電子式電能表的原理和特點研究

李永軍

摘 要：電子式的電能表的廣泛使用，給人們帶來了具有負(fù)荷控制以及自動化的新型電能表，它將取代以往感應(yīng)式的電能表，為該領(lǐng)域帶來革命性的突破。本文將通過對電子式電能表的相關(guān)原理及特點進(jìn)行分析，提高人們對各種電子式電能表的了解和掌握。

關(guān)鍵詞：電子式電能表 原理及特點 電能計量

電子式電能表有兩部分構(gòu)成規(guī)模較大的集成電路，分別是數(shù)據(jù)處理單元以及電能測量單元。電子式電能表除了具有普通電能表中的計量功能之外，還擁有測量、分時等多種功能，同時它還能夠顯示、輸出以及儲存數(shù)據(jù)。電子式電能表與機(jī)電式電能表相比具有較大的優(yōu)勢，電子式電能表準(zhǔn)確率高、故障率低、誤差曲線平直、功能消耗低、功率因數(shù)補(bǔ)償較強(qiáng)、符合性能好，防竊電強(qiáng)、有預(yù)付費(fèi)功能、應(yīng)用領(lǐng)域廣發(fā)等優(yōu)勢。電子式電能表根據(jù)自身的特征可分為：基波電能表、單相預(yù)付費(fèi)電能表、多用戶電能表、單相電子式電能表、防竊電電能表、單相復(fù)費(fèi)率電能表。

一、電表概述

隨著電力工業(yè)的到來以及發(fā)展，都需要對發(fā)電、配電以及輸電等管理進(jìn)行準(zhǔn)確的計量。電表的使用迄今為止已有一百多年的歷史了，早期使用的感應(yīng)式電表較多，但是該電表的功能簡單，而且準(zhǔn)確度較低，已經(jīng)逐漸不適應(yīng)現(xiàn)今時代的需求了。在八十年代國外就有很多公司已經(jīng)開始研發(fā)全能電表了，而我國是在90年代后才開始引進(jìn)電表研發(fā)技術(shù)。到90年代后期，才出現(xiàn)相對較為成熟的技術(shù)。在1994年江蘇省開始使用三相電子電表，但是這些電表主要是國外生產(chǎn)的，之后隨著我國電表技術(shù)的成熟，國產(chǎn)電子式電表才在我國進(jìn)行推行使用。1993年在蘇州開始有單相電子式表的出現(xiàn)，之后全省在投入使用。

二、電子式電能表的特點及原理

（一）基波電能表

由于電氣化鐵道使用的大功率整流的現(xiàn)象普遍存在，以及電弧爐在鋼鐵行業(yè)的普遍使用現(xiàn)象，造成大量的諧波在電網(wǎng)中存在。大量諧波的存在對電力系統(tǒng)造成較低的經(jīng)濟(jì)效益，而且還影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行等?；ū砜梢酝ㄟ^軟件和硬件的結(jié)合使用，實現(xiàn)濾波的功能，只進(jìn)行計量電能，這樣很好的解決了諧波帶來的影響?；娔鼙碇械能浖崿F(xiàn)濾波功能是通過傅式算法進(jìn)行完成的，在這里需要DSP的強(qiáng)大功能；其中的硬件則是利用低通濾波器，對諧波進(jìn)行合理的篩選，進(jìn)而選擇正確的頻率。

與一般的電能表相比，基波表增加了低通濾波器有關(guān)的電路，在實際應(yīng)用時，就要在原來的電能表中，將電源黑板中的電壓輸送通道中的電阻進(jìn)行分壓，還有要將電流放大電路中的數(shù)值進(jìn)行合理的調(diào)整。基波表的主要特點就是對諧波進(jìn)行過濾，只進(jìn)行計量。

