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电能表可靠性技术论文

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电能表可靠性技术研究
【摘要】针对电能表可靠性技术研究问题，文中介绍了电能表硬件设计技术，主要有电能表电源管理监测、电能表输入信号滤波，探讨了电能表数据存储技术操作，分析了电能表电源监测电路及其原理，讨论决定电能表存储寿命因素，给出电能表存储结构和算法以提高寿命和靠性。

【关键词】多功能电能表；数据可靠性；数据存储
0 引言
多功能电能表可靠性技术，主要是可以准确提供多功能电能表检测电力线路的电流、电压信号，计算电流、电压、有功功率、无功功率，从而得到多功能电能表有功电能、无功电能，并保存在存储器中，给多功能电能表用户计量结算、状态检测提供依据。

多功能电能表可靠性技术的计算结果分为两大类：一是，暂时的、无需掉电保持的数据保，如电流、电压、功率等参数，可保存在随机存取存储器 ram中。

二是，需要长期保存的、掉电保持的数据，主要是多功能电能表的电能数据，必须存储到非易失性存储器中—通常采用flash闪存。

为保证多功能电能表在检测、采样、存取过程中信号完整性及数据可靠性，尤其是多功能电能表数据存取可靠性技术，需要从硬件和软件两个方面都采取措施，相互配合共同实现。

本文基于多功能电能表专用电能计量芯片att7022b，采用单片机pic16f77以及存储器 at45d041，研制了三相多功能电能表，现就将相关多功能电能表数据可靠技术进行探讨。

1 多功能电能表硬件设计技术
多功能电能表硬件方面的可靠性技术主要包括电源监测管理以及输入信号的滤波调理的相关技术。

1.1 多功能电能表电源管理监测
多功能电能表应用的单片机、att7022b、存储器等器件都只能在可靠的、有效的电源下才能工作。

多功能电能表的要求标准高，电源方案包括变压、整流、滤波、稳压等电路。

在三相电能表中，只要有一相电源供电，多功能电能表就必须工作，故使用三个单相变压器分别对三相电源输入进行隔离变压，再经过三个单相桥整流后并联输入电源管理与监测电路，此时可以得到多功能电能表稳定的直流电压 vz。

vcc和avcc分别是多功能电能表数字电路电源与模拟电路电源，rst是cpu的复位信号，pf是线路拉闸、电源掉电监测信号。

为避免模拟测量电路受数字电路脉冲信号的干扰，模拟电源与数字电源要分别走线，r16、c18、c17 组成的rc滤波器，滤除vcc中含有的数字电路产生的高频脉冲干扰，使多功能电能表不能通过avcc进入模拟信号电路中。

多功能电能表的vz 与vcc的变化在上电时会受滤波电容c15的制约，vcc滞后于稳压电源vz并按指数曲线上升。

多功能电能表掉电时vz会按指数规律下降，但由于二极管d1阻断了电容c15的放电回路，因此vcc会大大滞后于vz的变化。

如果多功能电能表掉电时刻是不确定的，可能发生在多功能电能表cpu正在执行写存储器操作，因此要求掉电时，vcc滞后于vz下降，以提供足够的时间
保证多功能电能表cpu可靠的写入数据。

为保证多功能电能表cpu 工作的可靠，必须提供多功能电能表正确的复位信号rst。

当vcc低于复位阈值v2时，复位信号rst有效而为低电平，使多功能电能表的cpu 以及各主要芯片处于复位状态，在多功能电能表电源不能确认有效的情况下，保证不会进行存取操作而导致数据不可靠性。

在多功能电能表运行时间为t1～t3。

在实际调试中发现复位信号的边沿必须陡峭并且不能抖动，否则多功能电能表cpu、存储器处于复位和未复位的不确定状态，容易出现导致死机的现象。

因此采用电压比较器u18产生复位信号rst。

掉电监测信号pf通过监测vz的数值来了解电力线路的供电状态，电压比较器u19的阈值设定为 v3，当 vz>v3时pf高电平“1”，认为线路处于稳定供电状态，否则处于掉电或不稳定状态。

