全电子CPU卡电能表功能介绍

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：一、方案指导原则1、在功能和技术要求遵循北京电力公司《单相卡式预付费复费率电能表（静止式）技术规范》和《北京电力公司预付费电卡规范2.0》的基础上，2、融入“定制化”的理念，通过统一化的设计实现重要元器件的技术指标和实现方式的完全一致，满足外观、结构、显示、操作的规范和统一。

从而达到公司对计量器具提出的“统一、简化、长寿命、防窃电、模块化、多功能”的管理需求。

3、同时考虑到目前公司对于新卡表的功能等需求与核算成本有直接的关系，且电价费率政策不明朗性。

因此提供两种设计方案供公司领导决策：单相卡式预付费复费率电能表方案、单相卡式预付费（单费率）电能表方案二、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，另一方面保证了表壳的质量。

2、显示方式设计：采用液晶为唯一的显示器件。

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。

3、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。

DTSD/DSSD1088 E3型三相电子式多功能电能表产品说明书深圳华立南方电子技术有限公司目录一、概述 (1)二、规格型号 (1)三、主要技术指标 (2)四、主要功能 (3)五、仪表的外形和安装 (7)六、液晶显示说明 (10)七、编程以及抄表说明 (13)八、仪表的贮存和质量保证 (13)1.概述DTSD/DSSD1088 E3型三相电子式多功能电能表（以下简称“仪表”）是我公司为了适应我国电网改造，适应电网自动化的需要而自主开发的具有通讯功能的全电子式多功能仪表。

该表采用大规模集成电路，应用数字采样处理技术及SMT工艺，根据工业用户实际用电状况所设计、制造的具有现代先进水平的仪表。

该表性能指标符合DL/T614 --1997《多功能电能表》和DL/T645 --1997《多功能电能表通讯规约》电力行业标准对多功能电能表的各项技术要求。

该表能计量各个方向的有功无功电量及需量，并具有485通讯、手动及红外停电唤醒、负荷记录等功能，它性能稳定、准确度高、操作方便。

2.规格型号型号规格精度等级电压规格电流规格有功精度等级无功精度等级DTSD1088 3×57.7/100V3×0.5(2)A3×1(2)A3×1.5(6)A3×3(6)A3×5(6)A有功1级有功0.5S级无功2级3×220/380V3×0.5(2)A3×1(2)A3×1.5(6)A3×3(6)A3×5(6)A3×5(20)A3×10(40)A3×15(60)A3×20(80)A3×30(100)A有功1级有功0.5S级无功2级注：可根据用户需要制造适应其个性化需求的特殊规格的表。

3. 主要技术指标3.1 工作电压正常工作电压： 0.9Un ～1.1Un极限工作电压： 0.75Un ～1.15Un3.2 气候条件正常工作温度范围： -20℃～+45℃极限工作温度范围： -30℃～+60℃存贮和运输温度范围： -40℃～+70℃存储和工作湿度： ≤85%RH3.3 费率工作参数日计时误差： ≤0.5s/d(21℃～25℃)电池容量： ≥1000mAh停电后数据保存时间： ≥10年(用新电池)3.4 电池电压数据备份电池电压： 3.6V DC停电抄表电池电压： 6.0V DC (可选)3.5 功耗电压线路功耗： ≤2W 和5VA电流线路功耗： ≤2.5VA型号规格 精度等级 电压规格电流规格 有功精度等级 无功精度等级DSSD10883×100V 3×0.5(2)A 3×1(2)A 3×1.5(6)A 3×3(6)A 3×5(6)A 有功1级 有功0.5S 级 无功2级3.6 技术参数费率数： 4时段数： 10计度范围： 0～999999.99kWh, 0～999999.99kVarh显示：液晶通讯波特率： RS485①接口 1200bps～9600bpsRS485②接口抄表 1200 bps （可选）红外接口 1200bps通讯规约：《DL/T645-1997多功能电能表通信规约》3.7 额定频率： 50Hz3．8 起动电流：有功 0.001In (0.5S级) 0.002In(1级)无功 0.003In (2级)3.9 潜动：具有防潜动逻辑设计3.10 重量：约1.8kg3.11 外形：250mm⨯150mm⨯72mm4. 主要功能4.1 电能计量功能：有功正、反向以及无功正、反向各费率及总电能计量；无功四象限电能计量。

1、产品概述DDZY111C-Z型单相本地费控智能电能表（以下简称电能表）是采用国际上性能优良的单片微处理器和稳定可靠的外围电路，吸收消化国内外同类产品软件功能优点，配以稳定可靠的电子专用计量电路以及IC卡技术，采用先进的SMT工艺，经精心优化设计而成的新一代智能式电能表。

