AMC72LE4智能电量采集监控装置智能电表 安科瑞

247AMC16Z系列直流精密配电监控装置安装使用说明书V1.4安科瑞电气股份有限公司申明版权所有，未经本公司之书面许可，此手册中任何段落、章节内容均不得摘抄、拷贝或以任何形式复制、传播，否则一切后果由违者自负。

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目录1概述 (1)2产品型号 (1)3技术参数 (1)4外形结构 (6)5接线端子 (7)5.1AMC16Z-ZD (7)5.2AMC16Z-FD (8)5.3AMC16Z-FDK24 (9)5.4AMC16Z-FDK48 (9)5.5AMC16Z-KA (10)5.6AMC16Z-KD (11)5.7AMC16Z-DC48V (11)5.8AMC16Z-DC240V/336V (12)6通讯协议 (12)6.1协议简述 (12)6.2传输方式 (13)6.3功能码简介 (14)6.4通讯地址 (15)7注意事项 (39)8常见故障的诊断、排查方法 (39)1概述随着数据中心的迅猛发展，数据中心的能耗问题也越来越突出，有关数据中心的能源管理和供配电设计已经成为热门问题，高效可靠的数据中心配电系统方案，是提高数据中心电能使用效率，降低设备能耗的有效方式。

要实现数据中心的节能，首先需要监测每个用电负载，而数据中心负载回路非常的多，传统的测量仪表无法满足成本、体积、安装、施工等多方面的要求，因此需要采用适用于数据中心集中监控要求的多回路监控装置。

安科瑞公司AMC16Z系列直流精密配电监控装置是专门针对于数据中心服务器电源管理设计的测量装置。

该装置设计小巧，能够对A+B两路进线和96路出线的全电参量参数、输入输出开关及防雷器状态等实时监测，所有测量通道的告警阈值均可单独设定，出线越限事件立即触发系统声光告警，在传统仪表的体积上实现了监控回路的高度集成。

2产品型号型号功能描述AMC16Z-ZD 监测A+B双路直流进线回路的全电量参数、6路开关状态监测、2路报警输出、1路温湿度检测、1路RS485通讯、±12V输出（仅供电给进线模块配套霍尔传感器）。

简介多功能电力仪表用于配电系统的连续监视与控制。

可测量双回路三相电流、功率、电能和需量，以及一路母线三相电压。

具备4路数字量输入（DI），1路24V直流辅助电源输出。

所有数据都可以通过RS485通信口用Modbus®-RTU协议读出。

双回路多功能表将精确测量、智能化多功能和简单人机界面结合在一起。

多功能电力仪表，节省盘面空间，占用通信资源少，降低配电监控系统和能源管理系统的造价，用户在实现配电自动化和能源管理的同时节省大量投资。

应用领域|JingYinYaDa■能源管理系统■工业自动化■小区电力监控■变电站自动化■配电网自动化■智能建筑雅达电子2015最新款产品图面板显示：安装方法1).在固定的配电柜上，选择合适的地方开一个开孔尺寸的安装孔。

2).取出仪表，松开定位螺丝，取下固定夹。

3).将仪表安装插入配电柜的仪表孔中。

4).插入仪表的固定夹，固定定位螺丝。

注：L-N为辅助电源请按仪表外壳接线图正确接线！产品名称仪表接线图数显表说明书仪表开孔尺寸多功能测控仪表仪表接线图数显表说明书开孔：91*91智能电力监控仪表仪表接线图数显表说明书开孔：76*76综合电力监控仪仪表接线图数显表说明书开孔：67*67三相网络电力仪表仪表接线图数显表说明书开孔：45*45三相网络电力仪表仪表接线图数显表说明书开孔：91*45多功能谐波表仪表接线图数显表说明书开孔：111*111三相智能数字仪表仪表接线图数显表说明书江阴雅达电子单相智能数字仪表仪表接线图数显表说明书输入信号产品采用了每个测量通道单独采集的计算方式，保证了使用时完全一致、对称，其具有多种接线方式，适用于不同的负载形式。

接线图完整版|Dimensions辅助电源江阴雅达多功能电力仪表具备通用的(AC/DC)开关电源输入接口，若不作特殊声明，提供的是220V(AC/DC)或110V(AC/DC)电源接口的标准产品，仪表极限的工作电源电压为AC/DC：80-270V，请保证所提供的电源适用于该系列产品，以上防止损坏产品。

AMC72l ai3说明书一、产品特点：四位半显示，高精度，流行外观尺寸，全封闭壳体，纯平表面，嵌入式安装，高品质控制芯片，高品质阻容器件，抗干扰佳，性能稳定可靠，电压表多量程设计，方便DIY，低功耗设计，节能省电，四种显示效果供选择。

二、主要技术指标：1、电源：DC5V±5%（其它电源可选）2、功耗≤80mA3、超量程数字闪烁4、工作温度：-10～60℃湿度：85%以下5、显示字高0.56英寸6、测量速率约2.5次/秒准确度：0.02%±2个字7、支持0-20mA0-10V等模拟信号输入8、最大显示±199999、外形尺寸：79*42*25mm建议开孔尺寸：75.5*39.5mm10、极性自动转换，可以显示负号11、读数保持功能12、数码管显示颜色：高亮红，蓝色，翠绿色，白色四种可选三、量程说明：IN5145直流电压电流表常用量程：允许输入满量程的120%注：如一个直流20V电压表只能测量20V之内电压，但不可以测电流。

