6.3 数字化电能计量
电能计量技术在智能电网中的应用研究
电能计量技术在智能电网中的应用研究随着科技的不断进步，智能电网作为能源供应和管理的新模式，正逐渐走进人们的生活。
在智能电网中，电能计量技术起着至关重要的作用。
本文将对电能计量技术在智能电网中的应用进行研究，并探讨其在能源管理、供需平衡、数据监测和用户服务等方面的价值。
一、电能计量技术在智能电网中的概述智能电网是指通过先进的通信和信息技术，将供电系统与用户之间形成一个互动、智能化的系统。
而电能计量技术是智能电网中的核心技术之一，主要用于对电能进行准确测量和数据传输。
传统电能计量技术主要依靠电能表进行直接测量，但在智能电网中，需要借助先进的计算机技术和监控系统来实现数据的采集、传输和分析。
二、能源管理中的电能计量技术在智能电网中，电能计量技术在能源管理中起着关键的作用。
通过电能计量技术，能够实现对不同用户的用电情况进行全面监测和分析，为供电企业提供准确的用电信息，以便做出合理的能源调配和供需平衡。
例如，智能电网中的电能计量系统可以实时获取用户的用电量、耗能情况等数据，并通过数据分析和预测模型，提前预警供电系统的潜在风险，从而减少能源浪费和用电成本。
三、供需平衡中的电能计量技术供需平衡是智能电网运营中最重要的任务之一。
电能计量技术能够帮助供电企业准确测量用户的用电量和用电模式，为供电系统的运行管理提供有力的数据支持。
通过电能计量技术，智能电网可以实时掌握用户的能源需求情况，并根据用户的用电情况进行智能调控。
例如，在用电需求高峰时段，智能电网可以通过电能计量技术对不同用户进行负荷管理，以保持供电系统的平衡和稳定。
四、数据监测中的电能计量技术智能电网中的数据监测是对电能计量技术的重要应用之一。
通过电能计量技术，可以实时监测电网中的电能流动情况、电能质量等数据，并对这些数据进行采集和传输。
数据监测可以帮助智能电网及时发现电网中的故障和问题，从而提高电网的安全性和可靠性。
例如，电能计量技术可以实时监测电能输送的质量和效率，及时报警并排查可能的损耗或泄漏问题。
电能计量设备分类及计量办法
电能计量设备分类及计量办法电能表是电力公司中运用遍及的电测外表。
运用上分为：广阔用电户运用和电业有些自身运用。
自全国首要城市（城镇）推行遍及一户一表及大有些乡村电网通过改造后，电能表的具有量直线上升。
电能表（以下称电表）不相同于别的电测外表，是《计量法》规则的强行检定交易结算的计量用具。
跟着中国电力工作的翻开，电业有些自身的首要经济方针如发电量、供电量、售电量、线损等电能计量设备（以下称计量设备），也日益增多。
设备分类现行有关规程规则，作业中的计量设备按其所计量电能多少和计量目标的首要性分为5类。
I类：月均匀用电量500万kW及以上或受电变压器容量为10MVA以上的高压计费用户；200MW及以上的发电机（发电量）、跨省（市）高压电网运营公司之间的互馈电量沟通点，省级电网运营与市（县）供电公司的供电关口计电量点的计量设备。
II类：月均匀用电量100万kW及以上或受电变压器容量为2MVA及以上高压计费用户，100MW及以上发电机（发电量）供电公司之间的电量沟通点的计量设备。
III类：月均匀用电量20万kW及以上或受电变压器容量315kVA及以上计费用户，100MW以上发电机(发电量)、发电厂(大型变电所)厂用电、所用电和供电公司内部用于承揽查核的计量点，查核有功电量平衡的lookv及以上的送电线路计量设备。
IV类:用电负荷容量为315RVA以下的计费用户，发供电公司内部经济方针剖析，查核用的计量设备。
V类：单相供电的电力用户计费用的计量设备(住所小区照明用电)。
计量办法中国如今高压输电的电压等级分为500(330)、220和HOkVo配备给大用户的电压等级为120、35、10kV,配备给广阔中小用户(居民照明)的电压为三相四线380、220V,独户居民照明用电为单相220V o供电局对各种用户计量办法有3种：(1)高压供电，高压侧计量(简称高供高计)指中国城乡遍及运用的国家电压规范10kV及以上的高压供电体系，须经高压电压互感器(PT)、高压电流互感器(CT)计时。
电能计量的误差分析
电能计量的误差分析摘要：在电力系统中，电表是电力公司运行的主要计量工具，电表的准确性直接影响到用电的社会效益和经济效益，关系到可靠性和公正性。
能源公司和客户。
因此，减少计量装置的误差，提高能源公司的社会经济效益，对公司的发展和声誉至关重要。
文章首先对电力系统中电能计量装置测量误差的产生原因进行了讨论和分析，提出了降低电能计量装置误差的有效方法。
