1、第七章第七章 智能电能表智能电能表第一节第一节 智能电能表硬件结构智能电能表硬件结构 一、简单智能电能表的硬件结构 二、复杂智能电能表的硬件结构第二节第二节 智能电能表软件与算法智能电能表软件与算法 一、有功功率P和无功功率Q的计算方法 二、电能量的计算方法第三节第三节 智能电能表网络通信技术智能电能表网络通信技术 一、电能表串行通信 二、几种串行通信的物理标准 三、低压载波通信 四、无线传感网络通信 五、GPRS通信第四节第四节 智能电能表的功能及其发展智能电能表的功能及其发展 一、复费率电能计量功能 二、预付费电能计量功能 三、网络通信功能 四、控制功能 五、人机交互功能 六、双向电能计量
2、功能思考题思考题第七章第七章 智能电能表智能电能表 按仪器仪表出现的先后顺序和先进性，可将仪器仪表划分为三大类产品。第一类产品是模拟式仪器仪表,这种仪表至今仍被在各种场合使用。比如指针式的电压表、电流表、功率表等等。第二类产品是数字式仪器仪表，它在准确度和灵敏度等各方面都远远优于模拟式仪表。这类仪器仪表的基本原理是将模拟量变为数字量，采用逻辑运算硬件电路实现测量功能。第三类产品是智能仪器仪表，它的基本原理是借助微处理器（CPU）或计算机（PC）采用软件替代部分硬件实现逻辑运算与数据传输、存储等功能，所以也称之为微机化仪器仪表。它具有数据采集、显示数字处理及优化和控制功能。智能仪器仪表将朝开放仪
3、器的体系结构（PC仪器系统）、网络化仪器和虚拟仪器方向发展，是当前仪器仪表发展的重要趋势。在上世纪70年代初、中期，计算机本身出现了重大突破，大规模集成电路技术飞速发展,微处理器和微机进入了实用阶段，而且价格大幅度下降，可靠性又大为提高。在电能表设计和制造的过程中，随着微处理器(简称CPU)的引入仪表内部，使电能表具有了控制、存贮、运算、逻辑判断及自动操作等智能性能，并在测量准确度、灵敏度、可靠性、自动化程度、运算功能和解决测量技术问题的深度及广度等方面都有了巨大进步。当然，智能电能表是一个发展的概念，在广义上，智能电能表可以定义为内置微处理器的电能表，它具有测量过程控制的软件化、数据处理能力
4、和功能多样化的特点，从而使电能表硬件结构变得简单，体积与功耗减小，测量准确度提高。在狭义上，随着电子信息技术的飞速发展，智能电能表可以定义为是具有电能计量、信息存储和处理、网络双向通信、实时监测、自动控制以及信息交互等功能的电能表。智能电能表的种类：智能电能表可以按照等级、通信方式等内容进行分类。1）按照等级分类，包括0.2S、0.5S、1级和2级。2）按照负荷开关分类，包括内置和外置负荷开关两类。3）按照通信方式分类，包括载波、GPRS无线、RS-485总线等类型。4）按照费控方式分类，包括本地费控和远程费控两类。第一节第一节 智能电能表硬件结构智能电能表硬件结构 智能电能表，即内置微处理器
5、的电能表的硬件结构可简可繁，以适应不同应用场合的实际需要。其简单的结构应包括输入电路、采样保持电路、A/D转换电路、RAM、EPROM、微处理器、监控输出、键盘、日历时钟、读卡电路和显示器等。复杂的硬件结构还可包括专用计量芯片、通讯接口等。一、简单智能电能表的硬件结构一、简单智能电能表的硬件结构 简单的智能电能表的硬件结构如图7-1所示。下面介绍各部分的功能。1）微处理器（MPU）：微处理器是将计算机的CPU、RAM、ROM、定时/计数器和I/O接口集成在一片芯片上形成的芯片级微计算机。微处理器是仪表的核心，它根据编制的程序完成数据传送、各种数学计算等功能。目前MPU的品种繁多，选择合适的MP
