计量专业仪器仪表演示平台的开发与实现

引言

随着电子技术的发展,智能电表除具有客户和电力公司电能计量计费的传统功能之外,也成为用电信息沟通和供电服务交互的工具。目前电表已全部联网,用户用电的一举一动都有可能会有数据记录下来,基本不可能做到私自改表,更谈不上令智能电表走得快。本文介绍了一个简单的计量专业仪器仪表演示平台方案设计,其能帮助用户直观了解智能电表。

1平台内容及功能概况

目前,电表功能已经完成从解决最基础的"精准计量""自动抄表"需求到对电网运行状态"把脉监测"的演进。某电力企业实现了智能电表和低压集抄全覆盖,在此基础上对其内容进行分类、归纳,构建了一个内容充实简练、充分反映某电力企业建设成果及特色的演示平台,不仅可外接计量仪器即现场校验仪,还可作为现场电能表检定的标准电能表,带到现场给用户解答疑问。该平台简单灵活、通俗易懂,表现形式上集数字、动画于一体,具有精度高、可靠性强、易携带等优点。

2开发过程

2.1开发原理

该平台的设计思路来源于控制电路原理以及电能表计量电费原理、电能表校表原理。

(1)根据确定的项目方案和控制方式来设计系统的原理框图。使用AutoCAD软件或superwoRKs软件画电子版电气图。

(2)原理框图中各个部分的具体电路按主电路、控制电路、辅助电路、联锁与保护,以总体检查、反复修改与完善的先后顺序进行设计。

(3)绘制总原理图。图1为电路布局图,序号名称及型号等信息如表1所示。

(4)恰当选用电气元件,并制订元器件明细表。

(5)合理安排电气元件和触点的位置,尽量减少连接导线的数量,缩短连接导线的长度。

2.2平台主体结构设计

本装置主要由电表快速安装夹具、PLC工控板、控制电路、型材机架和显示部分构成。采用平台光电式脉冲计数器2个、电能表位2个、电子显示屏、灯带、断路器、插座、开关2个,如图2所示。

图2仪表演示平台结构图

以下是组成结构及名称介绍:

(1)触摸屏:操作界面及显示实时脉冲计数结果(中达PLC一体机4.3型号)。

(2)光电感应器:用于接收电能表脉冲信号或表盘圈数(泰易机械/电子表两用校验光电头)。

(3)交流变送器:测量主电路中电流值(AC0-10A型号)。

(4)PLC:接收交流变送器和光电感应器信号,将结果输出到触摸屏上,同时执行触摸屏输入指令(国产三菱型号)。

(5)电能表快速夹具:HD2010型单相多功能电能表接线装置(海盐华电)。

(6)电表常数:电能表纪录的电能和相应的转数或脉冲数之间关系的常数。

(7)脉冲数:电子式电能表每走1kkh电脉冲灯闪的数目是1200imp。

(8)转数:机械式电能表每走1kkh电所需要转的圈数为300转。

3演示平台工作方式

为了验证计量专业仪器仪表演示平台的有效性,于2019年5月顺利上线了该平台。该平台模拟了现场用电客户的低压电能计量装置用电情况,分别安装DD202型机械式电能表及DDSK188-Z型单相智能电能表,工作方式:主要利用电能表校表原理,在常温环境下,针对机械式及智能电表进行直观的计量检测和比对,PLC工控板通过高精度光电头同时对两种电能表分别进行脉冲和圈数录入。当接入电器时,电能表则走不同行码,电子显示屏上左边的数字是右边数字的4倍。通过电子显示屏上机械式电表和智能电表的脉冲数目,推算出接入电器消耗的电量,然后将读取结果显示在屏幕上,所见两表抄读电量是一样的,验证了用户针对"换成智能电表后电量增加"的说法是错误的,电量增加其实与用户平常一些不留意的用电习惯以及生活里新增、更换的大量设备、家用电器等需要用电有关。

另外,底板上安装有红蓝LED流水式灯带,用作显示电路中相线、零线走线和电流流向,让客户一目了然,还使用了可快速拆装电表的安装夹具,便于携带到不同地点展示。

4演示平台的应用

(1)功能应用展示。利用演示平台整合现场电能表用电数据监控情况,可实时模拟现场家用电器使用情况,通过电器、电能表、模拟开关、光电头、灯带之间互动,展示电能表精准计量功能、异常用电监控功能、防窃电功能等。

(2)计量设备测试。该平台可作为各类电能表及电器等智能用电设备的综合测试平台。通过灯带显示模拟电流的走向,测试用户安装电能表后接入各类电器的用电设备情况,还可作为现场电能表检定的标准电能表,或测试用电设备的运行特性、通电特性、负荷变化等。

(3)普及宣传。通过演示平台的视觉效果和功能模块的液晶显示器,在企事业单位进行形象展示,在门户网站、微信、微博等电视渠道开展宣传,普及智能电网、智能用电知识,解答用户针对智能电表精准计量的疑惑,消除老百姓对智能电表认知的误区。

(4)开展培训学习。通过智能电表安装操作、开关通断、调节系统控制模式、家电接入调试、光电感应器测试,展示控制电路原理以及电能表计量电费原理、电能表校表原理等,理论讲解及工作实践相结合,达到系统模拟状态下技术培训的目的。

(5)未来应用。计量专业仪器仪表演示平台可以为深入智能用电科学研究和技术应用提供最方便、最适用的接入平台。未来可以实现居民智能用电服务、用电信息采集、停电、电量波动、负荷/线损分析等工作。

5结语

在智能电表推广与普及的背景下,计量专业仪器仪表演示平台整合了智能电表计量相关的多种技术,实现了模拟现场用户用电平台的多样化、综合化及系统化,保障了电能计量公平、公正,可为电力营销及客户提供有效依据。