胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  

摘要：本文詳細的介紹預付費電子電能表用途、特點(diǎn)、適應范圍、結構、原理及其性能。

關(guān)鍵詞：預付費電子電能表，原理，性能

0 引言

鐵路電力計量是鐵路電力管理工作的重要內容。隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，有著(zhù)諸多缺點(diǎn)的機械電磁式電度表逐步在被淘汰，新型的預付費電子電能表被大量的推廣和使用。在現階段在鐵路電力計量中使用廣泛是單相預付費電子電能表。單相預付費電子電能表是在普通單相電子式電能表基礎上增加了微處理器、IC卡接口和表內跳閘繼電器構成的。它通過(guò)IC卡進(jìn)行電能表電量數據以及預購電費數據的傳輸，通過(guò)繼電器自動(dòng)實(shí)現欠費跳閘功能，為解決抄表收費問(wèn)題提供了有效的手段。

1 用途、特點(diǎn)和適應范圍

應用計算機管理，先購電后用電；在額定電流范圍內能限制上限使用功率(由供電部

門(mén)限定)；一表一卡，專(zhuān)卡專(zhuān)用，失卡不失電，補卡再用；電卡能雙向傳遞數據；能自動(dòng)斷電提醒用戶(hù)購電；電量為零時(shí)，自動(dòng)拉閘斷電；并具有一定的防竊電軟件設計等。預付費電子式電能表適用于頻率為50Hz或60Hz有功電能計量，安裝于室內或室外表箱內使用。適用于環(huán)境溫度為10-50，相對濕度不超過(guò)85，且周?chē)諝庵胁粦懈g性氣體，避免塵砂、鹽霧、凝露等影響。

2 基本原理

電能表由分壓器取得電壓采樣信號，分流器取得電流采樣信號，經(jīng)乘法器得到電壓電

流乘積信號，再經(jīng)頻率變換產(chǎn)生一個(gè)頻率與電壓電流乘積成正比的計數脈沖，通過(guò)分頻，驅

動(dòng)步進(jìn)電機計量電度。工作原理圖如下。

3 IC卡技術(shù)

在預付費電能表中IC卡技術(shù)是一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。IC卡是集成電路卡（Intergrated CircuitGard）的簡(jiǎn)稱(chēng)。它將集成電路鑲在塑料卡片上。它與磁卡比較有接口電路簡(jiǎn)單、保密性好、不易損壞、存儲容量大、壽命長(cháng)等特點(diǎn)。IC卡中的芯片分為不揮發(fā)的存儲器（也稱(chēng)存儲卡）、保護邏輯電路（也稱(chēng)加密卡）和微處理單元（也稱(chēng)CPU卡）三種。在電能表上使用的卡，這三種都有，接口往往采用串行方式的接觸式卡。下面對各種卡的構成特點(diǎn)及使用特點(diǎn)作簡(jiǎn)單介紹。

3.1存儲卡

大量使用的存儲卡中，可以分為以下3種。（1）只讀型。數據一次性寫(xiě)入存儲器不可更改，往往由ROM或PROM存儲器構成，其價(jià)格非常低廉，但數據內容不可改變，適用于游戲卡、特定標識卡等。

（2）計數型。芯片采用熔絲式的電路或存儲單元鎖死的電路，單元初始狀態(tài)為1（未

熔斷或未鎖死），當需要改寫(xiě)時(shí)，把相關(guān)單元熔絲燒斷，單元狀態(tài)變?yōu)?/span>0。計數卡簡(jiǎn)單可靠，

數據內容不可改寫(xiě)，有很高的安全性，成本也較低；缺點(diǎn)是卡不可以改寫(xiě)，不能重復充值使

用。它適用于電話(huà)卡、加油收費卡等。

（3）充值型。芯片采用電可擦除的存儲電路，可以重復改寫(xiě)多次（一般為1萬(wàn)次以上），

數據保持時(shí)間一般大于10年。它適用于卡的數據需要反復改寫(xiě)的場(chǎng)合，如收費卡、公路卡

等。

3.2加密卡

加密卡由電可擦除存儲單元和密碼控制邏輯單元構成，對于存儲區數據的讀寫(xiě)受到邏

輯單元的控制不能任意進(jìn)行，需要先核對密碼后才可以操作，否則卡將被鎖死。這樣可以大大提高卡的安全保密性能。

加密卡中分主存儲區、保護存儲區、加密存儲區三部分。其中主存儲區數據可以任意讀寫(xiě)。保護存儲區數據可以任意讀出，但改寫(xiě)需要先送“檢驗字"，芯片將檢驗字與存在加密存儲區的密碼比較，當檢驗結果一致時(shí)，控制邏輯打開(kāi)存儲器，可以進(jìn)行寫(xiě)入。檢驗字比較次數限定4次，如果連續4次檢驗出錯，芯片將鎖死，整個(gè)芯片只能讀出，不能再使用。加密存儲區為存放密碼和比較計數值的區域，此區域在校驗字未比較成功前不能讀寫(xiě)。

