导轨式电力仪表

导轨式电能表 安科瑞鲍静君
一.产品概述
目前终端电能计量表计的安装普遍采用传统壁挂式的安装方式，存在体积大，安装不方便等缺点。而DDSF1352/DTSF1352导轨式安装电表采用模数化设计，具有体积小、易安装、易组网等优点，易于实现终端配电电能计量。便于配电系统加装电度表的改造。
安科瑞电气集多年的电表设计制造经验，应对节能降耗需求，推出导轨式安装电能表，方便应用于低压配电终端，并配套专业电能计量管理软件，助力用户进行能耗统计，发现能耗重点，发掘降耗空间，实现节能增效。
该系列电能表具有体积小巧、可靠性好、35mm标准导轨式安装等特点，并具有良好的电磁兼容性能、精度高、防窃电，符合国标GB/T 17215、GB/T 15284、GB/T 17883和电力行业标准DL/T614的相关技术要求。
二.系列组成

三.技术参数

四.外形尺寸(单位:mm)
DDS1352

DDSF1352

DTSF1352

DTSD1352

五.安装与接线
该系列产品采用35mm标准导轨安装——

六.适用场合

导轨式安装电能表由于其微型化的结构，可方便其与微型断路器一起使用，安装于终端照明箱内。可灵活安装于终端配电箱，实现分项计量考核，为能耗监测实施提供参考依据。为低压照明终端的电能计量提供了有效的解决方案。可广泛应用于楼宇、商场、会展中心、学校、机场、港口及工厂等。
DTSD1352导轨式多功能电能表新功能介绍 安科瑞鲍静君
1 概述
DTSD1352导轨式多功能电能表，是主要针对电力系统，工矿企业，公用设施的电能统计、管理需求而设计的一款智能仪表，产品具有精度高、体积小、安装方便等优点。集成全部电力参数测量及全面的电能计量及考核管理，提供上12月的各类电能数据统计。具有31次分次谐波与总谐波含量检测，带有开关量输入和开关量输出可实现“遥信”和“遥控”功能，并具备报警输出。带有RS485通信接口，可选用MODBUS-RTU或DL/T645-2007协议。该电力仪表可广泛应用于各种控制系统，SCADA系统和能源管理系统中。产品符合企业标准Q31/0114000129C035-2017《导轨式安装电能表企业标准》的要求。

2 型号说明

3 功能列表

注：(1)：外置互感器规格时，谐波测量为标配，其余规格均为选配。
(2)：默认无功脉冲、时钟脉冲、开关量输出三选一;
(3)：有源开关量和二路通讯二选一;
(4)：选配测温功能时1、2所述选配功能均不可选。