在仪表上电时，要等到 vz>v3，即进入t2时段后，才进行数据存取，在t1时段只运行等待程序，而不能对存储器、通信接口进行操作。

在掉电的t3时段，结束正在执行工作以后，立即转入等待程序。

即使在最大负载情况下，t3时间长度必须大于对存储器访问操作的最长时间。

1.2 多功能电能表输入信号滤波
多功能表通过采样保持、模数转换电路把连续的电流、电压信号转化为离散的数字信号再进行分析处理。

由于多功能电能表受到采样器采样时间、软件运行时间的限制，采样的频率fs会小于一个极限值，根据奈奎斯特定理，多功能电能表若输入模拟量信号频
率为f1>fs/2，则采样后的信号频谱会产生混叠现象，在信号重构时，当作频率为（fs- f1）的信号处理，而引起混叠失真。

为解决这个问题，需要滤除频率高于fs/2的高频信号，在采样电路之前设置抗混叠低通滤波器。

在多功能电能表采用r=1.2kω，c=0.01μf组成单极点无源滤波器，放在att7022b的两个差分输入端，就可以用来滤除高频信号，减少混叠误差，对于基波频率等于50hz的电力线路而言，可以准确测量到一定数量的次谐波信号，达到设计标准的要求。

2 多功能电能表数据存储技术操作
多功能电能表大部分时间是在稳定状态下工作，但也可能出现恶劣的电磁环境，这时候多功能电能表存储器的读写操作就会受到干扰，也可能导致数据出错。

为了提高数据存取可靠性，就一定要注意多功能电能表的现象。

第一，不在某一时间段出现，如t1和t3时间内不进行读写操作。

第二，在写操作之前，先读出数据与要写入的数据进行比较，若两者相同则跳过写入操作，减少擦写操作，可提高寿命。

第三，数据写入后，再读出校验，确保写入正确。

第四，写入过程中，尽量避免开放中断。

第五，只在写入操作时打开写操作使能，而在写操作结束后立即关闭写使能，防止干扰造成的误写动作。

为保证多功能电能表数据的存储功能，应采用如下的写操作算法：第一，置计数器cnt1初值为2，清“出错标志”；第二，计算主存储区地址；第三，置计数器cnt2初值为3；第四，把目标单元
的内容读出与要写入的数据比较，相同则转下一步，否则继续到第⑤步；第五，如cnt2=0则置位“出错标志”，转如下一步，否则打开存储器写的性能；第六，把数据写入到目的单元，回到前一步；第七，cnt1-1和cnt1，如cnt1=0则跳到下一步，否则转前一步；第八，计算副存储区地址；第九，关闭写的性能，返回开始状态。

3 结语
文中从分析多功能电能表中与数据可靠性相关的技术性问题进行了探讨，提出了低成本的电源管理监测的硬件电路，分析了制约多功能电能表存储器寿命的主要因素，给出了多功能电能表进行合理的数据存储结构，以及数据写入操作的算法。

利用这种方法开发的dtsd1102系列多功能电能表，在实际运行过程中经过实践的检验效果良好。

【参考文献】
[1]卿柏元，周毅波，李刚.基于元器件应力法的电子式电能表可靠性预测技术[j].广西电力，2011-10-28.
[2]陆寒熹.国内电能表的技术发展趋势[j].电力设备，
2007-08-15.
[责任编辑：王洪泽]。