6、U对降低仪表造价、简化硬件结构是至关重要的。智能电能表广泛应用的微处理器有以下几种类型。图7-1 简单的智能电能表的结构图 MCS系列单片机：八位MPU（例如MCS-51系列单片机），对一般智能仪表均能满足要求，但对某些实时控制、信号处理等要求较高的精度或速度时，常采用16位（如 MCS-96系列）或32位的CPU。PIC系列单片机：美国Microchip公司的8位PIC系列产品具有实用、低价、省电和高速等特点，其最主要的特点是具有一次烧结的低价位OPT芯片，其中PIC16C71单片机内部集成了四路模拟量输入、采样保持、8位A/D转换器，1k程序空间、36字节通用RAM，其A/D转换在20微秒
7、内即可完成；PIC16C84单片机内存有64字节EEPROM型数据存储器。瑞萨单片机：瑞萨单片机很多型号集成了A/D转换器、A/D比较器、D/A转换器、RTC模块、上电复位（POR）、低电压检测（LVD）等，适合电能表的应用。MSP430单片机：MSP430FG4619为美国德州仪器（TI）公司推出的16为超低功耗、高性能MSP430系列单片机之一。具有低功耗特性，高度集成，大大降低故障率，在成本、体积、稳定性等方面有优势，适用于智能电能表领域。MZ系列单片机：MZ系列是由飞思卡尔半导体公司推出的微处理器。在微处理器增强外围设备、提高性能、增加存储量、低功耗和改进系统安全等方面具有优势。2）智
8、能电能表存储器：智能电能表存储器有RAM和ROM两类。RAM是随机存取存储器，用来存储电能计量过程中的数据，MPU可以将数据写入RAM，也可以从RAM中读出。ROM是只读存储器，常常作为程序存储区使用，把事先编制好的程序用专用设备固化在ROM中，MPU只能从其中读，但不能在里面写。ROM有多种形式，除了最早期的掩膜ROM（MASK ROM）外，现在用的多是EPROM（紫外线擦除只读存储器）、EEPROM（电擦除只读存储器）和FLASH ROM（闪速存储器）等。3）日历时钟：日历时钟给CPU提供准确的年、月、日、时、分、秒。如DALLAS公司的DS12887时钟芯片。4）显示器：显示器一般使用液
9、晶LCD显示屏或数码管LED显示块。在它上面可显示总累计电量、累计峰电量、累计平电量、累计谷电量等数据。5）通讯接口：通过通接口可将表内数据通过专用通讯线、电话线、电力线等传给上级用电管理部门,用电管理部门也可对该表进行远程参数设置、负荷控制等。另外一种工作方式是通讯接口以远红外方式与抄表器通讯，实现自动抄表。6）键盘：通过键盘可实现时钟较时，计费平、峰、谷时段划分等功能。7）监控输出：当电卡电量快用尽时，发报警信号。当超功率运行时间大于给定延时时，给出跳间信号。还可实现过电流（过载）保护跳闸。8）读卡装置：对预付费电表，CPU可通过读卡装置对电卡（又称智慧卡或IC卡）或磁卡进行读写，实现先买
10、电、后用电的电费预付制。9）输入电路：模拟电压经幅值衰减送多路开关，电流经幅值衰减和电流/电压转换送入多路开关。10）多路开关：多路开关又称多路模拟电子开关，它有多个信号输入端以及一个信号输出端，它根据CPU给定的地址选择信号，将多个输入信号中与地址信号相对应的一路输入作为输出信号。11）A-D转换器：A-D转换器将模拟量变换成数字量，以便CPU进行数字量处理。常用的A/D转换器有逐次逼近型、双积分型和 型等类型。12）采样保持数字仪表和智能电能表只能处理数字量，所以必须把模拟量变成数字量，但是在转换过程中应保证被测电压不变，因此测量一个随时间变化的电压时，应把要测量的瞬间电压暂时寄存起来以供
11、A/D进行转换，寄存的时间必须大于A/D转换的时间，完成寄存电压瞬间值的器件叫采样保持器。采样保持器有分立元件的，也有单片集成的。单片集成式采样保持器常见的有LF198、AD582、AD583及SHA系列等。下面对采样保持器的工作原理作进一步的说明。采样保持器的电路原理如图7-2（a）所示，它由一个电子模拟开关和保持电容 以及阻抗变换器、组成。开关 的闭合与断开受CPU发出的逻辑电平控制。当逻辑电平为采样电平时，闭合，电路处于采样状态，经很短时间（捕捉时间）迅速充电或放电到输入电压 ，随后电容电压随变化，故整个采样时间应大于捕捉时间。当逻辑电平为保持电平时，断开，电路处于保持状态，上将保持 断