提示：仪表采用3.96（4芯端子）连接，仪表电源可以做直流5V12V24V48V，交流9-12V等四、注意事项：例：某电器标称额定工作电压为直流24V电流为8A我们采用数字表去监测电流电压值1、选择IN5145-DC-200VIN5145-DC-10A/75mV各一只2、辅助电源；DC5V/200mA稳压电源2个五、量程扩展说明1、表格列出量程可以直接接入信号测量，当电流大于5A以上需外接分流器来扩展量程，最大可配20000A/75mV分流器来测量20000A 之内的大电流。

特殊量程可以定制。

例：如用户需要测量50A的直流电流，那么就需要50A/75mV分流器配合直流0-75mV显示0-50.00的数字表头来实现测量。

2、测量电压高于700V必须采用机外分压。

例：如测量直流2000V高压，采用2000V/100V分压器分压配合直流0-100V输入显示0-1999.9的数字表来扩展测量。

393AM2SE系列微机保护测控装置安装使用说明书V1.0安科瑞电气股份有限公司申明版权所有，未经本公司之书面许可，此手册中任何段落，章节内容均不得被摘抄、拷贝或以任何形式复制、传播，否则一切后果由违者自负。

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目录第一章使用说明 (1)1装置介绍 (1)1.1概述 (1)1.2特点 (1)1.3装置功能对照表 (2)1.4装置选型表 (3)2技术参数 (3)2.1额定参数 (3)2.2主要技术性能 (4)2.3正常工作环境条件 (4)2.4绝缘性能 (4)2.5电磁兼容性能 (5)3装置操作说明 (5)3.1前面板说明 (5)3.2按键说明 (5)3.3菜单说明 (5)4装置外形尺寸及安装方法 (12)4.1外形及开孔尺寸 (12)4.2安装方法 (13)5装置事件记录清单 (14)第二章技术说明 (26)1功能简介 (26)2保护原理 (27)3定值表 (36)4接线方式 (41)5调试方法 (42)6二次原理图 (48)7维护及其他问题处理 (51)附录1AM5-FT防跳模块 (52)附录2遥信量名字映射表 (54)第一章使用说明1装置介绍1.1概述AM2SE系列微机保护装置集保护、控制于一体，可满足客户20KV及以下电压等级用电系统对电力能源安全运行、可靠性的保障要求。

目前广泛使用在变电站、工矿企业、医院、学校、商业广场以及大型楼宇等配网用电系统中。

保护装置采用先进成熟可靠的保护原理和算法，抗干扰性能强，可靠性高，保护实现方式灵活，通讯采用冗余设计。

装置具备8路开关量采集和5路继电器输出，能与Acrel-2000Z 电力监控软件配合，可以实现无人值班的终端用户变电站配电自动化系统。

1.2特点成熟完善的保护功能：保护装置针对不同一次设备可以灵活配置不同的保护功能，可以实现20kV以下电压等级变配电站保护控制功能，适用于线路、母联、配电变压器等设备的保护和自动控制功能。

电表安装和接入调试方案一、电表接入原理将智能电表的电能信息从通讯端口经由通讯电缆有线传送至安装在现场的DTU或者数据采集器Logger，实现表计的数据采集，之后经过无线网络将现场电表内的电能信息数据上传至云端平台。

二、标准施工接线图2.1 关口电表接线图现场安装示意图三、施工说明3.1 接入施工步骤步骤1：与用户配电房管理人员协商制定停电计划，并按照计划将配电房进行停电操作，确保配电房内电气设备处于接地不带电状态；步骤2：综合配电柜内电压、电流接线位置及长度选择合适的导轨安装位置，并根据现场安装环境及设备数量合理测量并剪裁导轨。

步骤3：查看低压回路数来确定监测点个数和各回路名称，表计、通讯管理机、熔断器牢靠的装设在导轨上，并与带电体保持一定安全距离，每副表计都应配置保险端子且相对应的回路均应标识清楚；步骤4：根据回路额定电流安装开口式电流互感器，接线前确认互感器一、二次侧的电流方向，避免接线反相。

步骤5：在电力电缆的两端标注编号后，进行穿管敷设，完成各开关柜回路CT端子与各个智能电表所对应的端子接口之间的接线；步骤6：在通讯电缆两端标注编号后，进行穿管敷设，以手拉手方式将各个智能电表通讯端口所对应的端子接口与通讯管理机的输入端口相接；步骤6：从配电房的配电箱中进行取电，穿管敷设后，接入通讯管理机的电源空开中；步骤8：检查现场所有接线是否正确，接头是否牢固无松动；步骤9：将数据采集系统接通电源后进行通讯调试后，现场施工完毕；3.2本地调试步骤步骤1：配电房恢复供电后，合上所有微型断路器和熔断器，查看所有通讯管理机和智能电表是否亮灯，如果有异常，从末端开始逐级量测电压，并排除接线问题。

