电能计量基础及新技术(第二版)》-吴安岚第4章.ppt

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1、电子式电能表电子式电能表第第4章章一、电子式电能表发展历史一、电子式电能表发展历史 20世纪世纪40年代诞生年代诞生120世纪世纪80年代末、年代末、90年代初，飞跃发展年代初，飞跃发展22005年，大规模批量生产年，大规模批量生产3二、电子式电能表的分类二、电子式电能表的分类按功能按功能按原理按原理分分类类 按规格按规格按接入方式按接入方式l经互感器接入式经互感器接入式l直接接入式直接接入式l有功有功l无功无功l有无功组合有无功组合l有功复费率有功复费率l最大需量最大需量l多功能多功能l模拟乘法器型模拟乘法器型l数字乘法器型数字乘法器型l单相电子式电能表单相电子式电能表 l三相三线电子式电能

2、表三相三线电子式电能表l三相四线电子式电能表三相四线电子式电能表三、电子式电能表的特点三、电子式电能表的特点准确度等级高且误差稳定准确度等级高且误差稳定起动电流小且误差曲线平整起动电流小且误差曲线平整3 频率响应范围宽频率响应范围宽4 受外磁场影响小受外磁场影响小15 功能强大功能强大12电子式电能表的特点电子式电能表的特点 过载能力大过载能力大6 防窃电能力强防窃电能力强7强大的事件记录功能强大的事件记录功能8 便于安装使用便于安装使用9四、两种电能表的性能比较四、两种电能表的性能比较类别类别感感应应式式电电能表能表电电子式子式电电能表能表准确度（准确度（级级）0.53.00.011.0频频

3、率范率范围围（Hz）4555402000启启动电动电流流0.003 0.001 外磁外磁场场影响影响大大小小安装要求安装要求严严格格不太不太严严格格过载过载能力能力4倍倍610倍倍功耗功耗大大小小电电磁兼容性磁兼容性好好一般一般日常日常维护维护简单简单较较复复杂杂功能功能单单一一完善、可完善、可扩扩展展五、电子式电能表的构成五、电子式电能表的构成电源部分电源部分 测量部分测量部分12显示部分显示部分3 管理部分管理部分4 接口部分接口部分15 外壳及接线端钮外壳及接线端钮6电子式电能表的构成电子式电能表的构成三相电子式多功能电能表结构框图三相电子式多功能电能表结构框图 六、电子式电能表测量原理

4、六、电子式电能表测量原理原理概述 p(t)=u(t)i(t)为功率曲线，而有功电能W(t)为功率曲线与横轴t所包围的面积（阴影部分）之和。电子式电能表测量原理电子式电能表测量原理测量步骤1、时分割乘法器时分割乘法器原理原理-脉冲调宽脉冲调宽u1u2时，电平比较器的输出u3为低电平，控制S1、S2分别接+UN、+uy时分割乘法器时分割乘法器原理原理-脉冲调幅脉冲调幅纯电阻元件时分割乘法器波形图纯电阻元件时分割乘法器波形图纯电感元件时分割乘法器波形图纯电感元件时分割乘法器波形图2、数字乘法器原理数字乘法器原理框框图图逐次逼近逐次逼近A/D转换器原理框图转换器原理框图3、电压频率转换器原理、电压频率

5、转换器原理4、分频计数器、分频计数器 分频分频-就是使输出信号的频率分为输入信号频率的整数就是使输出信号的频率分为输入信号频率的整数分之一。如五个脉冲合为一个，那么每个脉冲代表的电能值就增分之一。如五个脉冲合为一个，那么每个脉冲代表的电能值就增加了加了。(频率下降了频率下降了)计数计数-就是对输入的频率信号累计脉冲个数。就是对输入的频率信号累计脉冲个数。七、电子式电能表的功能七、电子式电能表的功能 1、电能计量功能、电能计量功能：输入、输出有功计量；输入、输出无功计量；输入、输出有功计量；输入、输出无功计量；四象限无功计量；视在电能计量等，还根据用户四象限无功计量；视在电能计量等，还根据用户要