12、开时的电压。当电容 为定值时，采样时间越短越好，即采样回路的时间常数要小，故用阻抗变换器，因其输出阻抗极小，同时在保持时间里为使电容 上的电压尽量保持不变，保持回路时间常数要大，故用阻抗变换器，其输入阻抗很高。实际上，采样保持器的采样时间很小，但不能为零。图7-2（b）示出了实际采样保持器的工作波形。二、复杂智能电能表的硬件结构二、复杂智能电能表的硬件结构 复杂智能电能表的硬件结构除了具备上述基本硬件结构以外，还包括专用的智能电能表计量芯片、通信芯片等部分。1）专用计量芯片：常用的单相电能计量芯片有ADI公司的ADE7756、Cirrus Logic公司的CS5463、SAMES公司的SA99
13、03B、复旦微电子公司的FM7755、上海贝岭公司的BL0921等。常用的三相电能计量芯片有ATMEL公司的AT73C500/501等。2）通信芯片：智能电能表通信芯片有RS-485通信芯片、红外通信芯片、GPRS通信芯片、电力载波通信芯片等。第二节第二节 智能电能表软件与算法智能电能表软件与算法 智能电能表的程序（软件）可分为几大模块，如上电初始化模块、数据采集模块、数据运算处理模块、显示模块、通讯模块、键处理模块、自检模块等。具体编写时可编成主程序、子程序和中断服务程序三大类程序块。按模块化处理，程序可读性好、增删容易。智能电能表程序的关键还在于数据的运算处理模块，下面介绍数据运算处理时常
14、采用的电能软件算法。图7-2 交流信号的采样与保持(a)电路原理 (b)工作波形sAsAhCsAhCiuiusAhCsAhChC 一、有功功率一、有功功率P P和无功功率和无功功率Q Q的计算方法的计算方法 1.1.单相单相P P、Q Q的算法的算法 智能电能表功率计算的基本方法是数字乘法器。第六章已经对模拟乘法器进行了介绍。现在介绍数字乘法器的实现原理。微处理器在智能电能表中主要用于数据处理和控制功能，随着芯片速度的提高和外部接口电路的更加成熟，微处理器的功能将得到充分发挥和扩展。由于微处理器的数据处理性能的提升，可以在微处理器内部完成数字乘法器的功能。采用数字乘法器，由计算机软件来完成乘法
15、运算，可以在功率因数为01的全范围内保证电能表的测量准确度。这是多种模拟乘法器难以完成的。若以u(t)和i(t)分别代表被测周期电压和电流信号的瞬间值，被测信号的周期为T，则有功功率为 （式7-1）每隔微小时间间隔（相对于T而言）对电压和电流信号采样（取值）一次，随即算出瞬间电压与电流之积，然后对测量时间段T内所有离散采样点上电压与电流乘积求和并取平均，便估算出积分式（7-2）所表示有功功率的近似值为 P （式7-2）式中，和 是电压 u 和电流 i 的K次采样值，为电压或电流一周期T内的采样点数。因无功功率Q与有功功率P仅在电压、电流的相位差上相差 ，故 （式7-3）式中，是第 次电流采样值
16、，当 大与N 时，取为 。2 2.三相三相P P、Q Q的算的算法法 根据电路原理，三相有功功率为 （式7-4）经离散化处理有 （式7-5）同理有 （式7-6）式中（7-6）中，当 时，取 。二、电能量的计算方法二、电能量的计算方法 假设累计电能的计时起点为零，时间终点为t，电能计量时间起点至时刻t经过的正弦信号周期数为M，则MT（M+1)T。再设第K个周期内的平均有功功率为P(K)，则累计有功电能为（式7-7）TTdttituTdttpTP00)()(1)(1sTNKKKiuN11KuKiSTTN/2NKNKkiuNQ14/14/NKi4NK 4NK 4/NKiNKi43dttitutitu