步骤2：根据勘察图中回路编号，对所有表计一一设置通讯地址（关口表为1、回路1为2、回路2为3……以此类推），需和勘察图、回路开关编号保持一致。

步骤3：根据回路互感器变比，设置各电表的CT变比，查看各电表的电流数值和现场的电流表进行对比，确定电流回路是否通畅。

129AEM三相嵌入式多功能电能表安装使用说明书V1.1安科瑞电气股份有限公司版权所有，未经本公司之书面许可，此手册中任何段落、章节内容均不得摘抄、拷贝或以任何形式复制、传播，否则一切后果由违者自负。

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1概述 (1)2功能列表 (1)3技术参数 (1)4外形尺寸（单位：mm） (2)5接线与安装 (3)6主要功能特点 (4)7操作与显示 (5)8通信说明 (8)1概述AEM三相嵌入式多功能电能表，是主要针对电力系统，工矿企业，共用设施的电能统计、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24时、上31日以及上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，带有开关量输入和继电器输出可实现“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。

本系列包括96型、42型两种规格，其中42型还具有零线电流测量功能。

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。

2功能列表3技术参数4外形尺寸（单位：mm ）主视左视开孔尺寸96型尺寸主视左视开孔尺寸42型尺寸5接线与安装5.1电压、电流信号端子3CT(三相四线)2CT(三相三线)3PT、3CT(三相四线)2PT、2CT(三相三线)5.2开关量输入/输出端子34353637DO1DO2DI12425262728DI2DI3DI4COM1开关量输出开关量输入开关量输出为继电器输出，可实现“遥控”和报警输出。

开关量输入是采用开关信号输入方式，仪表内部配备+12V 的工作电源，无须外部供电。

当外部接通或断开时，经过仪表开关输入模块采集其接通或断开信息并通过仪表本地显示。

江苏安科瑞智能开关柜操控装置选型手册吴德明江苏安科瑞电器制造有限公司一.概述开关柜智能操控装置功能强大,它以一体化布局配套于开关柜,简化了开关柜的面板设计,美化了面板布局。

除具有动态模拟指示、带电显示及闭锁、温湿度显示及其控制、验电核相、二次回路电压值显示、人体感应带电提示及柜内照明、语音防误提示、时间日期显示、远方/就地操作、远程通信等功能外,还具有电力综合参数测量功能,测量参数为:三相电压、三相电流、功率因数、有功功率计量、无功功率计量,使开关柜进一步智能化、网络化、数字化。

安科瑞ASD系列开关柜智能操控装置用于3~35kV户内开关柜,适用于中置柜、手车柜、固定柜、环网柜等多种开关柜。

具有一次回路模拟图及开关状态指示,高压带电显示,自动温湿度控制,人体感应自动照明,语音提示,电参数测量及RS485通讯接口等众多功能,集操作、显示于一体。

技术支持:吴德明男,本科,,主要从事智能配电方向的研究,联系电话:9,, QQ:2880581270二.功能选型表三.功能介绍动态模拟图可以显示断路器分合闸指示,手车位置指示,接地开关位置指示和弹簧储能指示。

高压带电显示及闭锁适用于3.6-40.5KV/50HZ系统,与相应电压等级的传感器配合使用,显示主回路带电情况并带有闭锁功能。

ASD300/ASD200具有温湿度数字控制,可显示现场的温度和湿度,并可根据需要自行设置加热、除湿、鼓风的上下限;ASD100具有温湿度模拟控制。

智能语音防误提示是在断路器和接地开关处于合闸状态时,若误操作小车位置,会有语音提示纠正操作。

人体感应通过感应周围红外场的变化感知有人接近,自动启动柜内照明。

电力参数测量包括测量主回路的电流、电压、有功功率、功率因数、电能等电力参数。

仪表面板上设有分闸合闸转换开关、远方就地转换开关、储能开关、照明按键,方便用户操作。

四.技术参数五.专利及著作权ASD300专利:用于开关柜综合指示装置的新型人体感应器--实用新型专利号2.0ASD300著作权登记号:沪DGY-2010-0680《安科瑞ASD300测控软件V1.0》六.订货范例型号:ASD100辅助电源:AC/DC220V温度:±2℃相对湿度:±5%加热器电源:AC220V,AC110V 型号:ASD200辅助电源:AC/DC220V温度:±1℃相对湿度:±5%通讯:RS485/Modbus-RTU加热器电源:AC220V,AC110V型号：ASD300 电压输入：10KV/100V 电流输入：400A/5A 网络：三相三线辅助电源：AC/DC220V 温度：±1℃相对湿度：±5% 通讯：RS485/Modbus-RTU 加热器电源：AC220V, AC110V 注：需提供一次方案图(电气原理图。

3AMC系列可编程智能电测表安装使用说明书V1.11概述AMC系列可编程智能电流、电压表，采用交流采样技术，可直接测量电网中的电流和电压。

既可用于本地显示，又能与工控设备连接，组成测控系统。

仪表可具有RS-485通讯接口，采用兼容Modbus-RTU协议；可将电量信号转换为标准的模拟量输出；或带一路继电器报警输出；或带四路（两路）开关量输入/两路开关量输出。