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智能电能表可靠性预计技术

智能电能表可靠性预计技术

为提高智 能 电能表可靠 性 ， 上述 元器件 的使用和 选取在 方案设 计时必 须着 重分 析。
地通信、 实时数据交互 、 多种电价计费、 远程断供电、 电能质量监测和水／ 气／ 热 表 抄读 、 与用 户互 动 等功 能 。 以智能 电表 为基 础 而构 建 的智 能计量 系 统 ， 能够 支 持智 能 电网对 负荷 管 理、 分 布 式 电源接 人 、 能源 效率 、 电 网调度 、 电力 市场 交 易和 减少 排 放等 方 面 的要求。 智能电表的构成、 工作原理与传统的感应式电表有很大的差别。 感应式 电表 主要是 由铝 盘 、 电流 电压 线 圈和永 磁铁 等元 件构成 ， 其工 作原理 主要 是通
３ 类 元器件 在选 用 时要使 用 品牌厂商 的 优质元 器件 ， 且 在方 案设 计 、 应力筛 选 、
可靠 性试 验验 证等 各个 环节 都 应当给 予 重视 。
电能成 正 比的脉冲 输 出， 最后 通过 单片机进 行处理 、 控制， 把 脉冲 显示为 用 电量 并输 出 。 作为 智能 电网特别 是智 能配 电 网数 据采 集 的基 本设 备之 一 ， 智 能 电表 承担着 原始 电能数 据采集 、 计 量和 传输的任 务 ， 是实现 信息集 成 、 分析优 化和 信 息展 现的基 础 。 在 国外 许多发 达 国家中 ， 智能 电表 的应 用 已经十分 广泛 了， 中国 也正在 逐步地 实现 用智 能 电表取 代传 统的感应 式机械 电表 。 为适 应智 能电 网供 电系 统的多 种 电能参数 的综合计 量和对 用 电进 行科学 管理 的要求 ， 智 能 电表 应 当具 有 较高 的可 靠性 、 较 强的 环境 适应 性 以及对 强 干扰 的 自恢 复能 力 。
三． 智能 电能 裹 可靠性 评 价方 法分 析 １ 现场 数据统 计 分析
探讨电力自动化仪表的可靠性

探讨电力自动化仪表的可靠性

探讨电力自动化仪表的可靠性摘要：城市化进程促进了城乡建设。

当前，各领域的基础建设离不开稳定安全的电力工程，对发电、输配电安全系数和电力工程质量提出了更高的要求。

随着智能技术的推广，在电力系统发电工作中逐步建立热力仪表及相关技术基础设施，对电站机械设备的工作压力、环境温度等主要参数进行自动技术检测和控制，为电厂安全生产提供技术支持。

现阶段，电力系统自动仪表的使用仍存在一些专业问题，导致自动仪表的组装和运行出现一些系统故障，不利于自动仪表的可靠性，不利于其检测、预警信息等功能的充分发挥，为发电厂的生产、制造和经营埋下一些事故隐患。

关键词：电力；自动化仪表；可靠性1电力自动化仪表的可靠性1.1电力自动化仪表可靠性概述电力自动化仪表不仅能准确测量和记录数据，而且能检测和控制现场设备的状态。

目前，它广泛应用于电力生产制造、电力计量和用电管理等领域。

可以说，电力自动化仪表是检测发电过程主要参数的关键专用工具。

通过对电力自动化仪表的精确测量，可以对设备的主要性能参数进行检查，以确定货物是否符合规范要求。

自动化仪表的质量必须考虑到工业生产的基本要素。

同时，在连续生产运行的条件下，保持连续性，保持连续稳定运行。

这是电力自动化仪表的可靠性特点。

此外，电力自动化仪表的技术性能与其运行可靠性密切相关，相互影响。

1.2仪表可靠性研究的必要性在经济快速发展的新时代，对电磁能的需求不断上升，这在一定程度上推动了电力领域的发展进程，也对电力系统运行的安全系数和可靠性提出了更高的要求。

在电力生产和制造是一个复杂的操作系统的情况下，它需要能够执行多个过程。

然而，在生产过程中，为了确保所有电力系统运行的安全系数，需要使用电力自动化仪表调节所有处理过程。

自动化仪表布置在每个生产环节，以准确测量生产制造过程参数，因为电力系统中布置的电力仪表盘总数相对较大，一旦仪表盘设备故障率较高，它往往会降低其可靠性，危及电力系统运行的安全稳定。

因此，必须不断提高电力自动化仪表的可靠性，确保电磁能的稳定供应。

关于提高智能电能表可靠性技术的分析

关于提高智能电能表可靠性技术的分析

关于提高智能电能表可靠性技术的分析摘要：智能电能表运行可靠性技术可以优化智能电能表设计和使用，提升智能电能表检测精确性。

与传统的电能表技术相比更具优势，可对所检测的数据内容进行智能化信息比对分析，数据处理方式更为精准，实现信息的一体化监测，进而提升电力管理的总体质量。

本文从智能电能表运行原理入手，探讨智能电能表可靠性技术提高策略，以供参考。

关键词：智能电能表；可靠性技术；分析引言：智能电能表具有比传统电能表更为全面的功能，但是由于运行环境的影响，导致智能电能表运行稳定性会受到一定的影响，所以需要进行智能电能表的可靠性分析，充分利用可靠性分析技术研究，分析智能电能表在运行可靠性上存在的不足，并进行优化工作。

