一表多卡预付费电能表的设计与应用

预付费电能表因为其独特的应用优势有着较为广泛的使用。预付费电能表按照使用场合来分可分为两大类，一类是专用预付费电能表。简单地讲就是一表一卡，即每个用户单独使用一只电表，各个用户之间不能通用。每个电表只识别一个购电卡，同时每个购电卡也只能在一只电能表上使用。第二类是公用预付费电能表。也就是一卡多表或者讲一表多卡。其**的特点是多个用户共有一个电表或者一个用户使用多个电表，并且每个电表对每个用户进行单独计量收费。一表多卡预付费电能表作为预付费电能表的一个分支也在越来越多的场合下使用。公用浇地表（即排灌用表）就是其一个较成功的例子。它不仅解决了收水费电费难的问题，而且又杜绝了以往固定交多少钱任意用水的严重浪费现象，符合社会节约用水的方针。

二、 使用情况分析

一表多卡预付费电能表因其特定的使用环境，使其与专用预付费电能表存在很多差别。

环境影响恶劣。一表多卡电能表一般安装在野外露天的环境，沙尘、潮湿影响特别严重，因此对电表的密封性能有着较高的要求。此外，电表所在环境的干扰因素也很多，对电表的电磁兼容性能也有特殊的要求。使用频繁。一表多卡预付费电能表一般均为多个用户使用，使用的频率较高。例如，公用脱粒机用表在秋收农忙季节，每天的使用次数相当多。而在平时几乎停止使用。其关键部件如卡座等可能是专用预付费表使用次数的几百倍。维护困难。一表多卡预付费电能表的安装地点分散，给维护工作带来很大的不便。用时给电表在抗攻击和防窃电方面提出了新的要求。由于维护工作困难，对电表的可靠性和稳定性也有着严格的要求。

三、 设计要点

针对上述使用特点，一表多卡预付费电能表的设计上应优先考虑针对使用的设计方案。设计时要重点对以下几点多加考虑。

选用密封性能好的电表结构件，防止湿气、沙尘的影响。对电表的印刷电路板采三防工艺处理。提高电表对恶劣环境及天气的耐受力。关键元器件采用高质量的产品。对于易磨损的卡座等器件要使用寿命长的产品品牌，同时卡座上要有防止人为攻击的措施。如果有可能的话，可选用非接触卡,如射频卡，从根本上解决磨损问题。

加强电磁兼容设计，提高电表抗干扰的能力。一表多卡预付费电能表安装地点一般在变压器周围或末端，而且可能有高压线路经过，电磁干扰情况严重。增强容错措施。强化对异常状态的处理，及时对电表及负载进行保护，防止异常状态进一步扩大。由于一表多卡预付电能表的使用频率高，出现故障的可能性也相对较高。电能表应能在出现异常的情况下保护故障现场，记录出现故障时的现场数据，以便在调查故障原因时提供参考。同时电能表还应及时转入禁止使用状态，强制管理人员维修或更换，防止更大的损失。

四、设计实例

根据一表多卡预付电能表的设计要点，下面介绍一种设计方案，该方案主要是面向农业排灌用电表而设计的，而且目前已经在广大农村大量使用，经过了实用考验。图1是电表的组成框图。

该方案采用数据计量芯片作为电表的计量部分，采用飞思卡尔半导体公司的MC68HC908JL8作为主处理MCU，采用非接触卡作为购电卡，整个方案简单实用。

本方案的核心是MC68HC908JL8芯片。它是飞思卡尔半导体公司(原摩托罗拉半导体公司)比较成熟的一款单片机，在电表应用上已有先例，如多费率电能表等。

MC68HC908JL8不仅配置较好，性能稳定可靠，而且价格适中，在电能表价格越来越低的趋势下，比较适合用于预付费电能表。而且它可以在线编程，对于以后软件升级，增加功能提供方便的手段。

本方案的计量部分采用数字计量芯片ADE7752。它是美国AD公司的三相数字计量芯片，抗干扰好，且计量准确稳定。

本表采用双显示输出，即采用LED屏加计度器显示的模式。计度器显示总电量，LED屏显示剩余电量及其它提示信息。存贮器采用MICROCHIP的24系列EEPROM，保存设置参数及运行记录。控制输出部分采用普通继电器，并且有限流保护。

