北京新型全电子CPU卡预付费电能表详细介绍

北京新型全电子CPU卡预付费电能表介绍

北京电力公司在本公司用户范围内从1998年开始大面积使用机电式CPU卡预付费电能表，至今使用量已超过400万具。取得了很好的经济效益和得到了北京市民的欢迎。为达到更好的效果和提高管理水平，北京电力公司总结了近十年来使用CPU卡预付费电能表的经验和教训，从2006年5月份开始进行新型全电子CPU卡预付费电能表的方案论证、样表制作、多个电表厂商试制、小批量挂表验证等工作，至今产品己趋于成熟，下面对新型全电子CPU卡预付费电能表进行相关介绍：

方案概述

1、外形结构：主要基于原机电一体的卡表尺寸及卡座结构可仍配套于原表箱，节省了大量的轮换表箱成本这一思想，在保留原卡表基本尺寸的基础上，对其结构、尺寸、材质、技术指标、安全性能、美观等方面做了详细设计和要求。通过统一设计和要求，达到了结构及材质的完全统一。一方面方便了现场人员的安装操作、节省了检定人员的接线时间，另一方面***了表壳的质量。

2、显示方式设计：采用液晶为的显示器件。对其上显示部分的内容，摆放位置，字体大小，显示方式、显示顺序进行规范，并对其内各管脚统一定义、同时细化技术条件的所有相关的显示细节，以实现表计显示的统一。

1. 功能要求设计: 

单相卡式预付费复费率电能表方案要求具备的主要功能是：复费率、RS485通讯接口、（家用遥控器）红外唤醒和抄表功能、预付费功能、电量冻结功能、停电显示功能。

单相卡式预付费电能表方案要求具备的主要功能是：RS485通讯接口、（家用遥控器）红外唤醒和抄表功能、预付费功能。

各项功能注释：

（1）、复费率功能：费率模式采用四费率十时段、并具备三套备用费率时段表，实现了多费率电价的计量功能，备用费率时段表的功能可灵活应对***电价政策的随时调整。

（2）通讯接口：通讯接口采用RS485作为标准接口，并通过借助其他辅助设备和资源实现远程采集的功能。

（3）具备停电显示功能：解决了现场人员在换表时突遇停电而无法向用户提供当前电量数据的难题。

（4）电流反向正计功能：提高了防窃电的能力。

（5）（家用遥控器）红外唤醒和抄表功能：***的方便了居民随时察看自家用电情况。同时现场维护人员提供工作的便利性

（6）电量冻结功能：一方面为公司线损分析提供真是的月电量数据，另一方面具备了***电采暖政策执行能力

（7）预付费的各项功能：具有报警、跳闸、预付费等多种功能来满足预付费的功能要求

4、硬件系统：基于计量原理采用电子式、并以接触式卡为介质预付费模式。硬件电路设计由电源电路设计、计量电路设计、通讯电路设计、MCU及其他部分电路设计四大部分组成。其中核心部分是计量电路的设计,它是电能表计量准确性的关键部分,是电能表计量功能的体现.但是其他部分也是缺一不可的,特别是单片机控制器,它是电能表系统的灵魂,实现系统中各个部件协调控制,人机交互,多费率控制等等重要功能。

5、软件系统：软件系统是整个电能表系统的灵魂.是电能表的执行部分,它以功能需求为实现对象，并通过硬件系统的支持来作为整个系统的控制指挥中心.它包括初始化部分,显示处理部分,日期时间及与其相关操作处理部分,通讯处理部分,电量处理部分,电量结算处理部分以及其他部分.整个程序是通过查询方式进行的,通过查询电表事件发生的条件情况,判断电能表事件是否发生,来执行相应操作.它的算法设计在整个电能表系统设计中占有重要的一个环节,控制算法的优劣对整个系统正确、可靠的运行有决定性的影响.因此在进行电能表算法设计时要仔细、反复地进行设计，论证,考虑各个方面的因素.使控制算法正确可靠。