根据不同要求，通过仪表面板按键，对变比、报警、通讯等参数设置和控制。

2产品功能仪表型号基本功能外形可选功能AMC48-AIAMC48-AV电流、测量；LED数码管显示48方形1、一路RS485通讯（/C）2、一路变送输出(/M）AMC48-AI3AMC48-AV3无AMC48L-AIAMC48L-AV电流、测量；LCD液晶显示1、一路RS485通讯（/C）2、一路变送输出(/M）AMC48L-AI3AMC48L-AV3无AMC72-AIAMC72-AV AMC72-AI3 AMC72-AV3电流、电压、电能测量；LED数码管显示72方形1、一路RS485通讯（/C）2、一路变送输出(/M）3、一路报警（/J）4、变送输出+RS485通讯（/MC）5、RS485通讯+开关量2DI（/KC）6、RS485通讯+开关量2DI2DO（/KC）7、一路报警+一路变送输出+RS485通讯（/JMC）AMC72-DI AMC72-DV 直流电流、电压测量；LED数码管显示AMC72L-AIAMC72L-AV AMC72L-AI3 AMC72L-AV3电流、电压、电能测量；LCD液晶显示AMC72L-DI AMC72L-DV 直流电流、电压测量；LCD液晶显示AMC96-AIAMC96-AVAMC96-AI3AMC96-AV3电流、电压测量；LED数码管显示96方形1、一路RS485通讯（/C）2、变送输出(/M或/3M）3、一路报警（/J）4、变送输出+RS485通讯（/MC或/M3C）5、RS485通讯+开关量4DI2DO（/KC）6、一路报警+一路变送输出+RS485通讯（/JMC）AMC96L-AIAMC96L-AVAMC96L-AI3AMC96L-AV3电流、电压测量；LCD液晶显示注：/J为一路继电器输出（与第二路开关量输出复用），如有特殊需求请咨询本公司。

简介AMC96-3E3是一款经济实用，集电参量采集、监测、控制于一体的多回路智能电量采集监控装置。

■电量测量：母线相电压、线电压9个回路的：相电流、分相有功功率、总有功功率、分相无功功率、总无功功率、分相视在功率、总视在功率、分相功率因数、总功率因数、分相有功电能、总有功电能、分相无功电能、总无功电能■开关状态：4路DI、1路DO 技术指标电压测量范围10～400V 相电压15～600V 线电压过载瞬时2倍/30s 电流测量范围0～20mA 一次侧0～400A 过载持续1.2倍，瞬时10倍/5s 频率45Hz～65Hz 辅助电源AC85V～265V DC100V～350V 精度电流、电压0.5功率、电能1.0功耗<5VA 继电器输出5A 250VAC/5A 30VDC 工频耐压电源/输入/输出端口之间AC 2kV/2mA环境工作温度-10℃～55℃贮存温度-20℃～70℃相对湿度≤93%（无凝露）海拔≤2500m电磁兼容浪涌电源4kV/IO 2kV快速脉冲群4kV 5kHz静电放电接触6kV/空气8kV射频电磁场10V/m通讯RS485端子1、2辅助电源4、5、6、7L1回路三相电流14、15、16、17L2回路三相电流24、25、26、27L3回路三相电流10电压零线N 11、12、13A、B、C 相电压30、31RS48555、56DO 输出61、62、63、64DI1、DI2、DI3、DI460DI 公共端仪表外型仪表外型尺寸：96*96开孔尺寸：88*88互感器外型外置互感器：AKH-0.66W-12-xxxA/20mA 接线警告：电流输入公共端COM1、COM2、COM3严禁接地，否则会烧坏仪表！参数查看：参数设置注意事项■装置应安装在干燥、清洁、远离热源和强电磁场的地方。

■装置接线时应注意交流电压、电流的相序和极性，否则将导致测量不准。

■电流输入必须使用xxA/20mA的CT，一次侧电流值可分别设定。

安科瑞能耗监测专用电能表型号ACR220EL 1概述ACR网络电力仪表是针对电力系统、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。

2技术指标3产品规格3.180型产品规格注：1.J(继电器越限报警输出)与第二路开关量输出复用;2.ACR10E(L)在选配K(2DI/2DO)功能时无脉冲信号输出端口;3.ACR120E(L)在选配K(4DI)功能时具备1路有功电能脉冲信号输出端口，在选配K(2DI/2DO、5DI/2DO)功能时无脉冲信号输出端口。

3.296型产品规格注：1.J(继电器越限报警输出)与第二路开关量输出复用;2.ACR220E(L)在选配K(4DI)功能时具备1路有功电能脉冲信号输出端口，在选配K(2DI/2DO、4DI/2DO)功能时无脉冲信号输出端口;3.ACR220(230)ELH在选配K(4DI/2DO)功能时具备1路有功电能脉冲信号输出端口，在选配K(4DI/4DO)功能时无脉冲信号输出端口;4.ACR220E(L)最多可带2路模拟量输出。

3.342型产品规格注：1.ACR320E(L)在选配K(4DI/4DO、8DI/4DO)功能时无脉冲信号输出端口;2.ACR320(330)ELH在选配K功能时具备1路有功电能脉冲信号输出端口;3.ACR320E(L)最多可带4路模拟量输出;4.ACR330ELH最多可带2路模拟量输出。