6、求可以计量组合无功（如要求可以计量组合无功（如象限无功与象限无功与象限象限无功绝对值相加，无功绝对值相加，象限无功与象限无功与象限无功绝对象限无功绝对值相加等）。值相加等）。有功、无功方向以及四象限无功示意图有功、无功方向以及四象限无功示意图乙地（假设为负载方）乙地（假设为负载方）的电流电压相量图的电流电压相量图有功、无功方向有功、无功方向 2、分时计、分时计费费功能功能 将一天分成若干时间段，给每段时间规将一天分成若干时间段，给每段时间规定其费率特征：尖峰、峰、平、谷。按照费定其费率特征：尖峰、峰、平、谷。按照费率特征分别累计电量，即得到电能的分时计率特征分别累计电量，即得到电能的分时计量。

7、如果规定不同的费率就起到了调节用电量。如果规定不同的费率就起到了调节用电量从而达到削峰填谷、平衡负荷的作用，使量从而达到削峰填谷、平衡负荷的作用，使发电机及供电网发挥最大的功效。发电机及供电网发挥最大的功效。为了准确进行分时计费，要求表计内部为了准确进行分时计费，要求表计内部时钟精度较高：日计时误差小于时钟精度较高：日计时误差小于.秒，而秒，而时段切换误差小于时段切换误差小于5秒。秒。最大需量最大需量-用户在一个抄表期内每用户在一个抄表期内每15分钟平均功分钟平均功率的最大值。率的最大值。计量方法计量方法-每个滑差步进时间到时，计算截止到每个滑差步进时间到时，计算截止到当前时刻的一个需量周期的

8、平均功率，并且与最大值当前时刻的一个需量周期的平均功率，并且与最大值进行比较，如果大于最大值，将其记录为最大需量。进行比较，如果大于最大值，将其记录为最大需量。3、最大需量记录功能最大需量记录功能4、监控功能、监控功能 功率监控：设定功率上限，当电能表计量的功率超功率监控：设定功率上限，当电能表计量的功率超过上限时报警，如果连续超限将跳闸。过上限时报警，如果连续超限将跳闸。断相监测：当电能表检测到某相电压小于给定电压断相监测：当电能表检测到某相电压小于给定电压下限时，表明发生故障，电能表将给出断相报警，并记录下限时，表明发生故障，电能表将给出断相报警，并记录发生时间、发生累计次数、发生累计时间

9、。发生时间、发生累计次数、发生累计时间。过流监测：当电能表检测到电流大于给定上限时，过流监测：当电能表检测到电流大于给定上限时，电能表给出过流报警，并记录发生时刻、发生次数、发生电能表给出过流报警，并记录发生时刻、发生次数、发生累计时间。累计时间。失流监测：当电流发生较严重不平衡达到某一比例失流监测：当电流发生较严重不平衡达到某一比例时，电能表判断为失流，并记录累计时间以及发生时刻，时，电能表判断为失流，并记录累计时间以及发生时刻，为故障分析做参考。为故障分析做参考。5、监测功能监测功能 电子式电能表可以测量各相瞬时电压、电子式电能表可以测量各相瞬时电压、电流、有功功率、无功功率、电网频率、各

10、电流、有功功率、无功功率、电网频率、各相功率因数、视在功率等，测量准确度一般相功率因数、视在功率等，测量准确度一般可以达到可以达到0.2、0.5级。高档表还可以分析谐级。高档表还可以分析谐波含量和相角等，这些功能可以用于用电监波含量和相角等，这些功能可以用于用电监测与判断，如安装表计时观察电能表上显示测与判断，如安装表计时观察电能表上显示的电压、电流、功率等以判断接线是否正确，的电压、电流、功率等以判断接线是否正确，电能表工作是否正常。电能表工作是否正常。6、事件记录功能事件记录功能 电子式电能表可以记录多种事件的发生时间及当时的电子式电能表可以记录多种事件的发生时间及当时的状态，以便进行故障