17、TPccbTaab)()()()(10NKcKcbKaKabKiuiuNP1)(1NKNKccbKNKaabKiuiuNQ1)4()4()(1NNk4Nk43tdttpW0)(dttpdttptMTMT)()(0dttpdttpdttpdttptMTMTTMTTT)()()()()1(210 MKKTTKtMTdttpdttp1)1()()(MKKTTKdttp1)1()(MKKTP1)(当上式中P(K)用千瓦而T用h作单位时，则上式应除以3600000，得到的有功电能Wp千瓦时为（式7-8）同理可得到无功功率Wq千瓦时为（式7-9）由于电力系统线路的电压或电流的周期随时间会发生波动，所以在精
18、密计量时，应将式（7-8）和式（7-9）中的T换成T(k)，即应随时间测量当时的交流信号周期，同时采样间隔TS也应随周期T变化而改变，即保证在每一个交流信号周期内都能均匀采样。由于电力系统中电压和电流信号的周期和幅值在相当短的时间内几乎不变，因此，在实际应用中，常每隔n个周期采样一个周期，并计算一次P，并用该周期的周期的长度和功率代替相继n-1个周期内相应量。第第三三节节 智能电能表网络通信技术智能电能表网络通信技术 电能表通信技术经历了简单的本地通信、远程通信及其电能自动采集系统的发展历程，现在电能表通信技术逐步走向大规模联网的网络化阶段。对于配电台区上行的通信信道，电能自动采集系统采用的通
19、信方式有PSTN共用电话网、GPRS无线、GSM无线、光纤等。对于配电台区下行的通信信道，电能自动采集系统采用的通信方式主要有RS-485总线、低压电力线载波、无线及混合方式。一、电能表串行通信一、电能表串行通信 1 1.串行通信基本概念串行通信基本概念 设备之间数据通信方式有并行通信和串行通信两类。并行通信是将数据的各个位同时通过多个数据线传输，串行通信是将数据一位一位地通过一跟数据线传输。例如要传送由8位二进制数组成的ASCAII字符，利用并行通信可以用8位的数据总线一次传输，而若用串行通信的方式则需要传送8次，传送前先利用并-串转换器把并行数据输出为串行数据，接收端再利用串-并转化器把串
20、行数据还原成并行数据。虽然并行通信传输数据的速率高，但由于串行通信成本低、传输距离较长，在电能表数据通信中被广泛采用。2 2.串行通信线路的传送方式串行通信线路的传送方式 串行通信线路的传送方式有三种：单工方式、半双工方式和全双工方式。单工方式是数据只能按照一个固定的方向传输，只能一方（发送器）传输到另一方（接收器），不能反向传输。半双工方式是数据可以双向传输，但不能同时进行双向传输，只能分时进行。全双工方式是可以同时进行双向传输的工作方式。3 3.串行通信的传输速率串行通信的传输速率 串行通信的传输速率用波特率来表示。波特率即单位时间内传输二进制数据的位数，单位为bps(bit per se
21、cond)。4 4.信号的调制与解调信号的调制与解调 由于数字信号（0或1）包含的频率成分很宽，如果使用公共电话线路等介质传输，而这种介质的频带宽度很有限，信号会由于高频成分的衰减而产生失真。为了可靠的利用模拟信道传输数字信号，需要采用调制与解调技术。MKpKTPW1)(36000001MKqKTQW1)(36000001 调制是使一个信号（被调制信号或载频信号）的某一参数（如振幅、频率、相位）按照另一个信号（调制信号）的变化形式而变化的过程。解调是调制的反过程，即把调制后的信号恢复为原始信号的过程。MODEM的调制方式一般有三种，即振幅调制（ASK）、频率调制 (FSK)和相位调制 (PSK