4接线端子注1：适用于ACR320E(L)选配8DI/4DO场合;注2：适用于ACR10E(L)带2路脉冲输出场合。

第43卷第2期2022年2月自㊀动㊀化㊀仪㊀表PROCESS AUTOMATION INSTRUMENTATIONVol.43No.2Feb.2022收稿日期:2020-07-31作者简介:张芹(1972 ),男,学士,高级工程师,主要从事计量采集方向的研究,E-mail:zqhbpt@基于智能电表的电能信息采集系统的设计与研究张㊀芹1,夏水斌1,许㊀健2(1.国网湖北省电力有限公司电力科学研究院,武汉430080;2.国电南瑞科技股份有限公司,南京211100)摘㊀要:电能信息采集装置分布于电力网中的各个节点,在电力系统中的地位是不可或缺的㊂为保障电力的公平交易,需要了解一定的电能计量原理,并且需要更精密㊁更精准㊁更安全的电能计量设备㊂为促进电能计量系统的发展㊁方便人民的生活,设计㊁研究了一套基于智能表的电能信息计量采集系统㊂首先,介绍了电能表的计量原理,软硬件如何实现数据的分析计算等;接着,介绍了电能信息计量采集系统整体的软件架构㊁通信方式的选择及防窃电的方式等㊂该研究对电能计量采集系统的研究和发展具有一定的启发意义㊂关键词:智能电表;电压互感器;智能分析;电能计量;采集系统;防窃电中图分类号:TH865㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀㊀DOI:10.16086/ki.issn1000-0380.2020070084Design and Research of Electric Energy Information Collection SystemBased on Smart MeterZHANG Qin 1,XIA Shuibin 1,XU Jian 2(1.Electric Power Research Institute,State Grid Hubei Electric Power Co.,Ltd.,Wuhan 430080,China;2.Nari Technology Co.,Ltd.,Nanjing 211100,China)Abstract :The electric energy information acquisition device is distributed in each node of the power network,and its position in the power system is indispensable.In order to ensure fair trade in electricity,it is necessary to understand a certain principle of electric energy measurement,and need more precise,more accurate,more safe electric energy measurement equipment.To promote the development of electric energy metering system and facilitate people's life,a set of electric energy information metering and acquisition system based on intelligent meter is designed and studied.Firstly,it introduces the metering principle of electricity meter,how to realize data analysis and calculation of software and hardware.Then,it introduces the overall software architecture of the electric energy information metering and acquisition system,the choice of communication mode and the way of preventing electricity-stolen.This research has some enlightening significance to the research and development of electric energy metering and acquisition system.Keywords :Smart electricity meter;Voltage transformer;Intelligent analysis;Electric energy measurement;Acquisition system;Preventing electricity-stolen0㊀引言电能计量装置是电力系统中的重要环节,适用范围非常广,大到超大容量的发电㊁输电㊁变电,小到家用式的计量装置,容量种类各不相同[1]㊂目前,国内的电能计量装置设备主要可以分为四类:一是容量大的发电厂;二是月平均用电量105kWh 以上的高压用户;三是变压器容量为315kVA 以下的高压用户和用电容量较大的低压用户;四是配电网低压计量用户[2-3]㊂电能计量装置采集系统是整个装置的核心部分,既能精准地采集电量及周边信息,又能保证电力市场公平交易的保障[4-5]㊂本文首先以智能表为例,介绍目前应用的采集系统的芯片㊁元器件㊁有功功率及电压电流等;接着介绍了整个采集系统的结构布置以及使用的流程及规则,并给出了在实际应用中的效果㊂基于智能电表的电能信息采集系统,为全国大部分的电力用户提供了一种智能化㊁全采集㊁高安全性及全功能的用电选择模式㊂本文所设计的基于智能电表的电能采集系统,可以将用户的电能信息迅速传输至后台中心及用户所需要掌握的接收界面㊂在该过程中,系统第2期㊀基于智能电表的电能信息采集系统的设计与研究㊀张㊀芹,等会根据预先设定的程序进行数据分析处理,并将需要反馈的信息及时传输到智能终端,完成与用户的交互㊂1　计量原理智能电表的发展历史悠久,从电磁式电能表到电子式电能表,经过了无数科研工作者持续不断的努力,发展至今,已经被广泛应用于电力行业[6]㊂智能电表作为最新一代的电能计量产品,具有功能越来越强大㊁价格成本越来越低廉㊁使用维修越来越方便等优点㊂从人工抄表到数据实时存储传输㊁防窃电㊁分时计价㊁信息交互等,都见证了电表的发展[7-8]㊂智能电表作为典型的数字化电能计量装置,普遍采用的是数字化电能计量模拟前端(analog front end,AFE)芯片㊂AFE 