电子式电能表基础知识

专业知识普及培训电子式电能表基础知识

识

上海奉义龙电子有限公司

2012年8月

第一节：电能表的产生及发展概况第节：电能表的产生及发展概况 电能表的产生

电力系统由发电厂，供电部门和用户三部分构成，它们电力系统由发电厂供电部门和用户三部分构成它们之间电量如何销售，如何经济计算，那就需要一个计

行

量器具在三个部门之间进行测量计算出电能的数量，这个装置就是电能计量装置，即电能表

电能表的发展概况

最早的电能表是1881年根据电解原理制成的。1888年，交流电的发现和应用，使感应式电能表诞生了。我国交流感应式电能表是在20世纪50年代从仿制外国电能表开始生产,发展到80~90年代，我国开始了对长寿命电能表、机电一体化电能表（半电子式电能表）、全电子式电能表、多功能全电子式电能表、预付费电能表、子式电能表多功能全电子式电能表预付费电能表复费率电能表、最大需量表、损耗电能表等的研制生

，目。

产，目前已开始使用。

第二节：电能表简介及其分类 电子式电能表简介

电子式电能表是根据电能测量原理利用电子电路来实现电能计量。

电子式电能表优点：

（1）体积小节省材料

（2）可靠性和耐用性高

（3）更高精度

（4）易于校表

（5）防篡改数据

（6）自动抄表和远程抄表

电能表的分类

接线方式：三相电能表，单相电能表

通讯方式：485电能表，载波电能表

费率方式：单费率电能表，多费率电能表

精度等级：

有功：0.2或0.2S级、0.5或0.5S级、1.0级、2.0级有功02或02S级05或05S级10级20级无功：20级30级

无功：2.0级、3.0级

电能表主要功能

普通单相电能表：

1、电能计量：主要是正相有功|反向有功|

主要是正相有功+|反向有功|

2、电量冻结：

1）月电量冻结电表在每月

1）月电量冻结：电表在每月规定日零点自动冻结当时电量成为上月末电量，冻结后的上月末电量应保存在断电不

般

丢失的数据储存单元中。一般要求至少保存最近连续3个月（不同的地方可能会有不同的要求）的冻结电量

2）日电量冻结：电表在每日规定时间自动冻结本电量作为本日电量，并将其保存在断电不丢失的储存单元中，每日零点电量至少保持77日。

3）小时电量冻结：电表能自动冻结每小时整点的电量，并将其保存在断电不丢失的储存单元中，每小时整点电量至少保持2日。

3、停电显示：电表停电后能够显示电量和相关信息（如时间、

表号等）。

表号等）

4、停送电控制：需要注意的是通断电的状态检测一般是对继

电器输出端的电压状态进行检测，以便检测出断电后人为电器输出端的电压状态进行检测以便检测出断电后人为短路的行为。

5、负荷控制：可设置电表的最大用电负荷，如果超过规定负5负荷控制可设置电表的最大用电负荷如果超过规定负荷电表可以控制断电，并记录此次事件。

6用户权限三级密码管理级超级用户（用户名口6、用户权限：三级密码管理。一级：超级用户（用户名、口

令可更改，便于厂家向供电部门移交），可进行授权二级用户、所有功能设置；二级：设置用户，由超级用户授权（分配用户名及初始口令），可进行所有授权功能的设置、电能表抄读；三级：根据用户不同要求设置权限。

7、费率：主要对于多费率电能表，一般至少能设置4个费率，

8个时段，具有备用时段表

8、校时：

第三节：基本概念

第节基本概z

脉冲常数：每千瓦时输出的脉冲数，imp/kWh z 精度：（绝对误差的最大值/量程）*100% z

规格：电流电压的额定工作范围z

费率：对应不同时段的价格z

一相，两失压：在仪表负荷大于起动电流的情况下，电压线路相，两相或三相电压低于额定电压（Un）80%并且持续1min以上的事件z

全失压：在仪表负荷大于起动电流的情况下，所以相电压为0，并且持续1min以上的事件z

需量：在一个规定的时间内，功率的平均值z

需量周期：测量需量的连续相等的时间间隔(如：15min，30min)z 最大需量：在规定的周期或结算周期内测得的需量的最大值最大需量：在定周期或周期得需量最大值z

区间式需量：在一个没有时间重叠的需量周期内测得的需量（如：对于30min的需量周期，他们的积算时间段为：9:00￣9:30,9:30￣10:00.........）z