主要技术指标

1、准确度等级 ：1.0级

2、时钟精度：

采用全温度（-25℃—＋55℃）补偿装置的时钟芯片作为时间标准元件，准确度小于等于5ppm；计时准确度在参比温度下，时钟芯片在70%～120% Un范围内，计时准确度优于0.5 s/d；停电备用状态下优于0.5 s/d；在其它温度范围内，温度影响≤0.1 s/℃.d；电表使用寿命（10年）内，时钟正常工作。

3、使用寿命：

表计及电池≥10年，工作电源失电后，所有储存数据都不应丢失，且保存时间不小于10年。

4、工作电压范围：70%—120%Un，应能承受2倍额定电压4小时不损坏。

5、工作电流范围：

标准的基本电流： 

电流值：≥基本电流的6倍；

直接接入的仪表能经受短时的30Imax过电流，施加时间为额定频率的半个周期（10ms）。

6、标准参比频率 ： 50Hz。

7、环境条件：参比温度为23℃；参比相对湿度为60%；

使用温度范围： 

使用相对湿度范围： 

8、电能表功耗

电压线路（包括电源）功耗≤2W、10V.A；

电流线路功耗            ≤4V?A

9、卡口抗攻击能力：

电表能抵抗下述攻击并***正常工作：卡座短路（用金属片制成外形等同于IC卡状，在装置通电的情况下，插入该金属片）；卡座触点静电放电（将专用卡座引线PCB板插入卡口，采用诸如电子点火器 类的静电放电装置，通过PCB引线施加小于15KV的静电）；卡座电源叠加直流（通过专用引线板之引线，将外部24V~36V直流电源叠加至卡座电源）；信号端叠加直流（通过专用引线板之引线，将卡座信号与地、信号与信号之间叠加24V~36V直流电源）；卡座电源叠加交流（通过专用引线板之引线，将外部220V交流电源叠加至卡座电源）；信号端叠加交流（通过专用引线板之引线，将卡座信号与地、信号与信号之间叠加220V交流电源）；信号端叠加脉冲（通过专用引线板之引线，将卡座信号与地、信号与信号之间叠加2KHz~10KHz幅值为5V~24V之脉冲）。

10、电磁兼容性(EMC) 

电能表的静电放电抗扰度、射频电磁场抗扰度、快速瞬变脉冲群抗扰度、射频场感应的传导骚扰抗扰度、浪涌抗扰度、衰减振荡波抗扰度、无线电干扰抑制等EMC试验应符合IEC62052-11的规定。

11、绝缘性能

符合下述试验要求：线路对地2kV交流电压试验、6kV的脉冲电压试验。

主要功能

1、电能计量：

计量多时段的有功电能，并储存其数据；具有电流反向正计功能；至少能储存***二个月的分月电量，数据转存分界时间可任意设定；累计用电量增加数与剩余电量减少数之差应不大于显示器件的一个最小分辨值的计量单位。

2、费率和时段：

具有日历、计时和闰年自动切换等功能，日历和时间的改变应有防止非授权人操作的措施； 24h内至少具有可以任意编程的4种费率、10个时段；具备两套费率时段表，一套现用，另一套备用；每一套至少具备3个日时段表；备用费率时段表可以设置启动时间；具有测量总、尖、峰、平、谷有功电能累计的功能。

3、预付费

电能表出厂时可预装电量，可设置告警电量和透支电量，用户用电过程中，消耗电量则对应剩余电量递减，减至告警电量值后电表用背光点亮、字符闪动等方式告警，剩余电量递减为零时电表跳闸，用户插入电卡后可再使用电量至设定透支电量值后***跳闸。上述过用电过程中间，用户可至银行购电补充剩余电量（单费率状态）或持卡至银行结算交纳各费率电量费用（复费率状态）。