关键词：电表；错误原因；有效措施1电能计量误差产生的原因分析1.1外部温度影响在电能计量工作当中，由于受到系统外部环境的温度、电流大小、电压大小等因素的影响，经常会造成电能计量误差问题，通过对电能表的计量误差问题的研究和分析，可以看出当电能表在工作过程中所处的环境温度出现突变问题时，经常会影响到电能表计数的准确度，同时当电能表内部的电流和外接线路电流之间出现误差情况下，电能表的计量数据也会出现一定的偏差，直接造成了电压不良波动问题，这种误差问题和电流误差问题表现形式基本相同，只要电能表当中的电压和外部线路的电压产生差异，很容易会造成电能表的滑轮转动产生误差，进而造成了电能表的计量数据不准确，形成了电能计量数据偏差。
1.2电能表误差电能表误差可以分为两类：一类是基本误差，即由于电能表本身的结构问题产生的误差;另一类是附加误差，是指由于外界环境或条件引起的电能表计量误差。
电能表基本误差通常是由于电能表选用不当造成的，用户应当根据有关规定，并结合实际情况，选择合适的电能表，以避免产生电能表基本误差。
此外，电压、频率、环境温度的变化，电压波形畸变的影响，运行不稳定，相序改变，三相电压不对称，负载不平衡等，都会使电能表产生附加误差。
2电力系统中有功电能的计算与误差分析2.1电力系统中有功电能的计算方法在电力系统中，对电能资源中有功电能资源主要是通过要计算时间内有功电能资源的平均有功功率以及对电能资源有功功率的计量时间两个影响因素进行计算的。
对某一段时间内的有功电能计算公式为：W=T×P。
智慧电能计量管理系统设计方案
智慧电能计量管理系统设计方案智慧电能计量管理系统是一种集成了智能化、自动化和信息化技术的电能计量管理系统。
通过智能电表、数据采集设备、数据传输网络和计量数据管理系统等组成部分实现电能计量数据的采集、传输和管理。
本文将针对智慧电能计量管理系统的设计方案进行详细阐述。
一、系统需求分析智慧电能计量管理系统的设计方案应满足以下需求：1.实时监测功能：通过智能电表对电能消耗进行实时监测，及时了解用电情况，减少电能浪费；2.计量数据采集功能：通过数据采集设备收集智能电表的计量数据，并将数据传输至计量数据管理系统；3.数据传输和存储功能：通过数据传输网络实现计量数据的传输，并将数据存储至计量数据管理系统中；4.计量数据管理功能：对采集到的计量数据进行管理、分析和应用，为用户提供各种统计报表和数据查询功能；5.远程控制功能：通过计量数据管理系统实现对智能电表的远程监控和控制，提高用电效率；6.安全性能：保护计量数据的隐私安全，确保系统运行的稳定性和可靠性。
二、系统设计方案1.硬件架构设计智慧电能计量管理系统的硬件架构主要包括智能电表、数据采集设备、数据传输网络和计量数据管理系统等。
（1）智能电表：选择具有高精度和稳定性能的智能电表，支持远程通讯功能，能够实时监测和记录电能消耗数据。
（2）数据采集设备：选用性能稳定可靠的数据采集设备，负责收集智能电表的计量数据，并将数据传输至计量数据管理系统。
（3）数据传输网络：采用安全可靠的网络通讯技术，建立数据传输网络，确保计量数据的实时传输和存储。
（4）计量数据管理系统：设计和开发一套功能完善、易用性高的计量数据管理系统，用于对采集到的计量数据进行管理、分析和应用。
2.软件系统设计智慧电能计量管理系统的软件系统主要包括数据采集软件、数据传输软件和计量数据管理软件等。
（1）数据采集软件：与数据采集设备配套的软件，负责对智能电表的计量数据进行采集和处理，将数据传输至数据传输软件。
PD19系列多功能电力仪表用户手册+A1
5.4 输入信号设置..................................................................................20 5.5 需量设置 .........................................................................................21 5.6 继电器输出设置..............................................................................22 5.7 模拟量输出设置..............................................................................23 5.8 通信设置 .........................................................................................24 六、常见问题及解决办法 .........................................................................25 