4 技术参数

5 外形尺寸

6 新功能对比
基于SOC技术的多功能导轨式三相电能表设计与应用 安科瑞鲍静君
摘要： 针对导轨式三相电能表的实用性及开发难度较大等问题，设计了一种利用SOC技术的实现方法，分别从硬件与软件角度介绍了DTSD1352的设计及应用。
关键字：SOC；导轨式；三相电能表
0.引言
据统计，我国公共建筑单位面积的年平均耗电量数值巨大，约占全国城镇总耗电量的22%。在公共建筑节能方面，分项计量是现阶段有效可行的方法。分项计量系统中电表作为终端元件，在功能、性能、安装方式上都有较严格的要求。目前我国供电部门用于收费的电能表为壁挂式安装方式，此安装方式占用空间较大，不易安装，更不适用于本来空间就狭小的改造项目。而且大型公共建筑分项电能计量属于内部计量管理，不宜使用收费电表，而应采用电力仪表。导轨式安装在体积、结构上都优于传统的壁挂式和嵌入式仪表，其特殊的安装方式既可以安装在终端照明箱中又可以安装在大型开关柜、动力柜中而不用重新开孔。
1.设计依据
电能表作为计量型仪表，与经济、民生息息相关。因此，其相关标准在众多工业标准当中是最为严格的。国内电能表主要参考的标准为：
GB/T.- 《交流电测量设备特殊要求 22部分：静止式有功电能表（0.2S级和0.5S级）》
GB/T.- 《交流电测量设备 通用要求、试验和试验条件 11部分:测量部分》
DL/T614-2007 《多功能电能表》
以上标准针对电能表在设计、生产及应用中的性能、功能都规定了详细的技术参数。其中较为重要的性能指标有：
1）、工频耐压。所有的电流线路和电压线路以及参比电压超过40V的辅助线路连接在一起为一点，另一点为地，试验电压4kV加于该两点间，不应发生飞弧、火花放电或击穿现象。
2）、快速瞬变脉冲群试验。在电压和电流线路加4kV脉冲群，仪表准确度应在相应标准规定的极限内。
3）、静电放电抗扰度试验。接触放电8kV，空气放电15kV，仪表不能有死机或精度不准显现。
4）、浪涌抗扰度试验。在电压线路通以参比电压，电流端开路，在电压和电流线路上施加4kV，正负极各5次，仪表不应损坏不能工作。
以上几点指标在各自的试验规格中都是最高级的残酷级别。对于传统的壁挂式电能表，体积较大，内部有足够的设计空间来应对标准中的各种要求。而导轨式三相多功能电能表因为体积较小，模具决定了内部可用空间不大。因此，导轨式三相电能表在设计上要难于传统的壁挂式电能表。本文以DTSD1352三相多功能电能表为例讲解一种基于SOC技术的方案。
2.硬件可靠性设计
2.1 芯片选择
DTSD1352采用的主芯片是美信公司的71M6543，此芯片包含了一个8051的微处理器内核和一个可实现计量功能的32位DSP数字引擎（CE），同时包括了电能表所必须的一些外设，如LCD驱动、可补偿的RTC、UART等。芯片具有良好的电磁兼容性，完全符合电能表的性能标准。由于此芯片的集成度极高，为产品内部结构留下了宝贵的空间。
2.2 总体方案
总体方案框图如图1所示。总体设计中主要围绕71M6543，外围电路主要包括：开关电源、电压电流采样电路、按键、液晶显示、数据存储、RS485通信模块、脉冲输出。原始信号经电阻分压及电流互感器信号衰减输入到CE，CE顺序处理从模拟输入引脚采集的电压信号，计算有功能量（Wh）和无功能量（VARh），以及四象限表计的A2h和V2h。然后MPU存取这些测量值，进一步处理并通过MPU的外围器件输出，输出方式如：LCD显示、RS485通信等。除了高级测量功能外，实时时钟（RTC）功能允许71M6543不外挂任何实时时钟芯片就可以实现多费率分时计量。同时配合外挂的铁电，可以实现对12个月的历史数据的保存功能。

2.3 采样电路
71M6543的管脚IADC0至IADC7用作电流传感器输入。这8路电流传感器输入可配置为8路单端输入，或配对构成4路差分输入。为获得最佳性能，DTSD1352在设计中将电流传感器输入配置为差分输入（即：IADC0-IADC1、IADC2-IADC3、IADC4-IADC5、IADC6-IADC7）。71M6543提供了分流器接入和电流互感器接入两种接入方式，处于电气安全的考虑，DTSD1352方案中使用的是互感器方案。具体电路原理图如图2所示：

3.软件模块化设计
DTSD1352采用模块化软件设计，模块设计包括：计量运算、校准模块、人机交互模块、通信模块、复费率计算模块、需量计算模块、事件记录模块等。整体流程图如图4所示：
流程图中的任务调度模块其实是由多个中断以及定时器按一定的优先级组合而成的。其支配着整个程序，驱动程序正常无误的工作。对于周期性任务，如计量、复费率运算等，由定时器定时分配任务执行顺序。而对于一些非周期性任务，如通信、人机交互等，则由中断触发执行。各模块大多相互独立，代码维护简单。

4.DTSD1352测试数据
表1为DTSD1352在各温度环境测试中的数据，这些数据表明DTSD1352有功电能精度等级可以满足0.5S级要求，并满足高低温性能。
表1


5.DTSD1352在实际中的应用
图5为DTSD1352在某写字楼中的系统图和接线图。右图为电气系统图，DTSD1352作为系统中的终端元件对包括照明、空调或插座等终端负载进行电能计量及电气运行参数测量。左图为单个DTSD1352的外部接线图，电网中的A、B、C三相分别接入表的UA、UB、UC（端子号1、3、5）端子。电流经互感器后接到相应的电流接口。DTSD1352还有直接接入，低于80A的电流可直接进表，接线方式与互感器接入相似，由于篇幅问题，这里就不再赘述。