该电能表主要遵循GB/T 17215.301-2007《多功能电能表特殊要求》、GB/T 15284-2002《多费率电能表特殊要求》、DL/T 614—2007《多功能电能表》、DL/T 645—2007《多功能电能表通信协议》、Q/GDW 355—2009《单相智能电能表型式规范》、Q/GDW 354—2009《智能电能表功能规范》、Q/GDW 364—2009《单相智能电能表技术规范》等相关标准要求。

2、规格及技术参数2.1．电气参数准确度等级：2级额定频率：50Hz±5%额定电压：220V电流：1.5（6）A 、5（60）A、10（100）A脉冲常数：1200imp/kWh、12000imp/kWh、800imp/kWh电压回路功耗：非通信状态下不大于1.5W、10V A；在通信状态下不大于3W、12V A电流回路功耗：在基本电流、参比温度和参比频率下，电能表电流线路的视在功率消耗不大于1V A。

2.2．环境条件参比温度：23℃标准工作温度：-25～+60℃极限工作温度：-40℃～70℃存储和运输温度：-40℃～70℃相对湿度：≤95%大气压力：63kPa～106.0kPa（海拔4000m及以下）3.功能3.1. 电能计量具有正向、反向有功电能量和四象限无功电能量计量功能，并可以据此设置组合有功和组合无功电能量；具有分时计量功能；有功、无功电能量对尖、峰、平、谷等各时段电能量及总电能量分别进行累计。

3.2. 时钟功能电路采用采用具有温度补偿功能的内置硬件时钟电路，具有日历、计时、闰年自动转换功能。

3.3. 费率和时段功能支持尖、峰、平、谷四个费率。

智能电表的功能及应用随着国民经济的不断发展，人民生活质量迅速提高,对电力的需求也越来越大。

但是，当前居民用电的管理过于落后，居民用电管理收费多年来一直采取先用电、后抄表、再付费的传统作业方式。

据统计，仅电力部门的抄表队伍人数就数以万计，且认为抄表方式工作效率低，劳动强度大，而且还会存在抄表不到位、估抄、漏抄、错抄、错算及抄表周期长等问题，对窃电的防治更无从谈起。

在社会走向信息化，网络化，电力系统大踏步现代化的今天，手工抄表成为制约供电系统现代化管理的一大障碍。

就系统的完整性而言，电力系统从发电，配电，传输一直到区域变电所已基本实现网络化管理，而唯独用户终端没有和网络连接上，造成了系统的不完整，直接或间接的影响了系统潜能的发挥。

给供电管理部门造成了人力、物力、时间上的极大浪费。

为了适应社会的需要，保证用户安全、合理、方便地用电，对传统的电表和用电的管理模式进行了改造，使之符合社会发展的需要。

正是由于以上背景，智能电度表应运而生。

所谓智能电表，就是应用计算机技术，通讯技术等，形成以智能芯片(如CPU)为核心，具有电功率计量计时、计费、与上位机通讯、用电管理等功能的电度表。

电能表作为电费收取的计量依据,涉及到一个抄表问题,因此有必要从电度表的抄表方式进行分类。

1. IC卡电能表收费系统IC卡电表收费系统的成本较低、可靠性高、使用寿命长。

IC卡是用硅片来存储信息的,一张IC卡至少也可以使用10年以上。

IC卡电表收费系统安全性高,不易仿制,收费准确,不易出错。

它具有很强的加密性。

采用IC卡电表收费系统可提高居民用电收费的管理水平,确保电力部门能及时收到电费(用户不继续买电,将被断电)。

IC卡表的系统功能包括预收费功能,报警功能,断电功能,显示功能和加密功能。

IC卡表的整个收费系统包括主机,IC卡电表和IC卡三部分。

IC卡电表收费系统,实现了用电收费电子化,其技术成熟可靠,电力部门可以不必再为收费问题而发愁。

IC卡表简介摘要：本文主要介绍了IC卡表的分类和运行管理模式，并对国内存在的几种抄表收费管理模式进行了分析比较，给出了在计量表计中使用IC卡技术比较适合我国国情的结论。

