電能表的選型及其選用

【摘要】本文在分析感應(yīng)式電能表存在問題的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)論述了全電子式電能表的特點(diǎn)、類型、功能及其合理選用。著重指出，以全電子式電能表取代感應(yīng)式電能表已勢(shì)在必行，而集中式多用戶全電子式電能表也符合我國(guó)國(guó)情，具有很好的發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】電能表；選型；選用

電能表、水表、燃?xì)獗砟酥僚瘹獗硪焉钊氲角Ъ胰f戶，而電能表應(yīng)用得最廣、最早。目前我國(guó)生產(chǎn)電能表的廠家約有600多家，年產(chǎn)量約1億萬臺(tái)以上，其中60%左右為感應(yīng)式電能表。感應(yīng)式電能表已有100多年的歷史，在長(zhǎng)期的應(yīng)用中已暴露出一些突出的問題，不能適應(yīng)電力企業(yè)發(fā)展的需求。而全電子式電能表由于它具有感應(yīng)式電能表無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，近幾年來發(fā)展非常迅速。用全電子式電能表取代感應(yīng)式電能表是發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1、感應(yīng)式電能表

盡管感應(yīng)式電能表的應(yīng)用最廣、最早，目前運(yùn)行的數(shù)量巨大，但它存在著一些突出的問題：

1）合格率低，超差嚴(yán)重：國(guó)家電網(wǎng)公司曾對(duì)在用的電能表進(jìn)行了抽查，抽查的結(jié)果是：運(yùn)行一年、二年、三年、四年和五年的電能表中，超差分別為31.1%、41%、44.1%、42.9%和53.5%。這就是說，用了五年的表，將有50%以上不合格，為此，有關(guān)部門不得不做出規(guī)定，要求感應(yīng)式電能表定期輪換，鼓勵(lì)企業(yè)科技創(chuàng)新，研究開發(fā)推廣使用性能可靠的長(zhǎng)壽命的電能表。

2）偷竊電現(xiàn)象嚴(yán)重：感應(yīng)式電能表由于電流、電壓接線端子外露，很容易采用改接線或倒表手段進(jìn)行偷竊電，這是包括我國(guó)在內(nèi)的發(fā)展中國(guó)家普遍存在的嚴(yán)重問題。在我國(guó)一些地區(qū)或單位，偷漏電量競(jìng)超過了總用電量的30%，其經(jīng)濟(jì)損失非常嚴(yán)重，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年因竊電而造成的電費(fèi)損失超過50億。

3）抄表方式單一落后：感應(yīng)式電能表采用的是人工登門手工抄表，隨著電能表的數(shù)量增加，抄表、核算的工作量越來越大。抄表人員要走家串戶上樓、下樓，極不方便，這與現(xiàn)代化用電管理極不適應(yīng)。目前市場(chǎng)上，有將感應(yīng)式電能表配以光電脈沖轉(zhuǎn)換裝置，稱之為機(jī)電式電能表，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表，但其測(cè)量原理還是感應(yīng)式，其準(zhǔn)確度仍難以提高。

2、全電子式電能表

全電子式電能表是通過對(duì)用戶供電電壓和電流實(shí)時(shí)采樣，采用專用的電能表集成電路，對(duì)采樣電壓和電流信號(hào)進(jìn)行處理并相乘轉(zhuǎn)換成與電能成正比的脈沖輸出顯示。由于它具有感應(yīng)式電能表無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，近幾年來發(fā)展非常迅速。以下就全電子式電能表的特點(diǎn)、類型及其合理選用給予介紹[1]。

（1）兩種采樣方式的全電子式電能表比較

當(dāng)前電子式電能表對(duì)用戶用電采樣方式主要有兩種形式。一種是用互感器采樣，另一種為直接采樣。采用互感器采樣即利用電壓互感器和電流互感器分別來采集用戶的電壓信號(hào)和電流信號(hào)；直接采樣則是用熱穩(wěn)定性高的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)來取得電壓信號(hào)，而用電阻溫度系數(shù)非常小的錳銅片進(jìn)行電流直接采樣。采用互感器采樣，在起動(dòng)電流、線性范圍、功耗和精度等指標(biāo)皆不如直接采樣，尤其是小電流時(shí)更為突出。