芯片与微控制器(microcontroller unit,MCU)相结合,可以很方便地实现一些基本功能,如分时电能计量㊁防窃电㊁自检测㊁自校验㊁远程抄表及适用于分布式绿色能源接入的双向电能计量等[9-10]㊂ADE9078芯片有七路可编程增益放大器(pmgrammable gain amplifier,PGA),即三相的电流和电压,以及一路中线电流㊂数字信号处理器(digitalsignal processor,DSP )可以计算模拟数字转换器(analog to digital converter,ADC)传输过来的数据,如总有功/无功功率㊁基波有功/无功功率㊁电压电流有效值㊁功率因数㊁分相频率㊁相角测量等㊂其中,ADE 9078支持两种电流输入:其一是电流互感器(current transformer,CT)的输入;其二是罗氏线圈的输入㊂电流互感器的输入如图1所示㊂图1㊀电流互感器电流输入原理图Fig.1㊀Current input schematic diagram of current transformer电流互感器需要充分过滤传感器输入以衰减带外信号,且本身还集成了补偿功能㊂但电流互感器也会产生显著的高频噪声㊂为消除这些噪声,至少需要二阶的抗混叠滤波器㊂此外,还需要在电压输入上加上类似的滤波器,以消除电压和电流测量之间的相位差㊂电压电流有效值的计算是通过纯硬件实现的㊂由于硬件内装了DSP 所以计算功能非常强大㊂有效值硬件计算原理如图2所示㊂图2㊀ADE 有效值硬件计算原理图Fig.2㊀ADE RMS hardware calculation schematic同样,有功功率的计算也是通过纯硬件来实现的㊂对应相的电压和电流相乘,再通过低通滤波器(lowpass filter,LPF)滤除交流成分,即得该相的有功功率P ㊂电能计量AFE 测量有功功率原理如图3所示㊂图3㊀AFE 测量有功功率原理图Fig.3㊀Schematic diagram of active power measurement by AFE图3中:一路是电流信号i (t ),先经过电流互感器㊁放大器后作数模转换,再经高通滤波器后到数字乘法器;另一路先是到分压器,经过放大器后作数模转换,再经高通滤波器后到数字乘法器㊂数字乘法器对传输过来的两路信号进行计算,再传输到低通滤波器,最后获得有功功率㊂具体的数据模型计算见式(1)~式(3)㊂v (t )=ðɕk =1V k2sin(kωt +φk )(1)i (t )=ðɕk =1Ik2sin(kωt +γk )(2)p (t )=v (t )ˑi (t )(3)式中:v (t )为电压信号;i (t )为电流信号;p (t )为功率信号㊂经过低通滤波器后,可得:P =1nTʏnTp (t )d t =ðɕk =1V k I k cos(φk-y k )(4)式中:V k 为电压信号;I k 为电流信号;P 为有功功率信㊃38㊃自㊀动㊀化㊀仪㊀表第43卷号;φk 和y k 为幅值㊂同样地,智能表无功功率的计算也是通过纯硬件来实现的㊂移相90ħ的电流和对应相的电压相乘,再通过LPF 滤除交流成分,即可得该相的无功功率Q ㊂经过低通滤波器后,可得:Q =ðɕk =1V k I k sin(φk -y k )(5)式中:Q 为无功功率信号㊂智能表通过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;同时,通过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㊂模㊀㊀拟信号转换成数字信号,并对其进行积分运算,最后在显示屏上显示运算结果㊂2㊀采集系统结构设计电能计量采集系统是发展现代化智能变电站必不可少的部分,是发展现代化能源互联网㊁智能电网㊁三型两网的核心基础,是电力行业发展的基石[11-12]㊂2.1㊀软件系统架构用电管理一体化系统软件架构分为表现层㊁应用层㊁服务层㊁数据层以及相关系统㊂电能管理一体化系统软件架构如图4所示㊂图4㊀电能管理一体化系统软件架构Fig.4㊀Software architecture of integrated electric energy management system2.2㊀智能终端现代电能计量信息采集系统的精度非常高㊂相比之前的计量系统,其无论是采集过程中出现的误差不确定度还是整个采集系统的稳定性,都有了非常大的改善㊂其数据处理方面的智能终端采集功能非常的全面㊂智能采集系统终端的架构包括了数据计算处理电能信息的所有指标,所以采集的数据量非常庞大㊂电能信息采集系统智能终端采集项如图5所示㊂图5㊀电能信息采集系统采集项Fig.5㊀Collection items of electric energy information collection system2.3㊀通信策略系统通信主要传输电压㊁电流㊁功率等信号,并进行处理计算㊁数据存储及管理等涉及到主站与采集终端之间的交互通信㊂主站与采集终端的交互数据主要㊃48㊃第2期㊀基于智能电表的电能信息采集系统的设计与研究㊀张㊀芹,等包括实时数据㊁状态确认数据㊁事件记录数据㊁冻结数据等㊂目前,市场上采用的通信方式大致有以下几类㊂230MHz㊁无线公网㊁光纤专网㊁RS-485㊁电力载波及ZigBee 等㊂ZigBee 是一项新型的无线通信技术,适用于传输范围短㊁数据传输速率低的一系列电子元器件设备之间㊂它具有容量强㊁使用安全等优势而被广泛应用㊂本文采用ZigBee 通信技术㊂电能信息通信策略如图6所示㊂图6㊀电能信息的通信策略Fig.6㊀Communication strategy of electric energy data采集主站对终端的轮询流程如图7所示㊂图7㊀采集主站对终端的轮询流程Fig.7㊀Collect the polling process from the master stationto the terminal在轮询过程中,采集终端接收主站指令,向主站传输数据㊂采集主站对确认数据㊁实时数据㊁冻结数据的轮询周期分别为1min㊁10min㊁1h㊂采集主站在轮询数据时,最大等待时间是不一致的㊂当响应时间超过最大等待时间,主站将对下一个终端进行轮询,并在完成对所有终端的轮询后进行第二次轮询㊂若第二次轮询依然在最大等待时间内没有得到响应,则判定离线㊂3㊀采集系统功能研究3.1㊀数据采集电能计量采集系统经过近几年的发展,功能越来越完善和高效,尤其在数据采集业务方面有了长远的进步㊂不管是具体的居民用户的电能量收集,还是工商业㊁大型企业的用电数据以及发电厂㊁智能变电站的数据采集,电能计量采集系统越来越方便电力行业工人的工作方式㊂数据采集流程如图8所示㊂图8㊀数据采集流程图Fig.8㊀Flowchart of data