22、)。振幅调制是以正弦波的幅度表示数字信号的1和0。频率调制是以正弦波的两种频率表示数字信号的1和0。相位调制是以正弦波的两种相位表示数字信号的1和0。三种调制方式见图7-3所示。利用调制解调器进行远程通信示意图如图7-4所示。图7-3 三种调制方式 图7-4 远程通信示意图 5 5.串行通信数据的收发方式串行通信数据的收发方式 串行通信数据的收发方式有异步通信与同步通信两种类型。异步通信中通信双方以一个字符作为传输单位，且发送方传送字符的间隔是不定的，它传输一个字符总是以起始位开始，以停止位结束。串行通信的每一个帧数据包含起始位、数据位、校验位和停止位。异步的特点是数据流中字节间是异步的，即前
23、后两个字节发送的时间间隔不固定，以起始位作为发送下一个字节的标志。接收端收到起始位后认为开始接受下一个字节。同步通信是在约定通信速率下，发送和接收端的时钟信号频率和相位始终保持一致。同步通信的特点是发送字节之间也是同步的，即在一个数据帧内各个字节间的间隔是固定的或者没有间隔。而数据帧的起始信息由同步字符提供。考虑到异步通信不需要传送同步脉冲，字符帧长度也不受到限制，电能表一般采用异步通信的方式。二、几种串行通信的物理标准二、几种串行通信的物理标准 智能电能表常用的串行通信接口标准有RS-232、RS-422、RS-485等。1.RS-232C1.RS-232C标准串行接口标准串行接口 RS-2
24、32C标准串行接口是由EIA(Electronic Industry Association 美国电子工业协会)制定的接口标准，RS（recommended standard）即为推荐标准，232是标识号，C表示RS232的最新一次修改,之前有RS232B、RS232A。RS-232C是应用于DTE(Data Terminal Equipment，数据终端设备)和DCE(Data Communication Equipment，数据通信设备)之间的异步串行通信总线接口。数据终端设备，即数据的发送/接收器，数据源和目的地，例如智能电表或其他设备。数据通信设备，位于DTE与通信线路之间，使数据符合
25、线路要求，例如MODEM等。EIA RS-232C标准引脚形式有两种，一是D-25型连接器，二是D-9型连接器。D-9型连接器引脚信号如图7-5所示。D-9型连接器各个引脚的功能如表7-1所示。可以利用RS-232完成简单的近距离通信，其信号线连接方式如图7-6所示。表7-1 D-9型连接器引脚功能图7-5 D-9型连接器引脚 图7-6 近距离通信连接方式 2 2.RS-422RS-422标准串行接口标准串行接口 RS-232标准是采用非平衡型传输方式，传输数据体现为信号线和接地线之间的电位差，而且在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在+3+15V（表示逻辑0），负电平在-3-15V电平（表示
26、逻辑1）。这些就决定了RS-232标准数据通信速率低，通信距离近，抗共模干扰能力较差。RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，为了改进RS-232标准的上述缺点而推出。RS-422标准采用平衡型传输方式，传输数据体现为两根信号线之间的电位差，可以提高抗共模干扰的能力。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。即一个主设备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。RS-422标准最大数据通信速度可以达到10Mb/s（对应的传输距离为12m