6.1 通信 .................................................................................................25 6.2 测量不准确 ......................................................................................25 6.3 电能计量不准确...............................................................................26 6.4 仪表不亮 .........................................................................................26 6.5 其它异常情况...................................................................................26 七、技术规格 .............................................................................................26
数字化电能计量
数字化电能计量1. 引言数字化电能计量是指利用数字信号处理技术将电能数据转化为数字信号，并通过计算机进行采集、传输和处理的一种电能计量方式。
它采用了先进的计算机技术和通信技术，具有精度高、稳定性好、数据传输便捷等优点，逐渐取代了传统的模拟式电能计量方式，成为现代电能计量的重要发展方向。
2. 数字化电能计量的原理传统的电表是通过机械转动的电能表盘来直接测量电能的，而数字化电能计量则是通过将电流、电压信号转化为数字信号，并通过计算机进行处理来获得电能的测量结果。
其主要原理如下：•电流、电压信号采样：利用采样器将电流、电压信号转化为数字信号，常见的采样频率为每秒采集数百个样本点。
•数字信号处理：采样到的信号通过数字信号处理器进行滤波、去噪、降噪等处理，以提高信号质量和精度。
•电能计算：根据采样到的电流、电压信号，结合电能计算算法，通过计算机进行电能计算和积分操作，得到电能的累积值。
•数据存储与传输：将计算得到的电能数据存储在存储介质中，并可以通过网络进行远程传输和监测。
3. 数字化电能计量的优点数字化电能计量相比传统的模拟式电能计量有以下优点：•精度高：数字化电能计量采用了先进的数字信号处理技术，可以减小测量误差，提高精度。
•稳定性好：数字化电能计量器件采用了先进的微电子技术，具有抗干扰能力强、工作稳定可靠的特点。
•数据传输便捷：数字化电能计量器件可以通过网络进行数据传输，实现智能化管理和遥测功能，方便数据的监测和管理。
•数据统计分析：数字化电能计量器件可以将测量数据传输至计算机，进行数据分析、统计和报表生成等操作，为电能系统的管理和优化提供参考依据。
4. 数字化电能计量的应用数字化电能计量已广泛应用于电力系统、工业用电以及楼宇智能化管理等领域。
其应用主要包括以下几个方面：•电力系统计量：数字化电能计量器件可用于电力系统的输电、配电、变电等环节的电能计量，为电力系统的安全运行提供可靠的数据支持。
•工业用电计量：数字化电能计量器件可用于工业生产线、大型机电设备等的电能计量，实现了对电能消耗进行实时监测和管理。
电气工程中电能计量技术的创新应用
电气工程中电能计量技术的创新应用在当今社会，电气工程领域的发展日新月异，电能作为一种重要的能源形式，其计量技术的准确性和可靠性对于电力系统的稳定运行、能源的合理利用以及用户的公平计费都具有至关重要的意义。
随着科技的不断进步，电能计量技术也在不断创新和发展，为电气工程带来了诸多新的应用和机遇。
电能计量技术是指对电能进行测量和计算的技术手段，其主要目的是准确获取电能的使用量，为电力生产、传输、分配和使用提供重要的数据支持。
传统的电能计量技术主要基于电磁感应原理，采用机械式电能表或电子式电能表进行计量。
然而，随着电力系统的规模不断扩大，用户对电能质量和计费精度的要求越来越高，传统的电能计量技术已经难以满足现代电气工程的需求。
为了适应电气工程的发展需求，电能计量技术在多个方面实现了创新。
首先，在传感器技术方面，新型的传感器如霍尔传感器、罗氏线圈传感器等逐渐取代了传统的电磁式传感器。
这些新型传感器具有更高的精度、更宽的测量范围和更好的线性度，能够更准确地测量电流和电压信号。
其次，在数据处理和通信技术方面，电能计量装置逐渐实现了数字化和智能化。