本方案的一个亮点是采用非接触卡的方式进行工作。由于一表多卡预付费电能表要频繁使用，特别时排灌用表更是频繁地输电取电，卡座极易磨损，造成接触不良，影响到电表正常使用。而采用非接触卡就没有此类情况发生。本方案中采用高速射频卡，读写速度相当快，避免因抖动造成读写不成功的现象。

除了一般的电磁兼容设计以外，在电源部分，本方案投入了很多精力，将抗干扰及保护检测等等设计在内。

在硬件上，除了一些特别的保护措施外，一表多卡预付费电能表与普通一表一卡预付费电能表没有什么太大的区别。而在软件方面，一表多卡预付费电能表就有着自己的特色。该方案用作排灌用表的功能有：

• 计量有功电能并存贮，反向电能单独存贮并计入正向电量
• 输入电量允许用电，剩余电量为0时禁止用电
• 先插卡输入电量，再插卡取走剩余电量
• 一表多卡功能，一只电表能够接受多个用户的购电卡
• 一卡多表功能，一个用户的购电卡可以在多个电表上使用
• 划区功能，电表可设定某个区域的使用范围，超出范围的用户不允许使用电表
•独占工作模式，电表中有用户剩余电量数据时，禁止其它用户使用，避免用户之间产生误会
• 当前剩余电量小于报警门限时，电表发出声光报警
•当负荷超过限定功率时，断开继电器停止供电，保护负载设备及电表
• 延时保护功能，当电表接受用户电量后，在设定时间内未使用电能，电表将停止供电
•表记故障报警功能，可通过介质操作解除，故障内容可查询
• 电卡操作成功及失败提示
• 控制保护功能，主要包括缺相保护、低压保护、过载保护等等
• 抗恶意攻击保护功能
• 用电记录功能，电表能记录最近使用的用户用电量情况
•停用功能，当电表在某些情况下禁止使用时，如需要维护或遇到攻击不能恢复正常运行等情况下，可将电表设为停用状态，不接受任何购电卡，事后可恢复继续使用

五、运行经验

一表多卡预付费电能表与一表一卡的专用预付费电能表相比，使用范围及使用数量上均要小得多，因此及时总结经验教训显得尤为重要。我们根据客户的使用情况对农业排灌用电表进行了一些总结，以供参考。

A、管理极为重要。管理包括两个方面，一个是售电系统的管理，另一个是电表的管理。售电系统的管理包括对售电人员的设置，口令保护；对售电程序的规定及监控；对售电时间及售电地点的监管；用户资料的管理等方面。同时要有完备的规章制度对所有售电相关的活动进行规范，防止私电、人情电的发生。对电表的管理要做到档案齐备，定时巡察，专人管理等。档案齐备是指对现场使用的电表要有案可查，胸中有数，防止出现电表不受控状态。定时对所有在用电表进行巡察，及时发现问题，及时处理，降低因为发现故障晚而导致损失扩大的情况发生。专人管理是指每个电表均应有专人负责电表的运行维护工作，保证电表的正常使用。
B、电表的电磁兼容性能要好。电表的计量不应因受到干扰而改变。由于电表的使用环境相当差，电表因受干扰而计量不准的现象时有发生，因而造成了线损大的情况严重。
C、电表环境适应性要强。如浇地表一般安装在田间地头的机井旁边，尘土、潮湿现象相当多，电表不应受到环境影响，并准确计量。
D、要具备保护功能。保护功能包括电表的自我保护和对负载设备的保护。

自我保护一方面指防止恶意攻击，恶意用电，另一方面是指当电表出现故障的情况下及时告警提示并停止继续使用，防止故障扩大。对负载设备的保护是指当电源不正常时停止供电，保护负载设备，防止因此损坏。如排灌用电表后接电机，当缺相或电压过高、过低时均容易损坏，电表如果能在上述情况下保护电机，会减少用户损失。