11、分析和判断。这些事件有：电能表上状态，以便进行故障分析和判断。这些事件有：电能表上电、电能表掉电、清零、设置参数、最大需量清零、断相、电、电能表掉电、清零、设置参数、最大需量清零、断相、失压、过流、失流、功率超限、自检出错等。失压、过流、失流、功率超限、自检出错等。三相四线电子式电能表一般记录三相四线电子式电能表一般记录A、B、C、AB、AC、BC、ABC共共7种失压事件种失压事件。三相三线表记录三相三线表记录A、B、C、AC共共4种失压事件。种失压事件。失压判断起始条件：电压小于额定电压的失压判断起始条件：电压小于额定电压的78%2V，同时电流大于额定电流的同时电流大于额定电流的5（一般为（

12、一般为30mA）时。）时。失压判断结束条件：电压回升大于额定电压的失压判断结束条件：电压回升大于额定电压的85%。7、预付费功能预付费功能 预付费功能是通过用户自行持预付费功能是通过用户自行持IC卡到售电点卡到售电点购电，然后输入到电表中，电能表按设定的费率购电，然后输入到电表中，电能表按设定的费率自动进行扣费。当剩余电费小于设定限额时，报自动进行扣费。当剩余电费小于设定限额时，报警提示用户去购电；当剩余电费小于警提示用户去购电；当剩余电费小于0后，电能表后，电能表自动跳闸，切断用户供电线路。用户购电的介质自动跳闸，切断用户供电线路。用户购电的介质为为IC卡。在设计预付费电表时，要考虑数据的安

13、卡。在设计预付费电表时，要考虑数据的安全性，一般全性，一般IC卡中均采用加密技术，以防止非法卡中均采用加密技术，以防止非法修改数据。修改数据。8、通信功能通信功能：电子式电能表一般都具电子式电能表一般都具有通信接口，用于与其它设备进行数据交换、有通信接口，用于与其它设备进行数据交换、抄表、设置表计参数等，常用的有：远红外抄表、设置表计参数等，常用的有：远红外数字通信接口、数字通信接口、RS485通信接口等。通信接口等。9、自检功能自检功能：电能表内部的时钟芯片、电能表内部的时钟芯片、存储器（包含数据存储器和程序存储器）、存储器（包含数据存储器和程序存储器）、显示器等各个部件都有可能会损坏，在损

14、坏显示器等各个部件都有可能会损坏，在损坏后，电能表会及时发出信号（显示报警或声后，电能表会及时发出信号（显示报警或声光报警）以提示用户尽快处理。光报警）以提示用户尽快处理。10、电压合格率记录电压合格率记录 在电能表中设定电压考核范围和电压合格在电能表中设定电压考核范围和电压合格范围，当实际电压在考核范围之内时，记录总运范围，当实际电压在考核范围之内时，记录总运行时间，当实际电压在合格范围之外时，记录超行时间，当实际电压在合格范围之外时，记录超上限或低于下限累计时间，并且记录在超上限时上限或低于下限累计时间，并且记录在超上限时的最大电压和发生时刻以及低于下限时的最小电的最大电压和发生时刻以及低

15、于下限时的最小电压和发生时刻。压和发生时刻。电压合格率电压合格时间电压合格率电压合格时间/电压运行时间电压运行时间11、电量冻结数据的记录与分析电量冻结数据的记录与分析 电子式电能表在投入运行后，可以用多电子式电能表在投入运行后，可以用多种形式自动冻结一些电量数据，方便用户种形式自动冻结一些电量数据，方便用户追溯历史数据，进行历史结算电量，分析追溯历史数据，进行历史结算电量，分析历史现场情况等。电量冻结的方法有以下历史现场情况等。电量冻结的方法有以下3种：种：按时间间隔定时记录负荷曲线数据；按时间间隔定时记录负荷曲线数据；结算结算“月月”历史电量；历史电量；通过通讯发送冻结电量命令冻结电量。通过通讯发送冻结电量命令冻结电量。