1智能电能表的原理和可靠性1.1智能电能表原理当前，在国际范围内，尚未形成对智能电能表形成统一的概念和标准，但是在行业内部对智能电能表已经形成了相对宽泛的定义，智能电能表使用微型处理器、计算机网络技术等作为基础，可实现电能数据的自动分析和采集，具有远程通讯功能，能自动完成计量工作。

实际工作中，智能电能表可以双向计量，使数据实现实时交互，从而完成远程断电操作，同时还能完成自动电费计价等相关工作。

智能电能表和传统电表相比结构更复杂，由大量的电子元器件构成，工作中会利用电压和电流实时采样获得数据，之后使用脉冲输出数据，由微处理器在处理之后输出脉冲所表示的电量值。

目前，智能电能表具备电压电流采样、电能计量、数据储存等功能，不但实现数据传输的同时，还能接收升级补丁实现软件升级，与此同时，集成远程抄表、电费充值等功能，完成数据高级处理与操作。

1.2智能电能表可靠性智能电能表也属于电子产品，因此可以从可靠性角度研究智能电能表的相关属性，以及通过使用可靠度对智能电能表的可靠性进行定量分析。

智能电能表的产品可靠性体现在，其能在规定时间内，使产品故障概率或者满足特定功能的概率达到最佳状态，能表现智能电能表的使用寿命，也能衡量智能电能表在使用过程中所具有的稳定性，目前市面上的智能电能表寿命一般都在10年以上。

