单三相智能电表的工作原理及电能表模块介绍

现在的智能电表已经不仅仅是简单的计量了，还要传输多种数据，还有防窃电功能，智能电表相对于之前的机械电表更加安全，现在甚至可以分析出我们的用电习惯，那么智能电表的工作原理到底是什么呢，现在把单相智能电表和三相智能电表分别讲解。
单相智能电表工作原理图
单相智能电表工作原理简述本产品由计量芯片、高速数据处理器、实时时钟、数据接口等设备组成。在高速数据处理器的控制下，通过计量芯片准确获得电网运行各实时参数，并依据相应费率等要求对数据进行处理，其结果保存在数据存储器中，并随时向外部接口提供信息和进行数据交换，其原理框图如下图所示。

三相智能电表工作原理图
电能表工作时，电压、电流经取样电路分别取样后，送至放大电路缓冲放大，再由计量芯片转换为数字信号，高性能微控制器负责对数据进行分析处理。由于采用高精度计量芯片，计量芯片自行完成前端高速采样，计量算法稳定，微控制器仅需要管理和控制计量芯片的工作状态。图中的微控制器还用于分时计费和处理各种输入输出数据，并根据预先设定的时段完成分时有、无功电能计量和最大需量计量功能，根据需要显示各项数据、通过红外或485接口进行通讯传输，并完成运行参数的监测，记录存储各种数据。

智能电表部分组成：
1、电源模块，给电能表提供工作电源。
2、计量模块，利用对电压和电流采样，通过计量芯片转换为实际电能的数字数据(电能脉冲)输出。
3、显示模块，用来显示电量和相关数据。
4、通信模块，用来和主机通信，数据传输的通道。
5、安全模块，保证数据传输的安全性。
6、时钟模块，为系统提供实时时钟，作为电量冻结、费率切换的依据。
7、存储模块，用来存储电能表参数、电量、历史数据等。
8、通断电模块，用来控制用户停送电。
下面我们来着重介绍智能电能表安全模块
智能电能表安全模块，安装在电能表内，用以实现电能表数据的安全存储、数据加/解密、双向身份认证、存取权限控制、线路加密传输等安全控制功能。在对电能表进行参数设置、预存金额、信息返写和下发远程控制命令操作时，通过ESAM进行安全认证、数据加/解密处理以确保数据传输的安全性和完整性。ESAM保存电表费率时段、表号、客户编号、购电金额、购电次数等与计量计费相关的关键数据，修改时需要认证或认证+MAC，保障数据存储的安全性。

智能电能表安全模块的特点
• 符合国家电网公司《智能电能表信息交换安全认证技术规范》中的安全性和功能性要求
• 支持7816（T=0）、SPI通讯协议
• 支持SM1算法
• 支持包括透明文件、定长记录文件、循环记录文件、钱包文件等多种文件类型
• 文件支持明文、密文、明文+MAC、密文+MAC四种认证方式
• 支持多级分散的密钥管理体系
• 7816时钟频率：1~5MHz
• SPI通信速率支持1~10MHz
• 数据保存时间大于10年，EEPROM擦写次数大于50万次
• 支持休眠模式
• 封装形式：DIP8/SOP8/SOP14/SOIC8
• 工作温度：-40℃~85℃
• 工作电压：2.7V~5.5V