农村临时用电装置的设计杨光灿 （国网湘潭县供电公司，湖南 湘潭 411228） 由于受城乡发展不平衡、经济条件、计量装置等多方面的限制，多年来农村及不发达地区临时用电依靠挂钩取电，存在很大的安全隐患且造成供电企业电量的严重损失。为解决以上难题，通过对农村临时用电装置的设计，解决原有“一户一表”的问题，使得任何用户可在本辖属范围内任何装置上进行用电操作，实现多个用户共用一套装置或一个用户在多套装置上的用电控制及结算问题。用户通过购买购电卡进行用电，同时实现不同的购电卡可在同一购电装置上使用，同一个购电卡可在不同的购电装置上使用，解决了农村用电需要挂钩的问题。同时加装漏电保护系统，进而有效保护因漏电造成的人身和设备伤害。 1 功能需求分析购电装置符合国家电网公司设备入网要求，具有必要的安全性、准确度。 客户购电卡插入用电后，根据客户的用电情况扣减客户购电卡中的电量，且保证所扣减电量与客户的实际用电量准确对应，即保证计量的准确度，保证交易的公平性。 不同的购电卡可在同一购电装置上使用，同一个购电卡可在不同的购电装置上使用，且使用区域可控。 购电装置具备必要的过负荷保护功能和防漏电保护功能。 购电卡采用固定面额，并按要求分区编号，分50元、100元、200元，方便购电卡的销售及对账销账工作。 保证购电卡充值的安全性。 购电装置上应有重要操作的提示，便于客户操作。 购电卡插入购电装置读取数据后客户可正常用电，用电结束后插卡将剩余电量取回，保证客户购电卡的安全性。 购电装置的使用方便型、耐久性、防水性的设计。 购电装置应成套，具备双孔、三孔插座，便于使用。 2 装置总体结构设计装置采用先进的微电脑控制技术为核心，以智能射频IC卡为信息传递媒介而构成的高科技机电一体化智能仪表，整个系统方案主要由智能射频IC卡读写器、台式或笔记本电脑、数据采集通道（RS485）、集中器、数据服务器组成。具有购电信息及时存储及科学处理、实时监测电能表用电状态、自动控制、信息交互等功能。 3 工作原理3.1 接线图 购电装置采用电能表结构模式，插射频卡部分在右侧。计量箱应配套预留购电装置安装位置；电路分运行参数读取部分和运行参数设置部分（1路抄计量总表，1路进行购电装置的参数设置和通信抄表用），购装置接线如图1所示。  图1 购装置接线图 集抄系统与售电系统完全独立。集抄系统为电力公司内网的采集平台（载波集抄计量表），售电刷卡系统为单独的（只针对购电装置使用）； 购电装置采用红外或485进行数据的读取回抄，记录历史购电信息和卡内剩余金额。也可考虑公网GPRS数据后台采集抄“购电装置”数据； 购电装置电源接在电能表后面，购电装置拉合闸不对电能表产生任何影响。 3.2 购电原理 购电装置上电后，装置内继电器处于拉闸状态，保证不会由于RS485通信原因引起误用电。同时通过RS485读取电能表通信地址、电流互感器变比、电压互感器变比，读取成功后，如果有用户用电，装置处于合闸允许状态，用户可进行按键手动合闸；如果无用户用电，装置处于拉闸状态。 购电装置的RS485波特率可设，在工作之间须保证波特率与电能表波特率一致。购电装置上电，并与电能表通信正常后，在刷用户卡后立即合闸，再一次刷用户卡完成购电后立即拉闸。 购电装置正常工作中，如果与电能表通信出现中断时间超过5 s（待定），将会立即拉闸。拉闸后如果通信恢复，购电装置重新读取电能表通信地址、电流互感器变比、电压互感器变比，读取成功后，装置处于合闸允许状态用户可进行按键手动合闸。 3.3 计电原理 购电装置上电与电能表通信正常后，将从电能表正确读取到的第一个电量数据保存，随后每秒读取一次电量，并将当前读取的电量与前一次电量相减，将相减所得的电量差当做这一秒的用电量并保存。 购电装置正常工作，如果由于通信故障引起计量中断并恢复正常后，装置将恢复后第一次读取的电量保存，但不与中断前最后一次电量相减，保证中断过程中计电的准确度，随后每秒读取一次电量，并将当前读取的电量与前一次电量相减，将相减所得的电量差当做这一秒的用电量并保存。 购电装置在正常工作中，舍弃由于电能表电量突变引起的过大的电量差（大于0.1 kWh），保证计电的准确度。 4 主要功能4.1 数据存储功能 可存储上1000次（待定）的用户用电记录，记录内容包括：用户号（6字节）、用电起始时间（6字节）、用电前装置总用电量（4字节）、用电前用户总用电量（4字节）、用电前用户余额（4字节）、用电前用户总充值金额（4字节）、用电结束时间（6字节）、结束时装置总用电量（4字节）、结束时用户总用电量（4字节）、结束时用户余额（4字节）、结束时用户总充值金额（4字节）。能存储上12个月该装置的总及各费率用电量如表1、表2所示。 4.2 电量清零功能 在用户未用电时清除模块内电量数据、用电记录。 4.3 电路控制功能 该装置可根据用户的剩余金额进行装置内部的拉合闸操作，不对计量电能表进行除读通信地址、电量和互感器变比之外的任何操作。 表1 购电装置循环显示项目列表  序号显示项目数据显示格式备注01当前用户号XXXXXXXX 02当前用电量XXXXXX.XXkWh当前用户本次刷卡后的用电量03总用电量XXXXXX.XXkWh用户用电时该用户的总用电量或无用户用电时该装置的总用电量。04当前电价X.XXXX元05剩余金额XXXXXX.XX元表内可用剩余金额 表2 购电装置按键显示项目列表  序号显示项目数据显示格式备注01当前用户号XXXXXXXX 02当前用电量XXXXXX.XXkWh当前用户本次刷卡后的用电量03总用电量XXXXXX.XXkWh用户用电时该用户的总用电量或无用户用电时该装置的总用电量。04当前电价X.XXXX元05剩余金额XXXXXX.XX元表内可用剩余金额 4.4 显示功能 该装置能显示当前用户号、用户当前次用电量、用户总累计用电量、当前电价、剩余金额、该装置的总累计用电量等。 4.5 报警功能 剩余金额过低时提醒用户及时充值。 4.6 计时功能 在参比温度（23℃）下，时钟准确度≤±0.5 s/d。在其他温度下，时钟准确度≤±1 s/d，该装置可通过RS485和红外进行设时或广播校时操作。 4.7 通信功能 电能表具有1个红外通信接口、2个RS485通信接口。红外和RS485通信接口的物理层相互独立，一个接口的损坏不得影响其他接口正常工作。另外，通信接口和电能表内部电路实行电气隔离，有失效保护电路。 4.8 费控功能 该装置可在单一电价或费率电价模式之间切换。用户在用电过程中无须结束本此用电便可对用户卡进行充值，充值成功后在原先购电装置上刷卡，便可将充值金额导入购电装置。 5 结束语该装置将彻底解决长期困扰临时用电客户和供电方存在的诸多不便，并通过电子计费达到了科学管理和合理适用的目的，具有良好的经济效益和社会效益；改变了传统的“一表一户”供电管理方式，通过远程抄表和控制改变了供电公司的管理和收费。根据湘潭县前期试点台区的成效分析，安装电卡购电装置后，可挽回挂钩用电损失电量的78.66%。 （责任编辑：刘艳玲） |
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