例如：額定電流為20A時(shí)，直接采樣的啟動(dòng)電流為20mA，互感器采樣的啟動(dòng)電流為40mA；又如：采用專用的錳銅片進(jìn)行直接電流采樣的全電子電能表誤差可調(diào)整到+0.5%，而采用電流互感器采樣，由于激磁電存在，若不采取補(bǔ)償措施，互感器本身誤差就可能超過5%。利用互感器采樣的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性較強(qiáng)，線路簡(jiǎn)單，成本低。

（2）電子式多費(fèi)率電能表

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下，根據(jù)用電的性質(zhì)不同、地區(qū)不同、時(shí)段不同等實(shí)行多種電價(jià)制已是理所當(dāng)然。要推行多種電價(jià)制，除國(guó)家要制定有關(guān)法規(guī)和準(zhǔn)則外，還必須要有相關(guān)的測(cè)量設(shè)備。所謂多費(fèi)率電能表也稱復(fù)費(fèi)率電能表或稱之為分時(shí)計(jì)量電能表。它是根據(jù)每天用電的峰、平、谷的實(shí)際情況，分時(shí)段地進(jìn)行計(jì)量，以作為分時(shí)電價(jià)結(jié)算的依據(jù)。分時(shí)段計(jì)費(fèi)的多費(fèi)率電能表早期主要用于工業(yè)用戶，隨著我國(guó)家庭用電量的不斷增加和我國(guó)電業(yè)市場(chǎng)的商品化改革，戶用復(fù)費(fèi)率表發(fā)展迅猛。國(guó)家修訂的多費(fèi)率電能表標(biāo)準(zhǔn)，即GB/T15284-2002《多費(fèi)率電能表特殊要求》與此相適應(yīng)的分時(shí)電能表的專用集成電路也相繼面世，這必將為多費(fèi)戶電能表的發(fā)展提供了更廣闊的前景。

（3）全電子式預(yù)付費(fèi)電能表

預(yù)付費(fèi)電能表發(fā)展已經(jīng)歷了投幣式、磁卡式、電卡式、IC卡式、謝頻式及網(wǎng)絡(luò)購電式等六個(gè)階段。當(dāng)今IC卡式預(yù)付費(fèi)電能表仍占據(jù)著市場(chǎng)的主流，它具有無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于戶用計(jì)量，目前，我公司也正在大力開展和推廣戶表工程中的IC卡式預(yù)付費(fèi)電能表應(yīng)用。但有關(guān)專家提出，由于IC卡表存在著一個(gè)面向用戶完全開放的插口，用戶可用多種方法攻擊IC卡而造成死機(jī)，數(shù)據(jù)混亂。此外由于受到成本限制，IC卡使用的密碼容量有限，而容易解密，甚至出現(xiàn)偽造，為此，本文著重介紹集中式多用戶全電子式電能表的特點(diǎn)和應(yīng)用前景，供大家探討。

所謂網(wǎng)絡(luò)購電式預(yù)付費(fèi)電能表，用戶到供電或物業(yè)管理部門去買電，而供電或物業(yè)管理部門采用遠(yuǎn)控或手持售電機(jī)，將購電量直接注入到用戶的電表內(nèi)，用戶表頭可顯示出購電數(shù)。當(dāng)顯示電量減到一定值時(shí)，可發(fā)出光（或聲）報(bào)警，提示用戶購電，否則，當(dāng)用完電時(shí)及時(shí)斷電。網(wǎng)絡(luò)購電預(yù)付式表不僅用于電能表，同時(shí)也可用于水、氣表等。據(jù)相關(guān)研究專家預(yù)測(cè)和分析，它完全可取代IC卡式表，且售價(jià)也將低于IC卡表，具有很好的市場(chǎng)前景。

3、集中式多用戶全電子式電能表

我國(guó)居民住宅或公寓多以樓房為主。一座樓一般含幾個(gè)單元，而每個(gè)單元少者一般近十戶、十幾戶，多者幾十戶。針對(duì)上述情況，為了便于抄表和用電管理，目前電力企業(yè)和一些物業(yè)管理部門將多個(gè)單塊表集中安裝在樓梯間，這樣簡(jiǎn)單的組合造成體積龐大、不美觀又不經(jīng)濟(jì)。設(shè)計(jì)一種體積小、功能全又經(jīng)濟(jì)的集中式多用戶全電子式電能表十分必要。

（1）集中式多用戶全電子電能表的結(jié)構(gòu)、原理[2]