六、结束语

一表多卡预付费电能表由于其能够在特殊的情况下使用，并且方便供电管理部门和用户，受到了各方的欢迎。对于供电方，它解决了收费难的问题，同时提高了服务质量，制止了乱加价的发生，促进用电营业走向科学化、现代化、规范化管理轨道。对于用户而言，采用一表多卡电能表使用方便，可根据自己的需要交费购电和使用，减轻了负担，没有地中间环节的收费，实现了明明白白消费。一表多卡预付费电表因其优点一定会从农业排灌、农业脱粒走向更广阔的应用领域。

华邦电力科技股份有限公司（原浙江华邦电力仪表有限公司）创办于1992年，紧邻温州市区，104国道纵贯而过，交通十分便捷。企业注册资金5000万元，拥有8000平方米的新厂房，具有**的生产、试验、计量测试设备和**的技术力量，有年产单相电能表360万台，三相电能表30万台的生产能力，是致力于电力系统智能化产品的研究、开发、及销售为一体的高新技术企业。

2003年企业斥资建造了上海耀邦电气有限公司生产型基地，是集研发、生产、销售和服务为一体的变频器、软起动、CPS多功能电器专业制造商。公司建立了高效完善的营销网络及售后服务体系，业务涉及市政、电气传动、工业自动化、新能源、轨道交通牵引、能源管理、楼宇智能等领域，以**、可靠、节能、环保的智能配电产品满足电力系统各方位的需求。公司一贯坚持“以质量求生存，以科技求发展，以管理出效益”的经营理念，以高品质的电气产品和服务来满足广大客户现在和将来的需求。

“**的产品、**的技术、尽善尽美的服务”是华邦人的追求目标。面对国家智能电网建设的发展机遇和挑战，华邦仪表进行了建设性的结构重组，制定了新的发展战略规划，快速形成了系统化、规模化、的生产模式。在新的环境中，努力创新经营理念，提高管理水平，完善市场网络，加大品牌推广，加速资源整合，全面参与市场竞争，以极大的热情投身技术产业，加强同国内外更多高新技术企业合作与交流。

华邦仪表立足本国，放眼世界，本着互惠互利的原则，愿与社会各界朋友精诚合作，共创辉煌！诚挚欢迎各方来宾前来参观考察、洽谈合作。

主 营 产 品

机械表系列 电子表系列 导轨式电表系列

预付费卡表系列 载波抄表系列 复费率表系列 多功能表系列

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无功补偿控制器系列 智能复合开关系列 微机综合保护装置系列

变送器系列 断路器系列 互感器系列 电表箱系列 变频器系列 软起动系列

CPS-(KBO)控制与保护开关系列 双电源系列 电气火灾监控器系列

公司建立了完善的技术服务体系，能够为客户提供及时、全面的技术服务，帮助用户正确地选择和使用产品，及时为用户解决设备的各种疑难问题，提供优良的服务。

（一）、质保期内无偿提供的服务：

★ 我方指定负责本工程的项目经理，负责协调我方在工程全过程的各项工作，如产品供货、施工、现场安装调试、技术培训以及售后服务的各项联络等。

★ 及时向需方提供按合同规定的全部技术资料：包括操作手册和使用说明书、原理图、安装图和组装图以及其它有关使用、维护、保养所需的文件。

★ 维护技术支援：设备到达现场后→设备安装期→初步验收→设备试运行→终期验收→设备运营质量保证期。

★ 在安装期、试运营期和质量保证期内，我方提供需方相应的服务。

★ 实施或监督所供货物的现场组装和试运行，指导设备安装工作及协助进行设备调试工作，如因设备质量问题而造成的设备损坏或不能正常使用时，我方无偿修理或更换。

★ 确保整个工程在时间上，质量上做到“交钥匙”工程，将定期或不定期跟踪产品运行情况。

（二）、质保期后提供的服务：

★ 我方所提供的产品，如果在质量保证期满后有任何性能或功能的改进，我方书面通知需方改进的详细情况。

★ 质保期后，如贵方有必要请我方人员到现场服务时，我方及时到达现场服务。

★ 公司对提供的设备实行终身服务。

★ 为免除用户后顾之忧，公司产品已由中国人民保险公司进行质量责任保险承保。

★ 如您对我们的服务承诺还有什么要求的可以提出，我们将积极采纳。用户满意是我公司始终不渝的追求。

（三）、公司专门设立了营销用户服务

★ 为用户提供售前、售中的技术咨询，售后的指导安装、调试、维护与现场的技术培训服务，解决用户提出的问题，收集用户意见等。

★ 保证在接到故障后，24小时内给予答复，并在48小时内到达现场及时解决问题，根据需要派专职人员到现场服务。（：传真：）由专职的工程师受理用户来电，保证用户在使用设备的过程中，及时得到技术上的支持和服务。