5.结束语
导轨式安装多功能电能表可在分项计量项目中发挥极大作用，可有效减少施工难度及成本。DTSD1352性能指标符合国标GB/T17215和电力行业标准DL/T614-2007对电能表的各项技术要求，适用于政府机关和大型公建中对电能的分项计量，也可用于企事业单位作电能管理考核。
文章来源于：《电气时代》2012年11期。
参考文献
[1]《电力电测字仪表原理与应用指南》.任致程,周中.中国电力出版社
[2]《交流采样的设计与实现》.陈学珍.数采与监测

导轨式预付费电表 安科瑞 鲍静君
一.产品概述
单相电子式预付费电能表主要用于计量单相有功电能，采用35mm标准导轨式安装。可完成先交费后用电并可实现断送电控制;配合预付费系统可以实现发卡和售电管理。
下面以安科瑞电气股份有限公司的DDSY1352为例介绍：
二.主要功能
1. 计量双向有功电能(反向计入正向)
2. 预付费功能，实现先交费后用电
3. 预报警和负荷控制功能
4. 采用逻辑加密卡或嵌入式ESAM芯片和CPU卡，确保电量、电费等数据安全存储
5. 有功电能脉冲输出，光电隔离
6. LCD液晶显示
7. 按键编程查询
8. 分时复费率计量功能(可选)
9. 多电参量测量(可选)
10. RS485通讯，MODBUS-RTU协议(可选)
11. 配套发卡售电系统实现预付费售电管理
三.技术参数
1. 参比电压Un：220V。
2. 基本电流(最大电流)：10(60)A。
3. 参比频率：50Hz/60Hz。
4. 准确度等级：有功1级。
5. 起动电流：40mA。
6. 正常工作电压：0.9Un―1.1Un。
7. 极限工作电压：0.7Un―1.2Un。
8. 电压线路功耗：≤2W,10VA。
9. 电流线路功耗：≤4VA。
10. 时钟准确度(日误差)：在参比温度(23℃)下，≤0.5s/d。
11. 停电后数据保存时间：≥10年。
12. 预付费介质：接触式CPU卡
13. 脉冲输出接口：无源输出，外接电源DC+5V-+24V，脉冲宽度80±20ms。
14. 通讯接口：RS485接口，MODBUS-RTU协议或DL/T645规约。
四.适用场合
可适用于商务写字楼及各类办公楼、商场及交易市场、学校、工厂、居民小区等需要预付费电能管理或是负荷控制的场所。

学生宿舍安全用电智能管理终端设计
摘要：针对高校学生宿舍用电管理的复杂性以及安全用电的管理需求，设计了一种学生宿舍安全用电智能管理终端。测试结果表明，智能管理终端可快速识别接入宿舍回路的恶性负载，组合控制逻辑共同对宿舍用电进行监控，以满足学校后勤管理部门对学生宿舍的用电管理需求。
关键词：宿舍用电；智能管理；逻辑控制；负载识别

0 引言
随着社会经济的发展及学生公寓的普及，学生宿舍的用电情况发生了巨大变化。科学、合理地管理学生宿舍的用电，成为学校后勤管理部门面临的一个十分重要的课题。综合调查比较学校学生宿舍的用电情况，总结学校用电管理有以下几个需求：
（1）电力商品化。传统限时限量的供电方式和从住宿费中平均收取电费的方法不适应现在用电设备日趋增多的需求，采取按需购电的方式实行电力商品化是势在必行的管理手段。
（2）用电安全。为避免学生在使用非安全用电设备时引起火灾情况，所以应考虑超负荷及恶性负载识别自动断电的控制措施。
（3）按需控制。为培养学生良好的生活习惯，规范学生的作息，应结合学校管理需求对学生宿舍的用电回路实施定时控制。
本文设计一种学生宿舍安全用电智能管理终端，以满足学校后勤管理部门对学生宿舍的用电管理需求。
1 功能设计
结合计量计费、智能监控及识别、断送电控制管理的要求，宿舍安全用电智能管理终端设计功能如下：
（1）累加计量总用电量，递减计量剩余电量；
（2）可实时检测电压、电流、有功功率、无功功率和功率因数等电力参数；
（3）支持对3个输出回路（如照明、插座、空调）作独立控制；
（4）支持预付费控制、负载识别控制、时间控制、强制控制等4种逻辑控制功能；
（5）可查询各种日志记录。
2 硬件组成
宿舍安全用电智能管理终端采用专用功能的微控制单元（Micro Control Unit，MCU）设计。整机的硬件系统实现依据各个功能模块而展开，包含微处理器、电阻分压网络电压采样、电流互感器电流采样、三路磁保持继电器控制输出、铁电数据存储、液晶显示、按键输入、有功电能脉冲指示输出等。硬件组成如图1所示。