集中式多用戶全電子電能表主要由每戶電能計(jì)量單元、單片機(jī)系統(tǒng)和輸出三個(gè)部分組成。

1）每戶電能計(jì)量單元：主要由電壓、電流采樣和專用電能表芯片（如bl0932b、ade7755等）構(gòu)成。它的任務(wù)是完成每個(gè)用戶的用電量累積、存儲(chǔ)，并同時(shí)將電量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖分別輸出或送入單片機(jī)處理。戶電能計(jì)量單元，集中安裝在一個(gè)印刷電路板上，其面積比一個(gè)紙煙盒還小，每戶一塊，每戶單獨(dú)計(jì)量，互不影響。

2）單片機(jī)系統(tǒng)：它是一個(gè)智能數(shù)據(jù)采集處理和控制單元。整個(gè)系統(tǒng)安裝在一個(gè)見方約200*80m2的印刷電路板上。它的任務(wù)是接收并存儲(chǔ)各用戶電量，經(jīng)處理后控制公用顯示器，定時(shí)、輪流顯示各戶用（或剩余）電量，控制對(duì)外通信，完成抄表或遠(yuǎn)控等工作。

3）輸出部分：主要包括公用顯示器和對(duì)外通信、控制接口等。公用顯示器輪流顯示每戶戶號(hào)和電量，可24小時(shí)連續(xù)工作，用戶隨時(shí)可查看各自的用量情況。不難看出，上述集中式多用戶電能表是集電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的高科技產(chǎn)品。它具有體積小、可容戶數(shù)多（一塊24戶集中式多用戶電能表其面積約為用單表簡(jiǎn)單集中安裝的1/3），同時(shí)又具有“一戶一表”的功能。

（2）技術(shù)指標(biāo)、功能及合理選用

集中式多用戶全電子式電能表的主要技術(shù)指標(biāo)和單塊全電子式電能表相當(dāng)，而功能比單表強(qiáng)，性能價(jià)格比高于單表，下面介紹幾點(diǎn)有關(guān)選用和使用的問題。

1）分路電能計(jì)量戶數(shù)：有兩種類型。一種是幾戶至幾十戶的表，這種表分嵌墻式（用于新建樓房）和外掛式（舊樓改造）兩種，一般是一個(gè)單元裝一塊，安裝在樓梯間；另一種是上百戶以上的多用戶柜式電能表，這類表專為學(xué)生公寓設(shè)計(jì)，根據(jù)當(dāng)前高校學(xué)生公寓用電管理要求，這類表除具有遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表、預(yù)付費(fèi)等功能外，它還可設(shè)計(jì)成具有負(fù)載任意限定和惡性負(fù)載識(shí)別能力。所謂惡性負(fù)載，是指電爐、電熱墊等一類帶隱患的用電器，對(duì)于這類用電器，電表能自動(dòng)斷電，以確保用電安全。

2）供電方式：有以下幾種，可按需選用。

①單相進(jìn)線——單相、多戶出線。

②三相四線制進(jìn)線——單相多戶出線，即每相可接多戶。要求每相所接戶數(shù)盡量相等。

③三相進(jìn)線——三相多戶出線，用戶三相用電設(shè)備。

④三相四線制進(jìn)線——單、三相混合出線，其中三相出線可接三相用電電器，如中央空調(diào)，而單相出線主要用于照明和單相供電的電器。目前，這類用戶逐漸增多，出線時(shí)要盡量考慮到三相負(fù)載平衡。

（3）價(jià)格

目前，市場(chǎng)上普通單相全電子式電能表（指只具有電能計(jì)量功能）額定電流在40安的，市場(chǎng)報(bào)價(jià)一般在80元左右；預(yù)付費(fèi)IC卡式全電子電能表的市場(chǎng)報(bào)價(jià)均在200元～300元之間。若考慮到外表殼和空氣開關(guān)（按六回路考慮），普通單相表的報(bào)價(jià)將近210元，而IC卡將近400元。有的高達(dá)每戶800元。

4、結(jié)論

電能表的型式和所能選用的安裝方式多種多樣，但全電子式電能表取代感應(yīng)式電能表勢(shì)在必行。而全電子式電能表的選擇和安裝方式，與電能用戶的性質(zhì)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件有較大的關(guān)系。在實(shí)際的工作中有必要有針對(duì)性地對(duì)項(xiàng)目開展必要的調(diào)研和分析，制定出科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理的技術(shù)方案。