服务方案：

实施细则：

一、为使所供设备安全、正常投运，我方将派专业的现场服务人员进行技术服务。

 现场服务人员做到：

1、遵守法纪，遵守现场的各项规章和制度；

2、有较强的责任感和事业心，按时到位；

3、了解合同设备的设计，熟悉其结构，并能够正确的进行现场指导；

4、身体健康，适应现场工作的条件。

  现场服务人员的职责：

1、我方现场服务人员的任务主要包括货物的开箱检验、设备质量问题的处理、调试、参加试运和性能验收试验；

2、在安装和调试前，我方技术服务人员向需方技术交底，讲解和示范将要进行的程序和方法。经我方确认和签证的工序如因我方技术服务人员指导错误而发生问题，我方将负全部责任；

3、我方现场服务人员有义务全权处理现场出现的一切技术和商务问题。如现场发生质量问题，我方现场人员保证按需方规定的时间处理解决；

4、我方对其现场服务人员的一切行为负全部责任；

5、我方现场服务人员的正常来去和更换事先与需方协商。

二、培训

   为使合同设备能正常安装和运行,我方根据需要提供相应的技术培训。

   培训的时间、人数、地点等具体内容由供需双方商定。

   我方为需方培训人员提供设备、场地、资料等培训条件，并提供食宿和交通方便。

三、有关设计联络的计划、时间、地点和内容由供需双方商定。

售后服务承诺

服务宗旨: 一切为客户着想，一旦发生故障，先不分原因责任，24小时内给予解答，48小时内技术人员到场。

   公司建立了完善的技术服务体系，能够为客户提供及时、全面的技术服务，帮助用户正确地选择和使用产品，及时为用户解决设备的各种疑难问题，提供优良的服务。

（一）、质保期内无偿提供的服务：

★ 我方指定负责本工程的项目经理，负责协调我方在工程全过程的各项工作，如产品供货、施工、现场安装调试、技术培训以及售后服务的各项联络等。

★ 及时向需方提供按合同规定的全部技术资料：包括操作手册和使用说明书、原理图、安装图和组装图以及其它有关使用、维护、保养所需的文件。

★ 维护技术支援：设备到达现场后→设备安装期→初步验收→设备试运行→终期验收→设备运营质量保证期。

★ 在安装期、试运营期和质量保证期内，我方提供需方相应的服务。

★ 实施或监督所供货物的现场组装和试运行，指导设备安装工作及协助进行设备调试工作，如因设备质量问题而造成的设备损坏或不能正常使用时，我方无偿修理或更换。

★ 确保整个工程在时间上，质量上做到“交钥匙”工程，将定期或不定期跟踪产品运行情况。

（二）、质保期后提供的服务：

★ 我方所提供的产品，如果在质量保证期满后有任何性能或功能的改进，我方书面通知

      需方改进的详细情况。

★ 质保期后，如贵方有必要请我方人员到现场服务时，我方及时到达现场服务。

★ 公司对提供的设备实行终身服务。

★ 为免除用户后顾之忧，公司产品已由中国人民保险公司进行质量责任保险承保。

★ 如您对我们的服务承诺还有什么要求的可以提出，我们将积极采纳。用户满意是浙江华邦电力仪表有限公司始终不渝的追求。

（三）、公司专门设立了营销用户服务

★ 为用户提供售前、售中的技术咨询，售后的指导安装、调试、维护与现场的技术培训服务，解决用户提出的问题，收集用户意见等。

★ 保证在接到故障电话24小时内给予答复，并在48小时内到达现场及时解决问题，根据需要派专职人员到现场服务。（电话：05762988111传真：）由专职的工程师受理用户来电，保证用户在使用设备的过程中，及时得到技术上的支持和服务。