图1 硬件组成



3 软件设计
3.1 主程序流程
主程序作时间片及事件的触发条件来管理各个不同的功能模块。主程序软件流程如图2所示。

图2 主程序软件流程
3.2 负载限制及负载识别算法
当学生使用纯阻性负载的违规电器（恶性负载）时，极易导致电器火灾等安全事故，对学生的生命和财产安全造成影响；当学生使用过多的常规电器，但累加用电负荷过高，同样会造成安全事故。
因此，该管理终端从最大功率限制和恶性负载识别两方面需求出发来决定负载控制结果，以保证宿舍用电安全。
最大功率限制的方法比较简单，若所有负载功率和超过总功率最大值，则判断为功率超限，必须切断宿舍供电回路。
对于恶性负载的判断，若也采用总功率判断的方法，则不能够被准确识别。测试小功率纯阻性恶性负载工作特性时，可发现其功率因数很高。但若直接测试宿舍总供电回路功率因数并不会很高，故本设计终端采取增量判断法，即实时检测用电回路功率因数增量，作为判断恶性负载的依据。在宿舍总用电回路总功率为超限的情形下，功率因数增量超过最大设定值，则判断为恶性负载接入。功率因数增量为

式中：PN——当前有功功率；
PL——上一时刻有功功率；
ΔP——有功功率增量；
QN——当前无功功率；
QL——上次无功功率；
ΔQ——无功功率增量。
3.3 逻辑控制方式。
3.3.1 强制控制
高校宿舍中有部分宿舍会安排给相关管理人员和留学生住宿。这些宿舍往往是不切断电供电且没有负载、时间限制等。这种情况下，强制控制功能打开，则其他的控制功能将不起作用。另外，高校在有大型活动安排时，需要对各宿舍回路做统一的断送电处理，也需通过强制控制功能实现。
3.3.2 时间控制
高校学生较多，为统一安排作息，需统一按时通/断电，例如06:00~08:00为学生早晨起床洗漱时间，应保持照明和插座回路处于通电状态；08:00~11:00为学生上课时间，学生一般不在宿舍，切断所有回路；23:00~06:00为学生休息时间，应切断照明用电，但保证插座和空调用电回路正常供电；在周末，08:00~23:00，一般学生不用上课，大多数时间均在宿舍，此时应保证所有相关回路供电。
终端为照明、插座、空调回路均提供独立的两套控制时段表，方便学校管理部门根据实际情况在不同的时刻控制不同的回路通/断电，满足定时控制管理的要求。
3.3.3 负载控制
终端为宿舍用电总回路提供负载控制，可识别恶性负载并迅速作出响应。
3.3.4 预付费控制
终端配合远程预付费售电管理系统可实现先交费后用电的功能。学生可根据宿舍用电情况自行充值，用以保证宿舍正常用电。当学生用完充值的电能后，终端会自行切除宿舍用电。学生若及时充值，可及时恢复供电。
3.3.5 组合控制
以上4种逻辑控制方式可单独使用，也可组合使用。终端可根据强制控制、时间控制、负载控制、预付费控制的组合控制逻辑及优先级共同决定供电输出回路的通或断。
组合控制逻辑如图 3所示。

图3 组合控制逻辑
4 试验结果
恶性负载识别测试结果如表1所示。
由表1可知，管理终端可快速识别学生接入宿舍回路的恶性负载，并给出分闸命令。组合控制逻辑如表2所示，可实现时间段控制、负载控制、预付费控制等组合逻辑控制，共同对宿舍进行用电监控。

5 结语
该学生宿舍用电管理终端具备计量、监测、控制功能，能够降低学校等管理方面电费收取难度，提高工作效率，实现优化运行，有效节约电能，并为用户的合理管理提供数据依据，是一套切实可行的用户端电能收费管理系统。
文章来源：《现代建筑电气》2015年5期。
参考文献：
文涛.安全用电管理系统在学生公寓中的应用[J].电子测试,2013,06(11):64-65
罗辉,乔丽莉,仲冬华.智能安全用电节能计量管理系统在高校能源管理中的应用[J].智能建筑与城市信.2012(5):68-71
来晓俊.金华职业技术学院后勤智能用电管理系统的设计与实现[D].成都：电子科技大学,2010
胡鑫凤,周璐,孙一文.基于51单片机的大学生宿舍用电管理系统[J].电子制作():-