同时对IC卡技术的发展进行了描述，重点介绍了CPU智能卡以及嵌入式安全模块ESAM在IC卡表中的应用特点。

随着IC卡技术的不断发展以及国内相关行业服务意识的提高，在与居民用户日常生活相关的计量表计中使用IC卡技术已经得到了迅速的推广和广泛的应用。

目前在电表、水表、燃气表以及暖气热力表中都已经开始采用IC卡作为抄表收费、控制以及数据管理的媒介，使得IC卡表已经成为当前国内应用技术发展的一个亮点。

IC卡电表是在电能计量仪表中加入IC卡及负荷开关控制等功能模块，用以完成电量抄收和电量结算的新型电表。

IC卡水表是在用水量计量仪表中加入IC卡及阀门开关控制等功能模块，用以完成用水量抄收和用水量结算的新型水表。

IC卡燃气表是在燃气量计量仪表中加入IC卡及阀门开关控制等功能模块，用以完成对燃气量抄收和燃气量结算的新型气表。

1、IC卡表的分类：按行业分类：IC卡电表、IC卡水表、IC卡气表、IC卡热力表按表结构分类：机电一体式、全电子式按用户类型分类：工业卡表、民用卡表按缴费方式分类：IC卡预付费表、IC卡付费表2、IC卡表管理模式：3、IC卡表一般操作流程：管理部门为用户安装IC卡表。

IC卡表管理系统软件登录用户信息，完成新用户开户。

管理部门通过读写器为用户制作用户卡，写入必要的运行参数信息。

用户将用户卡插入自己的IC卡表，将运行参数信息传入IC卡表，同时将IC卡表内数据返写到用户卡。

当满足一定条件时，IC卡表闭合控制开关，允许用户使用相应的能源（水、电、气、热）。

条件不满足时，IC卡表断开控制开关，不允许用户使用相应的能源。

用户持用户卡到管理部门缴费充值，IC卡表管理系统通过IC卡读写器将IC卡表返写信息读入系统进行结算分析，同时将新的运行参数传递到用户卡。

DDSIY22型单相电子式载波预付费电能表是我公司为适应市场需要开发的一款新型电能表（CPU卡）产品。

该系列表设计先进，结构合理，运行稳定可靠，抗干扰能力强。

本公司已通过ISO9001质量体系认证。

一、特点和用途1、特点：●采用最先进的专用集成电路设计，全自动表面贴装（SMT）和热风回流焊生产工艺制造。

电能表的线路设计和元器件选择以较大的环境允差为依据，可保证整机长期稳定工作，高精度、高过载、低功耗，可靠性能高。

采用符合国际标准的先进的智能IC卡技术实现预付费方式，内置继电器。

通过控制继电器实现控制负载的通与断，实现督促用户先买电后用电的功能。

●电能表具有过压保护功能，在短时间内雷击或不超过380V电压时电表不会损坏。

●配有红外通信接口和载波通讯接口。

●采用软件扩频方式进行电力线载波通讯，通过集中器管理可以实现终端相互自动中继功能，扩展通信距离；实现集中抄表，方便管理。

●精度等级：有功 1.0级。

2、用途：DDSIY22型单相电子式载波预付费电能表适用于计量额定频率为50Hz的单相交流有功电能。

二、规格参数：本公司已通过GB/T19001—2000 idt ISO9001:2000标准质量管理体系认证，本产品符合GB/T17215-2002(idt IEC61036:2000)标准中 1.0级电能表和第1页GB/T18460.3-2001《IC卡预付费售电系统第3部分：预付费电度表》标准的全部技术要求。

红外通信采用国家电力部发布的标准DL/T645-1997电能表通信规约。

符合国家电力行业标准DL/T 698-1999《低压电力用户集中抄表系统技术条件》。

1.规格：2.主要技术参数：（1）基本误差：第2页第3页载波通信传输距离：电力主干线1.5千米（必须中继）。

中继深度：4级起动电流：≤ 0.4 % Ib功耗：电压线路 ≤ 1.0W, 5.0V A电流线路 < 1.0V A潜动：具有逻辑防潜动电路显示器显示：总用电量 0～999999剩余电量 0～999999液晶使用寿命：>10年IC 卡使用次数： 大于5000次掉电存贮时间：>20年三、 功能介绍：1． 显示屏介绍：（1） 液晶屏显示内容为：(采用宽温度范围的液晶汉字显示屏)图中：：数据区。