数字化电能表能够对采集到的电能数据进行高速处理和分析，通过先进的算法提高计量精度，并能够实时监测电能质量参数如谐波、电压波动等。
同时，智能化的电能计量装置具备了通信功能，可以将计量数据实时传输到电力监控系统，实现远程抄表、远程监测和控制，大大提高了电力系统的管理效率。
再者，在多能源计量和综合能源管理方面，电能计量技术也有了新的突破。
随着分布式能源如太阳能、风能等的广泛应用，电能计量不再局限于单一的电能计量，还需要对其他能源形式进行计量和转换。
多能源计量系统能够同时计量电能、热能、气能等多种能源，并通过能量转换和综合分析，为能源的优化配置和综合利用提供数据支持。
在实际应用中，电能计量技术的创新为电气工程带来了显著的效益。
在电力生产环节，精确的电能计量有助于优化发电设备的运行效率，提高能源利用率，降低生产成本。
电能计量基本知识PPT课件
电流互感器铭牌型号含义
字母排列次序
型号含义
l
L——电流互感器
D——单匝式
F——多匝式
2
M——母线式
Q——线圈式
R——装入式
Ａ——穿墙式
Q——支柱式
C——瓷绝缘的 G——干式
3
K——塑料外壳式 Ｗ——户外式
Z——饶注式
4
B——有保护级 Ｄ——差动保护用
第二章 电能表的结构和工作原理
目前，常用的单相电能表，都是感应式三 磁通型积算式仪表。尽管单相电能表的型号不 同，但其基本结构是相似的，都由测量机构 (驱动元件、转动元件、制动元件、上轴承、 下轴承、计度器)和辅助部件(基架、底座、外 壳、端钮盒和铭牌)组成。
第二节 单相电能表的工作原理
一、转盘转动原理与驱动力矩表达式 由电工原理得知，载流导体在磁场内受到的
电磁力F与载流导体中的电流i和磁场中的磁通量 φ的乘积成正比，可用式F=KLiφ 表示 式中KL——比例系数。
电压线圈
电压铁芯
电流线圈
回磁极
转盘 电流铁芯
第三节 感应式三相电能表的结构
三相电能表和单相电能表的区别是每个三 相表都有两组或三组驱动元件，它们形成的电 磁力作用于同一个转动元件上，并由一个计度 器显示三相消耗电能，所有部件组装在同一表 壳内。所以，三相电能表具有单相电能表的一 切基本性能。由于三组电能表每组驱动元件之 间存在着相互影响，因此它们的性能也有其特 殊性。
第二节 电能计量装置的分类及铭牌标志
一、电能表的分类 我国目前电能表的分类情况大致如下： (1)电能表按照结构原理来分，有感应式、 电子式和感应电子式三种； (2)电能表按所测的电源来分，有直流式和 交流式两种； (3)电能表按所测的电能来分，有有功和无 功两种； (4)电能表按接入线路的方式来分，有直接 接入式、经互感器接入式和经万用互感器接入 式三种；
iMeter 8 高端智能电表使用说明书_V2.0 _20130428
使用说明书 （V2.0）
（版权所有，翻版必究）
iMeter 8 高端智能电表使用说明书 版本 V2.0
危险和警告 本设备只能由专业人士进行安装，对于因不遵守本手册的说明所引起 的故障，厂家将不承担任何责任。
触电、燃烧或爆炸的危险 设备只能由取得资格的工作人员才能进行安装和维护。 对设备进行任何操作前，应隔离电压输入和电源供应，并且短路所
2 技术指标 ................................................................................................................................................. 5 2.1 工作环境 ....................................................................................................................................5 2.2 工作电源 ....................................................................................................................................5 2.3 电压输入回路 .............................................................................................................................5 2.4 电流输入回路 .............................................................................................................................5 2.5 开关量输入 .................................................................................................................................5 2.6 开关量输出 .................................................................................................................................6 2.7 通信接口 ....................................................................................................................................6 2.8 精度指标 ....................................................................................................................................6 2.9 电气绝缘性能 .............................................................................................................................7 2.10 机械性能 ....................................................................................................................................7 2.11 电磁兼容性能 .............................................................................................................................7
电能计量知识基础
电能计量知识基础目录1. 电能计量基础概述 (2)1.1 电能计量的重要性 (3)1.2 电能计量的发展历程 (4)1.3 电能计量的目的和作用 (6)2. 电能计量原理 (6)2.1 电能的定义和单位 (7)2.2 电能计量的基本原理 (9)2.3 电能计量系统的组成 (10)2.4 电能计量器件与技术 (11)3. 电能计量设备 (13)3.1 电能表的分类与选择 (14)3.2 智能电能表的特点与发展 (16)3.3 电能计量设备的安装与调试 (17)3.4 电能计量设备的检测与校验 (18)4. 电能计量标准与规程 (20)4.1 电能计量标准的定义与应用 (21)4.2 国际电能计量标准 (22)4.3 国家电能计量规程 (24)4.4 电能计量设备的技术要求 (25)5. 电能计量系统的设计与运行 (26)5.1 电能计量系统设计原则 (27)5.2 电能计量系统的配置与优化 (29)5.3 电能计量系统的运行与维护 (31)5.4 电能计量系统的故障处理 (32)6. 电能计量数据分析与应用 (33)6.1 电能计量数据的收集与存储 (35)6.2 电能计量数据分析的方法 (36)6.3 电能计量数据的应用案例 (37)6.4 电能计量决策支持系统 (39)7. 电能计量法律与规范 (39)7.1 电能计量的法律法规框架 (41)7.2 电能计量违规行为与处罚 (42)7.3 电能计量国际合作与交流 (43)7.4 电能计量的未来发展趋势 (45)1. 电能计量基础概述电能计量是指通过电动机、电热器、非线性负载等电工设备在单位时间内消耗并转换成其他形式的电量计量。
它不仅体现了电能供应与分配的效率、公平性以及可控性，而且也是电力企业和用户之间交易电能的基本手段。
电能计量的核心是电能表，这是一种通过集成感应线圈、永磁体及机械计数器等元件构成的仪器。
当电流通过电能表中的线圈时，线圈产生的磁场会引起表盘内部磁链变化，因此会激励机械指示器产生旋转动作，通过传动齿轮将转速放大并最终驱动计数器进行累计。
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电气与电子测量技术