4、事件记录：

自动记录以下事件：电能表编程的日期和时间；时钟修改的总次数及最近3次发生的时刻；清零的总次数及最近3次发生的时刻及清零前的总电量数据；时段修改的总次数及最近3次发生的时刻；表尾端子盖开门的总次数及最近3次开门的日期、时间；非法插卡次数。（以上所有的事件记录可通过检查卡或红外、RS485进行查询或上传）。

5、冻结及记录：

冻结并记录进入和退出冬季时间的谷时段电能表示数，数据保持时间不少于12个月或具备两个以上冻结电能功能；冻结并记录进入和退出有尖峰时期的各费率电能表示数，数据保持时间不少于12个月。

6、通信及信息功能：

具有红外通讯和 RS485的通讯功能，且二者在物理层必须独立，一种通讯信道的损坏不得影响另一信道。红外通信接口 的 通信距离：≥ 5m，通信角度：≥±15°；

RS485通信接口必须和电表内部电路实行电气隔离,并有失效保护电路 。

通讯规约执行标准为《北京电力公司电能表通信规约2.0及补充规约1》；

电量脉冲输出端子采用光电子线路输出，脉宽为80ms±20%；时钟脉冲输出端子采用光电隔离输出频率为1HZ；所有信息输出端子与强电分开。

编程器可预置的内容：当前的日期和时间（年、月、日、星期、时、分、秒）；电表编号；按月设定的抄表日（或用电结算日）；费率与时段（带保护）。

7、监控功能：

实现预付费的功能，剩余电量小于等于所设置的报警电量值时,购电提示灯发光提醒及时购电；剩余电量为零时，控制开关断电，同时断电指示灯发光提醒，此时可通过插卡的方式再人工闭合开关可继续赊欠用电，此时断电指示灯关闭，购电指示灯发光提醒及时购电；当透支电量大于等于赊欠门限电量值时，控制开关断电，直至输入预购的电量时方可恢复正常用电，但显示的剩余电量为预购的电量减去透支电量的值；当电能表出现故障时，有自检功能的出错信息码，且自检故障信息报警码应在正常循环显示项目中项显示；当用户插卡出现错误信息时有显示相关错误（表号错误、拔卡过快、购电次数大于表内购电次数、剩余电量大于或等于下限电量、购电卡用户号错误、非补卡换卡、无效卡、购电卡购电文件错误、卡使用次数为0、修改密钥错误、认证错误）

8、显示功能；

显示器件用彩色背光的LCD方式；测量值显示位数为8位，整数位为6位，小数位为2位，位数采用全显方式；电能表有介质读写成功或失败显示；能显示脉冲常数、累计用电量、剩余电量等；能显示各种电能量值及信息的中文标识及单位符号；背光的唤醒方式有两种：按键唤醒方式和红外（具有红外发射信号功能的各种器件：如家用遥控器等）唤醒方式，，触发一次显示一帧，其中用唤醒后无操作30S后自动关闭后进入循环显示。

部份测量数据能自动循环显示，每帧循显停留时间8s。也可通过按键或专用的遥控器来查询其他内容；具有停电显示功能，可通过按键显示数据。

9、卡辨伪功能：

使用非***介质和***电卡时，电能表有保护措施，不接受相关信息和拒绝动作，同时对相关状况进行记录；当用户用电卡丢失，通过一定程序补新购电卡后，电能表能接受新的购电卡，并拒绝原购电卡；电能表内剩余电量与新购置电量能叠加使用；用户将购电介质插入电能表预付费的卡座后，电能表应能自动将当前累计用电量、剩余电量、日期等信息回写到卡中，供售电系统查询；电能表能接受售电系统制作的检查卡的检查。

新型CPU卡预付费电能表是北京电力公司多个部门总结近十年经验教训，同时依据北京地区用户当前需求、电力公司计量管理的需求、计量技术发展的整体需求等多方位、多层面综合考虑而完成的方案设计。