服务方案：

实施细则：

 1.、为使所供设备安全、正常投运，我方将派合格的现场服务人员进行技术服务

     现场服务人员做到：

²       遵守法纪，遵守现场的各项规章和制度；

²       有较强的责任感和事业心，按时到位；

²       了解合同设备的设计，熟悉其结构，并能够正确的进行现场指导；

²       身体健康，适应现场工作的条件。

     现场服务人员的职责：

Ø        我方现场服务人员的任务主要包括货物的开箱检验、设备质量问题的处理、调试、参加试运和性能验收试验；

Ø        在安装和调试前，我方技术服务人员向需方技术交底，讲解和示范将要进行的程序和方法。经我方确认和签证的工序如因我方技术服务人员指导错误而发生问题，我方将负全部责任；

Ø        我方现场服务人员有义务全权处理现场出现的一切技术和商务问题。如现场发生质量问题，我方现场人员保证按需方规定的时间处理解决；

Ø        我方对其现场服务人员的一切行为负全部责任；

Ø        我方现场服务人员的正常来去和更换事先与需方协商。

2、培训

   为使合同设备能正常安装和运行,我方根据需要提供相应的技术培训。

   培训的时间、人数、地点等具体内容由供需双方商定。

   我方为需方培训人员提供设备、场地、资料等培训条件，并提供食宿和交通方便。

3、有关设计联络的计划、时间、地点和内容由供需双方商定。

质量承诺书

1）我公司货物的质量保证期为24个月。

2）在货物质量保证期内，如发现我方提供的货物有缺陷，不符合规定时，贵方可向我方提出索赔。我方按买方要求及时进行修理、更换，或赔偿买方的损失。由此产生的全部费用由我方承担。

3）在货物质量保证期内，由于我方责任需要修理、更换有缺陷的设备导致货物停运时，质量保证期自我方消除该缺陷后重新计算，由此产生的所有损失由我方承担。货物如在质量保证期内发现货物部件出现缺陷但不影响货物的正常运行，经维修或更换后的部件的质量保证期重新计算。

4）质量保证期的终止并不意味着我方对货物中存在的可能引起合同货物损坏的潜在缺陷所应负的责任的解除，潜在缺陷指在质量保证期结束后5年内（含本数），货物在正常运行工况下按要求进行操作和维护时出现的，由于设计、材料和制造工艺引起的潜在性缺陷，而非正常的老化、磨损。对于出现潜在缺陷的货物，我方应免费予以及时修理或更换。

5）我方应保证货物经过正确安装、正常操作和保养，在其寿命期内运行良好，我方承诺货物的寿命不少于10年。

6） 对于货物，我方应采用有运行经验证明正确的、成熟的技术和材料；若采用我方过去未采用过的新技术、新材料，应经贵方事先同意。贵方的同意并不减轻或免除我方所应承担的责任。我方从分包商处采购的设备及部件的一切质量问题由我方负责。

7） 在运行期间，如果发现我方提供的货物有缺陷或技术资料有错误，或者由于我方技术人员指导错误，造成工程返工、货物报废，我方立即无偿进行修理或更换。我方承担由此产生的到安装现场换货的一切费用，包括但不限于新货物的费用、将新货物运至安装现场的费用及处理被更换货物的费用等。我方更换或修理合同货物的期限按专用条款规定执行，如逾期未完成更换或修理工作的，按延迟交货处理。

8） 在从货物运至交货地点之日起至质量保证期结束之日的期间，如我方提供的合同货物有缺陷，不符合规定时，我方采取以下补救措施：

修理：我方对不符合规定的货物进行修理，以使其符合要求，费用由我方承担，修理工作在30天内完成。

更换：我方以符合要求的货物替换不符合要求的货物，费用由我方承担。更换在30天内（完成。

退货：贵方将有缺陷的货物退还我方，我方负责将被退还的货物运出安装现场，并退还已收取的该货物的货款并承担贵方支出的安装、拆卸、运输、保险及购买替代品的差价等费用。

削价：在双方同意的前提下，对有缺陷的合同货物作削价处理，我方将有缺陷的货物原价与削减后价格之间的差额退回给贵方。

赔偿损失：除已有规定外，我方按实际情况赔偿贵方因采取上述措施所发生的损失。

工厂质量保证体系：

     我公司从设立起就注重加强质量管理，建立质量体系，贯彻***系列标准，着手制定本企业提供质量保证能力的标准化文件，包括质量手册、程序文件和作业指导书等，在实施***标准的过程中，积极做到：