collection电能计量采集系统的计量方法主要有小波算法㊁傅里叶算法㊁神经网络算法等㊂小波变换的实质是对信号进行分解,对产生非平衡效果的无功功率进行拆分㊁使得感性负载和容性负载相互独立计算㊂这种算法使存在非线性负载的电路计量有了突飞猛进的发展㊂傅里叶变换主要解决当电网中存在谐波时电能计量装置无法准确计量的问题㊂离散傅里叶变换可以将信号从时域变换到频域㊂在这种情况下,时域和频域都是离散的㊂也就是说,通过离散傅里叶变换的这种功能可以求出一个信号由哪些正弦波叠加而成,而求出的结果就是这些正弦波的幅度和相位㊂3.2㊀防窃电技术采集系统在防窃电任务中起着至关重要的作用,可以及时地把窃电信息传输给后台监控管理系统㊂据㊃58㊃自㊀动㊀化㊀仪㊀表第43卷分析,我国每年窃电损失达数百亿远,且呈增长的趋势㊂以下介绍两种主动式防窃电监控方法㊂①方法一㊂用于防止分流二次侧电流窃电对于典型的情况㊂在电流互感器二次侧搭V 型钩分流,采用同时检测每一相一次侧㊁二次侧的电流值,并经平台系统分析绘制一次㊁二次电流比值曲线图㊂当比值异常时,应视为有窃电可能进行重点监督㊂②方法二㊂开展对于负荷曲线的主动监控㊂有窃电行为的用户,现场负荷往往会在正常用电状态和窃电状态之间来回切换㊂目前,集抄系统平台可绘制负荷曲线,使系统具备对负荷曲线主动分析功能㊂当负荷曲线有突增突减异常㊁长期运行的最大㊁最小负荷相差50%以上者,为重点监控对象㊂某被窃电用户用电负荷监测数据如图9所示㊂图9㊀某被窃电用户用电负荷监测数据Fig.9㊀Monitoring data of electric load of a stolen user3.3㊀计量装置异常分析方法规律性非连续算法软件流程如图10所示㊂图10㊀规律性非连续算法软件流程图Fig.10㊀Software flowchart of regular discontinuous algorithm计量装置故障的形式虽然多种多样,但最终都会反映到所采集的电压和电流上㊂因此,可主要根据采集到的电压和电流数据设计算法,对电能计量装置运行异常及疑似用电异常进行智能分析㊂计量装置分析方法主要分为连续性算法和非连续性算法两种㊂当采用连续性算法进行数据分析时,根据数据冻结密度采集保存的数据在持续一段时间异常状态后恢复正常,其后在某个时间段继续出现这个异常状态㊂非连续性是指数据在某个点出现突变,并保持该状态一定时间㊂4㊀应用分析4.1㊀系统装置评估电能计量装置的不间断运行是常态化的㊂就如何保证电能计量装置的准确性,需要对电能计量装置运行状态作一个整体的评估㊂评估时,不仅要考虑各种一般情况,而且要考虑一些特殊的情况㊂比如:当某个元器件出现严重异常的情况,得出的计量装置整体的运行状态就会产生很大的偏差㊂只有在所有部件都没有出现异常情况时,系统才能根据各自的权重值进行整体运行状态的综合评估㊂计量装置结果评估的内容主要包括电能表评估㊁电压互感器评估㊁电流互感器评估㊁二次回路评估四个方面,分别用G ㊁P ㊁C ㊁H 表示㊂经过一系列的调查研究,得出如表1所示的各模块状态评分比重表㊂表1㊀各模块状态评分比重表Tab.1㊀Scale of status score for each module评估项状态量权重系数数据来源G 电能表评估0.35电能表状态评估评分P 电压互感器评估0.20电压互感器状态评估评分C 电流互感器评估0.10电流互感器状态评估评分H二次回路评估0.15二次回路状态评估评分㊀㊀电能计量装置整体状态评估评分公式为:Z =0.35G +0.2P +0.1C +0.15H0(min(G ,P ,C ,H )<40){(5)4.2㊀实例应用电能计量装置在电力行业的发展过程中起到了巨大的作用㊂因此,就如何做好电能计量装置的技术实施㊁工程应用等方面工作,使其能够进一步的保证电能计量的准确性以及促进电力行业的发展是非常重要的㊂以本文设计的电能计量信息采集装置作支撑,选取不同环境㊁不同应用场合下的A㊁B 两地来检测采集系统的实用性㊂两地电能计量信息系统采集检测结果如表2所示㊂㊃68㊃第2期㊀基于智能电表的电能信息采集系统的设计与研究㊀张㊀芹,等表2㊀两地电能计量信息系统采集检测结果Tab.2㊀Collection and test results of electric energymeasurement information system in two places%地域抄表成功率线损达标率终端在线率采集覆盖率A地99.9880100.0099B地100.007599.9099㊀㊀电能信息采集系统主要对抄表成功率㊁线损达标率㊁终端在线率㊁采集覆盖率等四个模块进行检测㊂这四个模块可以综合性地考量用户的体验㊂抄表成功率是验证信息采集系统硬件设计的一个指标,是采集系统最重要的指标,同时也是电能计量信息采集系统功能精确性㊁系统完善性的体现㊂线损达标率是输入电量减去输出电量的比值,会影响电量的传输质量㊂终端在线率是指当前在使用终端设备在线数量与全部在正常使用终端的比值,主要考虑的是会不会出现数据采集终端掉线的情况㊂如果出现掉线就会出现采集数据失准,会影响后面的数据处理分析,造成数据采集结果出现偏差㊂采集覆盖率是度量电能计量采集系统完整性的方法,是测试有效性的一个度量,用于可靠性㊁稳定性以及性能的评测㊂通过这四个模块,可以让用户更加清楚㊁直观地了解到整个过程的详细信息,也使得电网的经济性运行更加可靠㊂从表2的结果来看,本文提到的电能计量采集系统在抄表成功率㊁终端在线率及采集覆盖率数据非常高,几乎可达100%㊂上述指标的数据也是验证一个采集系统是否可以满足电力用户需求的考量㊂这些数据足以证明该系统的具有很强的实用性㊂与传统的电能计量系统相比,本文设计的电能计量采集系统在实用性㊁准确度㊁经济性等方面具有优越性,可以对电能计量信息㊀㊀采集系统的技术发展起到一定推动作用㊂5㊀结论本文设计了一种基于智能电表的电能信息采集系统,改善了目前电能信息计量采集系统精确度差㊁计量手段单一以及终端在线率低的问题等㊂通过试验,证明了本文设计的电能计量采集系统的采集精度高,使用简单㊁方便,安全性能优越㊂参考文献:[1]虞跃.基于深度学习的电力设备智能运行方式的研究[J].自动化仪表,2020,35(7),20-24.[2]闫书芳,张晓东,朱国富.符合IR46标准的电能表设计研究[J].电测与仪表,2019,56(8):144-147.[3]孙燕.新型智能生产过程调度中心的研究[J].自动化与仪表, 2020,35(6),101-104.[4]郁黎,范军华,高重远.相位测量的优化方法[J].电测与仪表, 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359ADL400导轨式多功能电能表安装使用说明书V1.3安科瑞电气股份有限公司申明版权所有，未经本公司之书面许可，此手册中任何段落、章节内容均不得摘抄、拷贝或以任何形式复制、传播，否则一切后果由违者自负。