3.3 CPU卡

在卡上集成了存儲器及微處理器。由于有了微處理器，CPU卡可以進(jìn)行各種較為復雜的運算，而且從總線(xiàn)上直接進(jìn)行檢驗字比較變?yōu)殚g接的卡的認證和識別，排除了從總線(xiàn)上破

譯密碼的可能，安全性能有了很大提高。目前CPU卡已在金融卡中廣泛使用。IEC7S16國際標準中，對CPU卡的結構、數據接口都有規定。

4 主要功能

（1）計量功能。計量有功電量，有功正向有功十反向有功。

（2）功率脈沖輸出。脈沖寬度80±5ms，空觸點(diǎn)輸出，同時(shí)有脈沖LED指示。

（3）負荷控制。具有超功率自動(dòng)斷電的負荷控制功能，可以設置功率限額以及允許次

數，當平均功率大于限額后，電能表跳閘并顯示當時(shí)的功率。使用用戶(hù)購電卡插入電能表可

以恢復供電。但當超功率跳閘次數超過(guò)設定的允許次數時(shí)，電能表將不可恢復供電，只有使

用了參數設置卡改變了功率限額后，才恢復供電。

（4）防竊電功能。具有自動(dòng)檢測短接電流回路的防竊電功能，當短接進(jìn)出線(xiàn)時(shí)，電能

表顯示“O"并且記錄竊電次數。

（5）顯示。LCD顯示可以設置自動(dòng)及手動(dòng)（按鈕切換）方式顯示如下幾項數據：01：有功總電量；02：剩余電費；03：費率；04：剩余電費報警限額；05：功率限額；06：允許過(guò)載跳閘次數；07：電能表常數；08：電能表編號。

（6）報警顯示。當電能表自檢出現故障時(shí)，顯示：E1X X X X X——存儲器故障；E2X X X X X——繼電器故障；E3X X X XX——時(shí)鐘故障。

（7）預付費功能。使用購電卡可購電量送入電能表，電能表按設定的費率遞減，當剩

余電費小于設定的報警門(mén)X時(shí)，電能表跳閘，提醒用戶(hù)去購電；此時(shí)插入購電卡可以恢復供

電。當剩余電費小于0后，電能表將跳閘，直到購電后才恢復供電。

5 安科瑞單相預付費電能表在遠程預付費系統中的應用

5.1系統簡(jiǎn)介

系統為B/S架構，主要包括前端管理網(wǎng)站和后臺集抄服務(wù)，配合公司的預付費電表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用戶(hù)計量箱ADF300L系列，實(shí)現電能計量和電費管理等功能。

5.2系統功能

AcrelCloud-3200預付費水電云平臺由云平臺-網(wǎng)關(guān)-預付費電能表組成，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )完成系統到表的充值、查詢(xún)、監控、控制及短信報警等功能。
??本系統適用于一些大集團和大物業(yè)，往往需要將多個(gè)物業(yè)環(huán)境、分散于各地的物業(yè)集中式收費和管理，面臨著(zhù)數據公網(wǎng)傳輸，財務(wù)操作分散，在線(xiàn)支付，總部財務(wù)扎口等復雜的需求。

遠程集中抄表：抄表信息通過(guò)網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)上傳到云平臺，快速便捷，免去人工抄表。

遠程售電:財務(wù)集中管理，電量實(shí)時(shí)下發(fā)，并比對充值次數防止Z弊，方便快捷。

能耗分析:用戶(hù)和管理員都可查詢(xún)預付費表或管控表每天的用能狀況；可提供能耗分析+財務(wù)軌跡一體式綜合管理報表，包含用戶(hù)表的能耗、財務(wù)數據、能耗和財務(wù)的期初期末值等數據。

在線(xiàn)支付:商戶(hù)可以通過(guò)小程序或者微信公眾號實(shí)現在線(xiàn)自助充值水電費，也可以實(shí)時(shí)關(guān)注商鋪用水用況。

短信提醒:金額不足或金額欠費提醒、電表充值到賬提醒，都可及時(shí)短信通知商戶(hù)。

遠程控制:可對任意一塊電表執行遠程拉閘或保電等一系列遠程控制操作，方便管理。

5.3設備選型

參考文獻：

[1]張建芳.淺談單相預付費電子電能表的功效[J].

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版.