     强调对各部门的职责权限进行明确划分、计划和协调，使企业能够高效有序地开展各项活动，保证工作的顺利进行。

     强调管理层的介入，明确制订质量方针和质量目标，并通过定期的管理评审达到了解内部体系的运作情况，及时采取措施，确保体系处于良好的运行状态。

     强调纠正及预防措施，消除不合格品或不合格的潜在因素，防止不合格的再发生。

     强调不断的审核及监督，达到对企业的管理及运作不断地修正和改良的目的。

     提高全体员工的参与及培训，确保员工的素质满足生产的要求，使每一个员工都具有较强的质量意识。

     强调文化管理，以保证管理系统的规范性和连续性。建立客户对企业的信息，提高经济效益，不断增强企业在市场上的竞争力。

     企业坚持“以**的企业，**的管理，**的服务，为顾客提供**的产品”的质量方针；坚持“精益求精、以人为本”的文化理念；“以质量求市场，以服务促销售”的宗旨。

产品质量保证措施报告：

（一）、产品设计过程中的质量保证措施

1. 制定设计控制程序：公司成立产品开发研制小组，所有设计过程环节均要经过小组评审通过，试制品要通过工艺流程与检测来验证合格与否。

2. 产品通过样机型式试验，各项性能指标均达到设计要求及有关标准。

3. 产品经过一段时间的试运行和用户使用，反映良好。

4. 公司在产品工艺流程及实际运行中，不断进行质量跟踪、反馈，并反复改进、完善，使产品质量更上台阶。

(二)、质量保证方面

1. 初步建立了一整套企业管理制度，尤其是质量管理制度和检验制度。

2. 建立了计量标准室，配齐了各种计量器具，并由专人负责定期检验在用计量器具。

3. 制定了各种工艺流程卡片和出厂检验项目细则，各个工序质量控制点由专人负责把关，杜绝不合格品入库和出厂。

4. 建立了实验室，配有各种检验台、标准台、耐压台等。

5. 配备专用工装夹具，以适应外协检验。

6. 在整个生产过程中，严格按图纸、工艺、标准组织生产。

7. 经常性开展质量技术培训和质量意识培训，使职工真正贯彻“质量至上”的公司方针。

质量体系：

     本公司的合同评审，文件和资料控制、生产过程控制，采购，检验和试验，产品标识，不合格品控制，人员培训等，都纳入质量体系，形成了以质量手册、程序文件和工艺守则、操作指导书、检验规范等为标准的质量体系文件。各种质量要素的控制程序运转良好，确保产品质量的稳定提高。

质量体系简介：

质量控制体系的内容：

职责、权限与沟通 QP/ZHB-1.1A-2009

人力资源控制程序 QP/ZHB-1.2A-2009

产品实现的策划控制程序 QP/ZHB-2.1A-2009

文件控制程序 QP/ZHB-2.2A-2009

质量记录控制程序 QP/ZHB-2.3A-2009

采购控制程序  QP/ZHB-3.1A-2009

进货检验和关键元器件，定期确认检验控制程序 QP/ZHB-3.2A-2009

生产和服务提供的控制程序 QP/ZHB-4.1A-2009

基础设施和工作环境控制程序 QP/ZHB-4.2A-2009

标识和可追溯性控制程序 QP/ZHB-4.3A-2009

过程产品的监视和测量控制程序 QP/ZHB-4.5A-2009

产品的监视和测量控制程序 QP/ZHB-5A-2009

监视和测量装置及设备运行检查控制程序 QP/ZHB-6A-2009

不合格品控制程序 QP/ZHB-7.1A-2009

纠正和预防措施控制程序 QP/ZHB-7.2A-2009

内部审核控制程序 QP/ZHB-8A-2009

CCC认标志使用和管理控制程序 QP/ZHB-9.1A-2009

产品一致性及变更控制程序 QP/ZHB-9.2A-2009

产品防护控制程序 QP/ZHB-10A-2009