数字化电能计量技术▪
典型的数字化电能计量装置——智能电表
智能电表
普遍采用了数字电能计量AFE芯片
AFE与MCU相结合，可方便实现下述基本功能
分时电能计量双向电能计量
适应分布式绿色
能源接入
远程抄表
无线，电力载波
防窃电
自检测
自校验
生产数字电能计量AFE芯片的厂家有：ADI，TI，MAXIM，IDT，Cirrus logic，锐能微等注：AFE——Analog Frontier End 模拟前端
智能电表的技术规范
⏹接线规格上可分为：单相制；三相三线制；三相四线制
⏹电流规格有：3×5(20)A；3×10(40) A；3×20(80)A等
目前电能表的电流规格大多设计成宽负荷，例如3×10(40)A，其中10表示标定电流，(40)表示最大额定电流。
最大额定电流为标定电流的4倍。
⏹准确度等级
☐有功功率：0.2S级0.5S级0.5级 1.0级2.0级
☐无功功率：0.5级 1.0级 2.0级
⏹S级电能表：与非S级电能表的主要区别在于对轻载计量准确度要求不同。
非S级电能表在5%标定电流以下没有误差要求，而S级电能表在1%标定电流即有误差要求。
典型电能计量AFE芯片介绍ADE9078
⏹基本测量功能
1.总有功/无功/视在功率
2.基波有功/无功功率
3.电流电压有效值测量
4.功率因数测量
5.分相频率测量
6.相角测量
⏹目标应用
1.国网三相0.2S/0.5S/1.0级电表
2.大动态三相表
3.终端、集中器⏹主要特性
1.全新设计ADC, SNR=95dB
2.10000:1动态范围
3.满足IEC 0.2S级要求
4.三种功耗模式，正常模式<10mA
5.SPI接口，最大10MHz
6.内建8K 字节波形缓冲区
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I1I1
I2ADE9078
ADE9078
ADE电能计量AFE的电流输入电流互感器
测量一次电流
罗氏线圈
测量一次电流
抗混叠滤波器
ADE电能计量AFE 三相电压输入
电压电流有效值的计算
RMS 值的计算的纯硬件实现
先将输入信号平方，再通过LPF 滤除交流成分后开根号，即获得了信号的RMS 值
ADE9078RMS
值硬件计算的实现原理
偏移量补偿寄存器
有功功率的计算的纯硬件实现
对应相的电压和电流相乘，再通过LPF 滤除交流成分，即获得了该相的有功功率P
有功功率的计算
采用电能计量AFE 测量有功功率
电能计量
AFE
L N
S-D 型 ADC
差分放大
差分放大
S-D 型 ADC
HPF
HPF
数字乘法器
LPF
P(t)
CT
R1
R2
2*R
无功功率的计算
无功功率的计算的纯硬件实现
移相90度的电流和对应相的电压相乘，再通过LPF滤除交流成分，即获得了该相的无功功率Q
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ADI
电能计量芯片系列
ADE9000/9078基本误差
< 0.1%
AD78xx系列电能计量芯片
ADE7854A ADE7858A ADE7868A ADE7878A ADC精度24bit Σ-D24bit Σ-D24bit Σ-D24bit Σ-D
三相接线方式三相三线/四线三相三线/四线三相三线/四线三相三线/四线测量总有功是是是是
测量总无功否是是是
测量基波有功/无功否否否是
波形数据寄存器可读可读可读可读
电流传感器CT或
Rogowski线圈
CT或
Rogowski线圈
CT或
Rogowski线圈
CT或
Rogowski线圈
测量中线电流否否否是
校正功能RMS;相位;增益RMS;相位;增益RMS;相位;增益RMS;相位;增益通讯接口SPI，I，HSDC SPI，I，HSDC SPI，I，HSDC SPI，I，HSDC Tamper检测无无有有
Tamper检测及防窃电
TAMPER是指三相四线制的中线断线，相电压无法检测，但线电流仍然处于正常范围内的一种工作方式，也是一种可能的窃电方式。
此时，由于没有输入电压，计算电能时，
ADE7868/7878用系统额定电压计算电能。
ADE7878A处于TAMPER方式下采用电池供电保持电能计量；
智能电表的参考设计方案
三相电
流输入
抗混叠
滤波器
抗混叠滤波器
三相电压输入通道
MCU
SPI
AFE电能计量芯片
只是完成了瞬时功
率的测量，而电能
计量指的是长期的
用电量的计量，同
时,智能电表还需具
备分时计量的功能，
所以还需要一片
MCU来统计不同时
段的用电量数据。
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谢谢！。