电能表可靠性技术研究

电能表可靠性技术研究

【 摘 要】 针对电能表 可靠性技 术研 究问题 ， 文中 介 绍 了电能表硬 件设 计技 术 ， 主要 有电能表电源管理监测、 电能表输入信号滤波 ， 探讨了 电能表数据存储技术操作． 分析 了电能表 电源监测电路及其原理 ， 讨论决定电能表存储 寿命 因素 ， 给 出电能表存储结构和算法 以提高寿命和靠
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电能表可靠性技术研究
李俊 明 鞠滕 莹子 ２
（ １ ． 哈尔滨电工仪表研究所（ 中国电工仪器仪表质量监督检验中心＞ 。 黑龙江 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ２ ８ ； ２ ． 黑龙 江省 创业 培训服 务指 导 中心 培训信 息管 理处 。 黑龙江 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ３ ６ ）
多功能 电能表的电能数据 ． 必须存储到非易失性存储器中—通 常采用 Ｆ Ｌ Ａ Ｓ Ｈ闪存 为保证多功能 电能表在检测 、 采样 、 存取过程 中信号完
整性及 数据 可靠性 ， 尤其是多功能 电能表数据存取可靠性 技术 ， 需要 从硬件和软件两个方面都采取措施 ． 相互配合共同实现。本文基于多
２ 多功能电能表数据存储技术操作
多功能 电能表大部分 时间是在稳定状态下工作 ． 但 也可 能出现恶 劣 的电磁环境 ．这 时候多功能 电能表存储器 的读写操作就会受 到干 扰， 也可能导致数据 出错 。为了提高数据存取可靠性 ， 就一定要注意 多功能 电能表 的现象。 第一 ， 不在某一时间段 出现 ， 如ｔ 和ｔ 时间内不 进行读写操作 。 第二 ． 在写操作之前 ． 先读出数据与要写人的数据进行 比较 ， 若两者相同则跳过写入操作 ， 减少擦写操作 ， 可提 高寿命 。 第三 ． 数据 写入后 ， 再读出校验 ． 确保写入正确 。 第四， 写入过程 中． 尽量避免 开放 中断。 第五 ， 只在写入操作时打开写操作使 能 ． 而在写操作结束后 立即关 闭写使能 ． 防止干扰造成 的误写动作 为保证 多功能电能表数据 的存储 功能 ．应采用如下 的写 操作 算 法： 第一 ， 置计数器 Ｃ Ｎ Ｔ １ 初值为 ２ ， 清“ 出错标志” ： 第二 ， 计算 主存储 区地址 ； 第 三， 置计数器 Ｃ Ｎ Ｔ ２ 初值为 ３ ； 第 四， 把目 标单元的 内容读 出 与要 写入的数据比较 ， 相 同则转下一步 ， 否则继续到第⑤ 步 ； 第五， 生的高频脉 冲干扰 。使多功能电能表不能通过 Ａ Ｖ 进入模拟信号 电 如 Ｃ Ｎ Ｔ ２ ＝ ０ 则 置位“ 出错标志 ” 。 转如下一步 ． 否则打 开存储器写 的性 路中。 能；第六 ，把数据 写入到 目的单元 ，回到前 一步 ； 第七， Ｃ Ｎ Ｔ １ — １ 和 多功能 电能表 的 ｖ 与ｖ 的变化在 上电时会受 滤波 电容 ｃ ， 的 Ｃ Ｎ Ｔ１ ， 如Ｃ Ｎ Ｔ Ｉ ＝ ０则 跳到下一步 ， 否则转前一步 ； 第八 ， 计算 副存储 区 制约 ， ｖ 滞后 于稳压 电源 ｖ 并按指数 曲线上升 。多功能 电能表掉 电 地址 ； 第九 ． 关 闭写的性能 ， 返回开始状态 。 时Ｖ 会按指数规律下降 ，但 由于二极 管 Ｄ 阻断了电容 ｃ 的放 电回 路， 因此 ｖ 会大大滞后于 ｖ 的变化 。如果多功能电能表掉电时刻是 ３ 结 语 不确定的 ． 可能发生在多功能电能表 Ｃ Ｐ Ｕ正在执行写存储器操作 ． 因 文中从 分析多功能 电能表 中与数 据可靠性相关 的技术 性问题进 此要求掉 电时， ｖ 滞后 于 ｖ 下降 ，以提供足够 的时 间保证多功能 电 行了探讨 ． 提出了低成本的 电源管理监测 的硬件电路 ． 分析 了制约多 能表 Ｃ Ｐ Ｕ可靠的写人数据 功能电能表存储器寿命的主要因素 ． 给 出了多功能电能表进行合理 的 为保证 多功能 电能表 Ｃ Ｐ Ｕ工作 的可靠 ． 必须提供多功 能电能表 数据存储 结构 ．以及 数据写 入操作 的算 法 利用这 种方 法开发 的 正确 的复位信号 Ｒ Ｓ Ｔ 。当 ｖ 低于复位阈值 ｖ ： 时． 复位信号 Ｒ Ｓ Ｔ 有效 Ｄ Ｔ Ｓ Ｄ１ １ ０ ２系列多功能 电能表 ． 在 实际运行过程 中经过 实践 的检验效 而为低 电平 。 使 多功能 电能表 的 Ｃ Ｐ Ｕ 以及各主要芯 片处 于复位状态 ． 果良 好 在多功能电能表 电源不能确认有效的情况下 ． 保证不会进行存取操作 而导致 数据不可靠性 。在多功能电能表运行 时间为 ｈ ￣ ｔ 。在实际调试 【 参考文献】 中发现复位信号的边沿必 须陡峭并且不 能抖 动 ．否则多功能 电能 表 ［ １ ］ 卿柏元， 周毅波， 李 刚． 基于元器件应力法 的电子式 电能表 可靠性预测技术叫 Ｃ Ｐ Ｕ 、 存储 器处于复位和未 复位的不确定状态 ． 容易 出现导 致死机 的 广西电力 ． ２ ０ １ １ － １ ０ — ２ ８ ． 现象。因此采用电压 比较器 ｕ 产生复位信号 Ｒ Ｓ Ｔ 。 ［ ２ ］ 陆寒熹． 国内电能表 的技术 发展趋势 【 Ｊ ］ ． 电力设备， ２ ０ ０ ７ 一 Ｏ ８ — １ ５ ． 掉电监测信号 Ｐ Ｆ通过监测 ｖ ｚ 的数值来 了解电力线路 的供 电状 态， 电压 比较器 Ｕ 的阈值设定为 ｖ ， ， 当Ｖ ｚ ＞ Ｖ ， 时Ｐ Ｆ高电平 … １ ’ ， 认 为 ［ 责任编辑 ： 王洪泽 ］ ��