滑差式需量：按设定的滑差时间递推的需量周期内测得的需量（如：对于30min的需量周期，设定的滑差时间为5min，他们的积算时间段为：9:00￣9:30,9:05￣9:35,9:10￣9:40.........）z 滑差时间：依次递推来测量最大需量的小于需量周期的时间间隔

小知识：

供电部门计量最大需量主要有二个方面的考虑。

其一是增加电费收入。对执行“大工业电价”（二部制电价）的用户，原基本电费是按变压器的容量计算，在华北地区是每千伏安18元，当用户有大设备启动或负荷调整不利时，会出现个别时段，或说某一时刻的有功功率达到最大值，这时供电部门就会按这个最大值--------即最大需量计算基本电费，在华北地区的计算方法是每千瓦27元；执行最大需量计算电费的前提是：用户最大需量×27＞用户变压器容量×18。当变压器利用率超过67%或生产负量×27＞用户变压器容量×18当变压器利用率超过67%或生产负荷有波动时，会出现电费按最大需量计算的方式，用户会“亏”

一些。

其二是调节用电负荷，作到负荷平衡，有利于提高电网设备利用率。由于上面电费支出的加大，会使用户增加“消峰添谷”，

“平衡负荷”的意识，主动进行生产工艺改造；如果大家的负荷都平稳了，整个系统就平稳了，系统就不用考虑和预留备用容量，电网设备的利用率就提高了。

第四节:电能计量原理

电子式电能的工作原理

电能计量的理论基础:P=U·I·cosφ

P U I

被测量的高电压U、大电流I经电压变换器和电流变换器转换后送至乘法器，乘法器完成电压和电流瞬时值相乘，得到瞬时功率，对瞬时功率低通滤波得到有功功率

（实际是一个与u，i的变化成正比的直流电压信号），再通过数字/频率转换得到相应的脉冲频率CF(高频)及F1，F2(低频)，高频脉冲

高频脉冲CF别引入单片机经行后续处理，F1，F2可以直接驱动计度器。

计量原理：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。

电能表组成

电源模块

作用：给电表提供工作电源。

电

线性电源

优点：纹波小，调整率好，对外干扰小缺点：体积大，效率较低。

缺点体积大效率较低

开关电源：

优点：体积小，效率高。

缺点：对周围干扰强。

存储模块

作用：用来存储电表参数，电量，历史数据。

时钟模块

作用为系统提供实时时钟做为电量冻结费率切作用：为系统提供实时时钟，做为电量冻结，费率切换的依据

通讯模块

作用：用来和主机通讯,数据传输的通道。

485通讯，M-Bus通讯

缺点：施工麻烦

优点：抗干扰性强，通信稳定载波通讯

缺点：通讯成功率与电网质量有关，实时性差优点：施工方便方

红外通讯缺点：通讯距离短，有方向性

优点：人工抄表，设置方便

显示模块

作用：用来显示电量和相关数据。

计度器显示方式

缺点：有一定卡字几率，抗磁场干扰差

优点无电源的情况下仍能显示电度

优点：无电源的情况下，仍能显示电度

LED显示方式

缺点：功耗大，显示信息量小

优点：价格便宜，程序简单

LCD显示方式

缺点：在低温，紫外线照射下容易出现问题

缺点在低温紫外线照射下容易出现问题

优点：信息量大，显示灵活

通断电模块

作用：作用：控制用户停送电

计量模块电流采样方式

1）锰铜分流器：2）电流互感器：

电压采样方式1）电阻分压：

L1300k

300k 300k GND GND

2）电压互感器：

校表方式：1）硬件校表：一般采用电阻网络衰减的方法。

2）软件校表

通过读取基表误差，利用计算公式算出校表数据，写入计量芯片。

第五节

第五节：低压集抄系统

系统工作原理：集中器与主站之间通讯采用先进的GPRS/CDMA无线网路方式，保证数据通讯的快速性、安全性两种通讯模块可以互换具有良好的兼容性集中全性，两种通讯模块可以互换具有良好的兼容性。集中器与采集终端或载波电表之间的下行通信采用低压电力线载波方式或485通讯方式。同一个集中器管理的范围内，集中器可以对同一个信道范围内的采集终端和载波电能表（或485电能表）进行抄表和管理。一个采集终端可以管理一个或多个RS-485接口电能表的数据传输，从而保

管个或多个接电能表数据传输从保

证整个系统的兼容性。从系统的角度看，采集终端相当于虚拟了N个RS-485的电能表，系统抄读采集终端中的数于虚拟了N个RS-485的电能表系统抄读采集终端中的数据相当于直接抄读系统中RS-485电能表。