液晶显示器构成。一块表能同时计量正向有功、反向有功、感性无功和容性无这就是所谓的“一表四,一块多功能
11、表等于四块传统意义的感应式电能表反向电量有四种计量方式(1)反向电量计入正向电量中,同时反向总电量单独计量并2)反向电量计入正向电量中,同时反向总电量单独计量不显示(3)反向电量、正向电量单独计量,反向总电量显示(4)反向电量、正向电量单独计量,反向总电量不显示容性无功计量方式也有四种(1)容性无功电量计入感性无功电量中,同时容性无功总电单独计量并显示2)容性无功电量计入感性无功电量中,同时容性无功总电量单独计量,不显示(3)容性无功、感性无功单独计量,容性无功显示(4)容性无功、感性无功单独计量,容性无功不显示无功还有一种计量方式,叫四象限无功,因为涉及问题较多在这里不详细表达。电子式多功能
12、电能表可以给出多种功率测量提供不同目的的应用,首先,多功能表可以测量需量。国家一般把15min平均功率叫需量,分别按滑差时间1、3、5、15min求得需量的最大值称为最大需量。从国家对需量的规定中看出,需量是一种功率计量或者确切地说是一种平均功率。最大需量应用于大客户计费负荷控制一般考核lmin平均功率,电子式多功能表一般可从RS485通信口读到lmin的平均功率。电子式多功能电能表还给出一个称为当前功率的概念。当前功率不是瞬时功率,不是一个周波的平均功率,也不是1s的平均功率,而是根据脉冲常数给出的一个脉冲所代表的能量值除以gs为单位时间计算出来的平均功率。因为脉冲能量值已被标定,单片机测量
13、出的时间精度很高,所以当前功率与电能表具有同等的精度等级,是非常准确的。明确当前功率概念之后,可以多方面去应用它。如新装表,可以用当前功率核对一下接线是否有错,检查老表当前功率可以大致了解该表运行是否正常。总之,多功能表功率测量功能包括:需量、最大需量计量(1)在电子式多功能电能表内部设计了一个计时误差相当小量的百年日历,实时时钟,能够显示实际时间年、月、日、时跳分、秒,受权人通过专用介质可对时钟进行调节。(2)具有以内部时钟为根底进行分时计量功能或者称电子式过多功能电能表具有复费率功能。绝大多数电子式多功能表不但对正、反向有功进行分时计量,也对感性、容性无功(或四象限无功)分别进行分时计量,
14、最大需量也分时计量。虽然国家政策现电在只对有功进行分时计费,但是据有关专家分析,无功分时计费对降低电网电压波动,降低网损也有好处。无功分时、最大需量分时计量作为一种技术储藏已经设计到电子式多功能电能表中分时计量的另一个问题是费率,现在一般提供四费率:尖、峰平、谷。早期只有三费率。另一个问题是一年分几个时区,一日分几个时段。早期提法是四时区8时段。现在时区、时段限制仅受内存容量的影响,以一个时区的一个时段为一个存储单元, 般表内为时区、时段准备了200个存储单元,留有足够的开展。(3)电量冻结功能。规定一个特定时间把电量存起来,把这个特定时间叫做电量冻结时间。早期每月有一个电量冻结日,也叫结算日
15、。规定每月128日和月末任何一天的零点为电量冻结时间,不能把冻结时间规定为29日、30日或31日零点,因为如果那样规定有些月电量就无法冻结了。现在有些客户提出零点冻结不好,最好规定到其他时间,新的多功能表电量冻结的日期和时间都是可设的。(4)记录代表日的整点功率。早期设计每月可把某一日整点功率记录下来作为代表日。现在可以存储超过一个月的功率曲线,存储间隔可设,用时段控制记录功率问题得到较圆满的解决。(1)存储月用电数据。电子式多功能表都必须做到能存上月的用电数据。转存日以结算日或称冻结日为界,结算日冻结时间可设。由于多功能表可存上月数据,给抄表、电费结算带来很多方便,也大大提高了本钱核算、线损计算的精确