表1 恶性负载识别测试结果



表2 组合控制逻辑
双向计量多功能表 安科瑞鲍静君
双向计量多功能表是针对电力系统、工矿企业、公共设施、智能大厦的电力监控需求而设计的。它能测量所有的常用电力参数，如三相电流、电压，有功、无功功率，电度、谐波等。由于该电力仪表还具备完善的通信联网功能，所以我们称之为网络电力仪表。它非常适合于实时电力监控系统。
该表具有很高的性能价格比，可以直接取代常规电力变送器及测量仪表。作为一种先进的智能化、数字化的前端采集元件，该系列网络仪表已广泛应用于各种控制系统、SCADA系统和能源管理系统中。
双向计量多功能表国外知名品牌有美国电气控制QP系列、法国施耐德PM系列，国内知名品牌有安科瑞电气股份有限公司ACR系列、江苏斯菲尔PD系列、珠海派诺PMAC等。
下面以安科瑞电气股份有限公司ACR220E产品为例,介绍双向计量多功能表的功能及技术参数。


双向计量多功能表
LED显示、全电参量测量(U、I、P、Q、PF、F);四象限电能计量;2DI+2DO;RS485通讯接口、Modbus协议。
适用环境
工作温度：-10℃~+45℃
储存温度：-25℃~+70℃
相对湿度：≤95%不结露
海拔高度：≤2500m
电磁兼容
静电抗干扰实验 Ⅲ级(IEC61000-4-2)
辐射抗干扰试验 Ⅲ级(IEC61000-4-3)
电快速瞬变脉冲群干扰试验 Ⅳ级(IEC61000-4-4)
浪涌抗干扰试验 Ⅳ级(IEC61000-4-5)
射频传导干扰试验 Ⅲ级(IEC61000-4-6)
电磁场抗干扰试验 Ⅲ级(IEC61000-4-8)
功能
可直接从电流、电压互感器接入信号;
可任意设定PT/CT变比;
仪表显示可滚动设置;
I/O开关量，继电器报警输出，4~20mA模拟量等功能模块化设计;
多块仪表可设置不同地址;
可通讯接入SCADA、PLC系统中;可与业界多种软件通讯(Intouch, Fix, Citec，组态网等);
LED或蓝屏背光LCD显示，可视度高;
方便安装，接线简单，工程量小;
仪表采用专用失电保护电路，在失电情况下，数据保存不丢失，恢复电源后，仪表继续运行;
四象限电能计量，分时计费，最大需量纪录及12个月电能统计。
应用领域
能源管理系统
变电站自动化
配电网自动化
小区电力监控
工业自动化
智能建筑
智能型配电盘、开关柜
技术参数
网络
三相三线、三相四线
精度等级
电流、电压：0.2级，
功率、有功电能：0.5级，
频率：0.05Hz，
无功电能：1级
输入电流
额定值：AC1A、5A
过负荷： 1.2倍持续，瞬时10倍/10秒
功耗：<0.2VA
阻抗：<0.1Ω
输入电压
额定值：AC100V、400V
过负荷： 1.2倍持续，瞬时2倍/1秒
功耗：<0.2VA
阻抗：>200kΩ
工作电源
工作范围 AC85-270V
频率 50±5Hz，60±5Hz
功耗 <1W
工频耐压
2kV/1min交流有效值
开关量输入
2、4或8路路干接点输入，内置+5V电源
开关量输出
输出方式：2或4路继电器常开触点输出
触点容量：AC 250V/3A、DC 30V/3A
脉冲输出
输出方式:集电极开路的光耦脉冲，2路输出
脉冲常数: 10000、40000、160000 imp/kWh
通讯
RS485接口
MODBUS-RTU协议
波特率38400、19200、9600、4800可设定
外形及安装尺寸(mm)
ACR220E的面框尺寸为96mm*96mm,开孔尺寸为88mm*88mm, 安装深度为85mm。安装方式为嵌入式，固定方式为挤压式。LED显示。
专利及着作权
ACR220E专利：网络电力仪表(一)--外观专利号200430035121.7 ;一种通用型电测仪表衬框外壳--实用新型专利号200720066352.2
ACR220E着作权登记号：沪 DGY-2007-1338《安科瑞ACRXXE综合测控软件V1.0》
范例
型 号：ACR220E
辅助电源：AC/DC220V
输入信号：380V 600A/5A 2DI/2DO
电 网：三相四线
通 讯：RS485/Modbus-RTU