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说明书修订记录日期旧版本新版本修改内容2019.11.13V1.0 1.第一次编写2020.04.30V1.0V1.1 2.标题6.2处更改2020.08.24V1.1V1.2 3.图4图6更改2021.04.08V1.2V1.3 4.按键设置流程图修正目录1概述 (1)2型号说明 (1)3功能列表 (1)4技术参数 (2)5外形尺寸 (2)6接线与安装 (3)7主要功能特点 (4)8操作与显示 (5)9通信说明 (11)1概述ADL400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。

集成常见电力参数测量及电能计量及考核管理，提供上48月的各类电能数据统计。

具有2~31次分次谐波与总谐波含量检测。

带有RS485通信接口，可选用MODBUS-RTU或DL/T645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功能列表表1功能说明列表功能功能说明ADL400电能计量有功电能计量（正、反向）■无功电能计量（正、反向）■A、B、C分相正向有功电能■电量测量U、I■P、Q、S、PF、F■谐波测量2~31次谐波电压电流■LCD显示12位段式LCD显示、背光显示■按键编程3按键可编程通信、变比等参数■脉冲输出有功脉冲输出■复费率及附带功能支持4个时区、2个时段表、14个日时段、4个费率□最大需量及发生时间□上48月、上90日历史冻结数据□日期、时间□通讯RS485接口，同时支持Modbus、DL/T645■4技术参数表2技术参数说明项目性能参数规格三相三线、三相四线测量电压参比电压3×100V 、3×380V 、3×57.7/100V 、3×220/380V 功耗<10VA(单相)阻抗>2MΩ精度等级误差±0.2%电流输入电流3×1(6)A ，3×10(80)A 功耗<1VA(单路额定电流)精度等级误差±0.2%功率有功、无功、视在功率，误差±0.5℅电网频率45～65Hz ，误差±0.2%计量电能有功电能（准确度等级0.5S 级）无功电能（准确度等级2级）时钟≤0.5s/d数字信号电量脉冲输出1路有功光耦输出脉冲脉冲宽度80±20ms脉冲常数400imp/kWh,10000imp/kWh （与基本电流对应）通信接口与通信规约RS485口：Modbus RTU 规约、DL/T645规约通信地址范围Modbus RTU:1~247；波特率支持1200bps~19200bps 环境工作温度-25℃~+55℃相对湿度≤95℅（无凝露）5外形尺寸图1直接接入图2经互感器接入注：直接接入的接线力矩应该在3-4N·m，经互感器接入的接线力矩应该在1.5-2N·m。