1.电能表的发展

1880年美国人爱迪生利用电解原理制成了直流电能表(即安时计)。意大利科学院的物理学家弗拉里斯(Ferraris) 在1888年提出用旋转磁场的原理来测量电能量，1889年，匈牙利岗兹公司一位德国人布勒泰制作成总重量为36.5kg的世界上第一块感应式电能表。到1890年以后出现了带电铁芯的电能表，然而转动元件仍是一铜杯，反作用力矩的产生是依靠交流电磁铁。直到十九世纪末期才逐步开始采用直流磁铁，二十世纪初，感应式电能表就得到了飞速发展。1905年出现了增加非工作磁路改进90#176;的方法，使电能表的各项参数有了很大提高[1]。从三十年代开始，电能表采用铬钢、铝镍合金代替原来的钨铜，并通过降低电能表转盘的转速来降低其损耗，同时改善了电能表的负荷特性。感应式电能表的突出优点就是结构简单、操作安全、维修方便、造价低廉，但是它也存在的许多缺点。

随着微电子高新技术和电子工业的高速发展以及用电负荷特性的不同，对电能计量精度提出了新的要求，电子式电能表越来越显示出其优越性。随着电能表拥有着容易实现多功能、高精度、便于自动抄表及具有先进通讯接口等诸多功能扩展需要，促使各种新型的电子式电能表迅速发展。即使一些机电一体式的特种电能表，例如：分时多费率（TOU）电能表、有脉冲输出的电能表、多路最大需量表、预付费电卡电能表和电力定量器，它们采用感应式电能表作基表，同时应用电子电路来实现新的功能。

在二十世纪六十年代末，日本衫山桌先生发明了时分割乘法器并且提出了其功率测量原理，实现了全电子化电能计量装置，并由日本横河株式会社生产了2885型数字功率变换器，受到全世界的关注。在这个原理基础上我国研制出单相和三相电子式数字功率电能标准表。随着电子技术的进一步发展，模拟-数字转换技术和大规模集成电路的逐步完善，促使各种性能和各种功能的电子式电能表逐步成为电能计量的主力军，尤其是多功能电能表的智能化功能日趋完善。复费率多功能电能表的出现，目前正处于感应式机械电能表向电子式电能表的转变过程中，其基本上分为机械式、机电一体式及全电子式三种。其中，全新的全电子式复费率电能表则改变了传统的感应式电能表的外形，并具独特的多功能优势。自2000年开始，上海电网率先在国内推广应用复费率分时电能表，即实行居民电费分时记度#8212;#8212;单相两费率电能表(黑白表)用的双步进电机控制驱动专用集成电路，用两个机械记度器分别显示白天和黑夜的用电量。当前电能表正向着全电子式、多功能、具有标准通讯接口以及远程抄控功能的方向发展[2]。

2.MODBUS 通信协议

MODBUS协议是第一个用在工业现场的世界范围的总线协议，安装的区域遍及全世界。使MODBUS成为实用的现场总线协议标准。相比其他现场总线协议，MODBUS协议有以下三个明显的有点：

开放的标准：用户使用MODBUS协议是免费和安全的，无需支付许可证费用，完全拥有知识产权。目前，支持生产MOUDBUS的厂家超过400家，产品超过600家，

（1）在国内也有许多MODBUS的支持产品。

（2）面向消息：MODBUS支持许多电气接口，例如RS232,RS422,RS485,以太网等等。它可以在许多介质中传输，比如双绞线，光纤和射频发射。应该指出这与其他的现场总线是不同的。它不需要专用芯片和硬件，只需使用商业可用的标准部分，这能够保证产品的费用最低。

（3）简单有效：MODBUS的帧格式是最简单和最紧凑的协议，用户和供应商可以下载一系列的简单工程，控制和软件工具从MODUBUS-IDA网站或其他的第三方网站。多年的现场经验证了MODBUS拥有安全的通信性能[3]。

3.电能的数据采集系统（传感器）

电能数据采集的是整个系统的一个重要的部分，它是系统的前端，没有它后续的工作都无法完成。国内外在电能数据采集使用的传感器主要包括光电传感器，霍尔传感器，电量传感器[4]。霍尔电流传感器模块具有优越的性能, 是一种先进的、能隔离主电流回路与电子控制电路的电检测元件, 它有精度高、线性度好、频带宽、响应性快、过载能力强和不损失被测电路能量等诸多优点[5]。