图 1  现有的普通电表设计组成框图
所示为最为广泛使用的普通单相电表内部只含有
一套计量电路，因此这只电表只能满足一个回路
的计量。而某些特殊的场合，如移动等，通
常不只有计量回路，可能某些设备是一个回路，
一些设备是另一个回路，如果采用图 1
国家工业和信息化部2015工业转型升级智能制造专项基金（0714-EMTC02-5378/4）。
张晓东，江阴长仪集团有限公司研发中心主任，工程师，研究方向：电能计量、高级测量体系。
杨国烨，江阴长仪集团有限公司品管部长，工程师，研究方向：电能表品质管理。
王甲，上海贝岭股份有限公司智能计量事业部主管，高级工程师，研究方向：户用能源计量仪表芯片。
2  多回路模块化电表的系统设计
如图 3 所示，具有通信功能的模块化多回路计量系统包括，1 个管理模组和若干个计量模组，各模块之间有两端不同的防尘插接口，可根据现场的实际需要，选择不同数量的交流、直流的计量插接。
模块化电源
管理模组主要功能描述：（1）多路供电选择：管理模块可支持交流、直流、电池等多种方式的电源供电，并且可根据电路设计来选择优先级高的外部电源供电，以保证模块的可靠性。（2）与下属从端模块的高速通信功能。（3）与下属从端模块的高速通信功能数据管理功能：模块内置高速总线，可通过高速总线寻址的方式查到后端所接入模块，并与后端模块进行通信。并且支持多路数据管理功能，可以确定其后端所接入的所有模块，并对这些模块中所产生不同的数据和事件进行管理。（4）远程通信功能：管理模组上有独立的地址位和可更换的通信模块，可以根据配置不同的通信模块与数据平台进行网络通信，不同的客户可从网络数据平台进行各自所需的功能操作。（5）故障检测功能：由于管理模组具备（1）的功能，因此可靠性较高，因此当发现后端接
管理模块还包括主控芯片，即 MCU 芯片，满足日常程序的运行以及设定命令的执行。可更换的通信模块可以是具备网络通信功能的 GSM/CMDA/3G/ NB-IOT 模块等，可根据不同的应用场合选择相应的模块，该模块允许热插拔。可根据设定的需求将数据传送至云平台、网络数据平台、固定IP或数据服务器。显示电路为 LCD 显示或其他显示方式。总线通信电路是与高速通信总线所配套的调制解调电路，可以是 RS485 通信总线、CAN 总线、SPI 线，或自定义的高速通信总线，该总线具备高速通信和网络拓扑能力。高速隔离接口是起到电气隔离作用的电路，可以是高速光耦或隔离芯片等组成，目的在于防
止拓扑接入的设备接入到市电或其他设备或接触不当造成对总线上各个模块造成的损坏。在管理模组的两侧，分别加装了一公一母的防尘接插口，可以满足计量模组在不同方向上的接入。存储电路可以是 EEPROM 或 Flash 等具备存储功能的原件组成，用以存储系统所需的计量数据或事件。
图 2  现有的 3 回路电表设计组成框图
图 3  具有通信功能的模块化多回路计量系统示意图
图 4  管理模块原理图
具有总线通信电路和高速隔离接口，总线通信电路通过高速隔离接口连接至高速总线。该计量模组具备一个数据特征存储区，这个存储区可以存储在主控内置的程序 Flash 里，用于用程序描述出交流计量模组的特征，以方便管理模组快速查询本交流计量模组的特征参数。
另外，该计量模组同样具有高速通信总线电路、高速隔离接口以及两端一公一母的防尘接插口，其功能和管理模组类似。而作为普通电表的继电器控制等电路，并不属于本发明的特征点，因此不在图中赘述。该模组除了具备和管理模组进行通信的功能外，还可作为普通电表使用，以方便在系统尚不具备时可进行分布实施。为所需的电源。计量电路用于直流电能的计量。主控电路将计量电路获取的计量数据存储到存储电路，将掉电和故障事件存储到存储电路，控制总线通信电路与管理模组通信。显示电路用
于显示计量数据、日期等。具有总线通信电路和高速隔离接口，总线通信电路通过高速隔离接口连接至高速总线。具备一个数据特征存储区，这个存储区可以存储在主控 MCU
的程序 Flash 里，用于用程序描述出交流计量模组的特征，以方便管理模组快速查询本交流计量模组的特征参数。
除上述对模块功能的描述之外，管理模组还具有独立的地址，用于满足系统召测、通信的需要，并且管理模组的地址位与计量模组的地址位中包含了不同的特征码，因此当两个管理模组误连接时，可根据地址来主动产生错误特征，用以记录和提示。
5  结语
本设计相对于现有技术具有如下优点：（1）本设计多回路计量系统可根据场景所需任意选取计量回路，不浪费，灵活性强。（2）本设计的计量模组可独立使用，方便分布式部署的需要。（3）本设计
图 5  交流计量模组原理图
图 6  直流计量模组原理图