单相本地费控智能电能表参数预置卡和用户卡功能说明1、卡片类型：本地费控电能表所用CPU卡包括参数预置卡和用户卡两种类型。

用户卡根据应用状态分为开户卡、购电卡和补卡三种类型，卡片类型说明见下表：2、参数预置卡：在生产过程中用于电能表初始化的IC卡。

通过参数预置卡更新电能表中的两套电价文件和其它参数，成功后记录清零记录和购电记录，不记录编程事件记录。

可操作参数包括两套分时费率切换时间、报警金额1、报警金额2、电压、电流互感器变比、购电金额、购电次数、费率电价、阶梯值、阶梯电价、年结算日、两套阶梯切换时间。

操作流程见国网智能电能表企业标准宣贯材料附录A智能电能表费控功能操作流程。

3、用户卡：建立电能表与客户之间、电能表与用户卡之间的对应关系。

可操作参数两套分时费率切换时间、报警金额1、报警金额2、电压、电流互感器变比、购电金额、购电次数、费率电价、阶梯值、阶梯电价、年结算日、两套阶梯切换时间、表号、客户编号、电卡类型；返写信息包括电压、电流互感器变比、表号、客户编号、剩余金额、购电次数、透支金额、非法卡插入次数、返写日期时间。

通过开户卡可更新电能表中的两套电价文件和其它参数，购电卡和补卡仅能更新备用套电价文件，不支持更新当前套电价文件和其它参数，更新成功后应保存编程事件记录。

操作流程见国网智能电能表企业标准宣贯材料附录A智能电能表费控功能操作流程。

272 附录A （规范性附录）智能电能表费控功能操作流程A.1 CPU卡操作流程A.1.1 身份认证流程进入身份认证操作流程后，主要操作如下：a) 读取卡片序列号；b) 从安全模块中取随机数；c) 电能表使用卡片序列号对安全模块内嵌密钥进行分散，产生过程密钥；d) 使用过程密钥对随机数进行加密得到密文1；e) 使用卡片对随机数进行加密得到密文2；f) 比较密文1和密文2是否相等；g) 相等则认证通过，不相等，置错误标志；h) 身份认证操作完成。

A.1.2 CPU卡操作主流程进入CPU卡操作流程后，主要操作如下：a) 判断电能表是否电压过低，如果电压过低，置错误信息字，跳转到步骤h；b) 电能表显示“读卡中”，同时点亮背光；c) 对CPU卡进行复位；d) 对ESAM进行复位；e) 选择CPU卡应用目录文件；f) 读取CPU卡命令字，根据卡片命令字进入参数预置卡或用户卡处理流程；g) 对参数预置卡或用户卡进行处理；h) 若插卡成功，显示“读卡成功”，并根据卡片类型的相关要求显示；若插卡失败，则显示“读卡失败”，并显示异常错误代码；i) 插卡操作结束。

CPU卡在智能电表中的应用肖丽【摘要】主要对智能电表用CPU卡的物理结构、数据交换、指令系统等基础知识进行了整理,结合大量的实践应用,对卡口防攻击电路进行了分析描述,对软件部分关键的认证流程和表内购电流程进行了深入的论述.侧重于理论与实践应用相结合,从硬件及软件两方面论述CPU卡在智能电表中的应用.【期刊名称】《四川电力技术》【年(卷),期】2012(035)004【总页数】4页(P73-75,86)【关键词】CPU卡;ESAM芯片;智能电表;认证流程;购电流程【作者】肖丽【作者单位】四川省电力公司眉山公司,四川眉山620010【正文语种】中文【中图分类】TM930.90 前言CPU卡又称智能卡，指具有微处理器(CPU)和操作系统(COS)的IC卡，目前常用的加密算法有3DES及SM1。

由于具有更高的数据安全性，CPU卡智能电能表已经开始大量使用。

CPU卡分为接触式IC卡、非接触式IC卡、两种接口方式合一的双界面IC卡。

接触式IC卡主要遵循的国际标准为ISO 7816系列标准，非接触卡主要遵循的国际标准为ISO 14443系列标准。

智能电表为了保证数据安全交换及可靠认证，表内置ESAM芯片(也属于CPU卡)，用于存贮剩余电费、费率参数等关键数据，此类数据只有通过与卡或主站加密机的双向认证才能修改，从而保证了数据的安全性。

由于CPU卡和ESAM的认证过程中引入了分散因子及随机数，使用CPU卡的智能电表可实现一卡一密、一次一密，极大提高了智能电表的数据交换及电费、电价数据安全性，目前已经在国家电网大量使用。

1 CPU卡的硬件1.1 CPU卡的物理结构CPU卡的物理结构如图1所示，芯片有8个信号接口。

图1 CPU卡的物理结构注:C1为Vcc(数字电源);C2为RST(复位);C3为CLK(时钟);C4为NC(空);C5为 NC(空);C6为 I/O(输入/输出);C7为NC(空);C8为GND(地)1.2 ESAM芯片的物理结构ESAM芯片的物理结构如图2所示，芯片有8个信号接口。