27、）；最大通信距离为1200m，对应的通信速率为10kb/s。3 3.RS-485RS-485标准串行接口标准串行接口 RS-485接口是近距离数据信息传输最为成熟的串行接口。RS-485标准通信接口和RS-422标准类似，也是采用了平衡型传输方式，在此基础上扩展了驱动器和接收器共用同一条线的多点应用，在同一条线上允许接入32个驱动器和32个接收器，共同组成环状通信线。RS-485网络可以选用双绞线电缆，这种电缆形式与差分工作原理的接收器配合，可以有效地滤除线路噪声和感应电压的干扰。针脚功能针脚功能1载波检测6数据准备完成2接收数据7发送请求3发送数据8发送清除4数据终端准备完成95信号地线 4
28、 4.红外光学接口红外光学接口 红外通信是以红外线作为载体传输数据信息的一种通信方式。红外线在通过云雾等充满悬浮粒子的物质时不易发生散射，有较强的穿透能力，而且易于产生，在电能表近距离无线通信领域得到广泛应用。红外光学接口通信的基本原理是利用数据信息经调制驱动红外发光二极管发出红外光，再经红外光电三极管将其接收后实现数据通信。5 5.调制型红外接口调制型红外接口 红外光学接口传输数据时距离要很近，才能减少环境光线的干扰。为了实现现场非接触式的遥控抄表，可以采用经过调制的红外光线来实现对信息编码的传输，采用合适的调制方法，也是基于编程的需要。例如可以将发射端的编码信号被38kHz信号调制，有38
29、kHz脉冲群时为逻辑“0”，没有38kHz脉冲群时为逻辑“1”，信号接收端再进行解调，还原出原来的数据。三、低压载波通信三、低压载波通信 低压载波通信，指应用于380V电压等级及以下的电力线载波通信技术。和高压载波线路不通，抵押载波线路在抗干扰、线路阻抗特性等方面有不利因素，通过技术改进和国家标准的推出，低压载波通信可以充分利用现有的低压电网资源，实现 传输电线上网、用户抄表及家庭自动化的信息和数据的通信。四、无线传感网络通信四、无线传感网络通信 无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）是大量的静止或移动的传感器以自组织和节点间多跳的方式构成的无线网络，协作地感
30、知、采集、处理和传输网络覆盖区域内感知对象的监测信息，并报告给用户或监控中心。将无线通信单元嵌入到智能电能表，智能电能表即成为无线传感网络中的传感器。目前代表性的无线传感通信网络的典型应用是ZigBee无线技术。五、五、GPRSGPRS通信通信 GPRS(General Packet Radio System，通用无线分组业务)是介于第二代和第三代之间的一种技术,通常称为2.5G。GPRS采用与GSM（Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统）相同的频段、频带宽度、突发结构、无线调制标准、跳频规则以及相同的TDMA（Time Divisi
31、on Multiple Access，时分多址）帧结构。GPRS特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输的场合适用。第四节第四节 智能电能表的功能及其发展智能电能表的功能及其发展 广义的智能电能表应该具备数字式或电子式电能表的基本功能。随着电子信息技术的发展和当前建设智能电网的需求，智能电能表向更高级别发展，进一步适应远程自动抄表系统、能量管理系统以及双向计量的要求，具备一些新的功能。除了基本的电能计量功能以外，智能电能表的其他主要功能有以下几点。1.1.复费率电能计量功能复费率电能计量功能 复费率电能计量是指由多个计度器分别在规定的不同费率时段内记录交流有功或无功电能。具备复费率电
32、能计量的电能表称为复费率电能表。复费率电能表集有功、分时计费于一体，表中设有多种费率、多个时段；一般具有遥控器红外编程、掌上电脑红外抄表及RS485通信接口有线抄表功能。费率计度器由存储器（用作存储信息）和显示器（用作显示信息）二者构成的电机械装置或电子装置，能记录不同费率的有功或无功的电能量。电能测量单元由被测量输入回路、测量等部分构成，进行有功或无功电能计量的单元。费率时段控制单元由费率计度器（含驱动电路）、时间开关及逻辑电路等构成，进行费率时段电能测量和显示的单元。峰、平、谷电量计量及显示。电力系统日负荷曲线高峰时段的电量称峰电量，低谷时段的电能量称谷电量，计量峰、谷时段以外的电能量称平
33、电量，三者之和为总电量。一般具有峰平谷指示灯来显示峰、平、谷电量。除了峰谷电量计量之外，智能电能表还应具备不同类型的阶梯电价、分时电价计量等实际需要，促进电能的合理配备和使用。2.2.预付费电能计量功能预付费电能计量功能 预付费电能计量是在普通单相数字电能表基础上增加了微处理器、IC卡接口和表内跳闸继电器实现的。它通过IC卡进行电能表电量数据以及预购电费数据的传输，通过继电器自动实现欠费跳闸功能，为解决抄表收费问题提供了有效的手段。测量模块为单相预付费电能表的核心，微处理器接收到测量部分的功率脉冲进行电能累计，并且存入存储器中，同时进行剩余电费递减，在欠费时给出报警信号并控制跳闸。它随时监测I
34、C卡接口，判断插入卡的有效性以及购电数据的合法性，将购电数据进行读入和处理。显示采用液晶显示器（LCD）或数码管显示（LED）。继电器一般为磁保持继电器，可以通断较大的电流。电能表中可扩展 RS485接口，进行数据抄读。在预付费电能表中IC卡技术是一个关键技术。IC卡是集成电路卡（Intergrated Circuit Gard）的简称。它将集成电路镶在塑料卡片上。它与磁卡比较有接口电路简单、保密性好、不易损坏、存储容量大、寿命长等特点。IC卡中的芯片分为不挥发的存储器（也称存储卡）、保护逻辑电路（也称加密卡）和微处理单元（也称CPU卡）三种。在电能表上使用的卡，这三种都有，接口往往采用串行方
35、式的接触式卡。3.3.网络通信功能网络通信功能 智能电能表应该具备下列通信功能的一种或多种：标准RS485通信接口、红外通信、GPRS通信（内置或外配）、无线传感通信模块，GSM通信模块等。为了实现远程抄表系统的需求，根据不同的计量要求，选择合适的通信手段。4.4.控制功能控制功能 智能电能表应具备计量量程自动切换功能、自校验和自诊断功能、失压报警、失流报警、电压越限报警、超负载报警、停电抄表、电能质量检测以及系统升级等功能。5.5.人机交互功能人机交互功能 智能电能表一般配备键盘输入和液晶显示部件。可以实现键盘参数设置和显示电能信息的功能。智能电能表的全屏显示画面可以直观的显示不同时段（本、
36、上月、上上月）、三相或单相有功、无功、正向或反向、尖峰平谷电量、功率因数、实时电压、电流、功率、负载曲线、越限记录（总/A相/B相/C相、起始时间、累计次数、累计时间、累计电量）、失压失流等信息。6.6.双向电能计量功能双向电能计量功能 为了适应智能电网和新能源接入的要求，智能电表还应具备电能双向计量的功能。实现双向电能计量功能是实现分布式电源并网、需求侧智能管理系统、供用电双向互动服务的前提和基础。智能电能表可以用来实现用户和供电公司之间真正的双向通信和信息互享,而且具备付费模式可变、支持微型分布式发电等功能,能够满足智能化家庭中用电管理模式的要求。从这个角度来讲，智能电表是智能电网建设的起点和必要前提。思考题思考题7-1 智能电能表硬件结构和数字式电能表有什么区别？7-2 智能电能表中的数字乘法器实现过程是什么？7-3 试写出单相电子式复费率电能表的主要功能特点。7-4 智能电能表的主要功能有哪些？7-5 为什么人们将具有微处理器的数字电能表称为智能型数字电能表？7-6 智能电能表常用的几种串行通信的物理标准是什么，各有哪些特点？