（二）單相預(yù)付費(fèi)電能表

預(yù)付電能表主是在普通的電能表基礎(chǔ)上，添加了表內(nèi)跳閘繼電器、數(shù)碼顯示器和微處理器、IC卡接口等。單相預(yù)付費(fèi)電能表可以利用IC卡接口將與IC卡連接，然后進(jìn)行預(yù)購電費(fèi)和電量數(shù)據(jù)傳輸功能的實現(xiàn)，然后實現(xiàn)欠費(fèi)自動跳閘。

預(yù)付費(fèi)電能表的測量功能與一般的電能表類似，該電能表主要是通過微處理器來接收測量模塊傳來的功率脈沖，然后進(jìn)行電能記錄，同時儲存該信息，對已交電費(fèi)實施遞減剩余電費(fèi)，直到用戶出現(xiàn)欠費(fèi)情況就會發(fā)出報警信號，然后實現(xiàn)電能表的跳閘功能。而且我們可以通過IC卡接口，來判斷用戶使用的卡是否有效，是否具有購電信息的合法性。使用預(yù)付費(fèi)電表，可以解決流動性人口電費(fèi)收取情況，改變了以往的人工抄表方式，這樣也可以增強(qiáng)用戶對電屬于商品的意識，同時也提高了用電管理機(jī)構(gòu)工作的效率，減少可防竊電現(xiàn)象。但是該表的使用也具有一定的局限性，使用該電表需要增加配電管理營業(yè)廳，這樣需要投入較大的資金，相比長壽電表具有較大的功能消耗，由于電表計量的設(shè)計因素會影響對線路損壞想象無法統(tǒng)計現(xiàn)象。

（三）多用戶電能表

多用戶電表具有測量輸入途徑較多，實現(xiàn)循環(huán)顯示功能，它是共用電能模塊，這些功能的實現(xiàn)主要是由于該電表采用的中央處理器是單片計算機(jī)。

多用戶電表利用多個電能模板進(jìn)行多個用戶電量測試，然后通過單片機(jī)進(jìn)行處理，然后發(fā)送數(shù)據(jù)，通過顯示器顯示。

（四）單相電子式電能表

單相普通電表主要在居民用戶中使用，進(jìn)行收費(fèi)和電量計算，該電表的使用范圍比較廣泛。

該電表主要有一下幾個部分組成：（1）測量模塊。該模塊由電流電壓乘法器、電流和電壓交換器等組成；（2）電源回路。該部分主要是為整個電表計量直流提供電源；（3）顯示器。該顯示器可以利用液晶顯示器或是機(jī)械計量器等。對于其他部分的構(gòu)成就需要根據(jù)用戶需求進(jìn)行配置了。該電表的主要特點是結(jié)構(gòu)簡單以及成本很低，同時還能進(jìn)行定量計數(shù)顯示、能夠輸出光耦功率脈沖，還有LED等功能。

（五）防竊電電能表

防竊電電表主要是在原有的電子表上進(jìn)行一定的改進(jìn)，從而實現(xiàn)了防竊電功能。（1）防止接電流線進(jìn)行竊電。該表同普通的電能表一樣都具有對反向用電現(xiàn)象進(jìn)行沮洳正向的功能；（2）防止表外短線路接電線竊電。該表通過錳銅片的使用，使得該電表的電流回路中的電阻較小。當(dāng)進(jìn)行表外短路電線接流時，通過降低分流來預(yù)防竊電現(xiàn)象，同時該表還采用了回路判別功能。（3）加入了防竊電計量專用芯片；（4）防斷TV偷電。該電表利用全失壓記錄時間以及全失壓的次數(shù)記錄功能，通過兩個數(shù)據(jù)的顯示，讓電量追補(bǔ)功能有了實現(xiàn)的可能。（5）防軟件偷電。該電能表可以通過利用硬件加密、“安全認(rèn)證”以及軟件加密等方式進(jìn)行防偷電現(xiàn)象；（6）通過遠(yuǎn)方通信功能實現(xiàn)竊電現(xiàn)象監(jiān)控功能。該電表可以通過利用三路信息以及兩路信息比較法防止竊電。

當(dāng)電流正常流通時通過L（相）線，向N（零）線進(jìn)行流入，此時的電流是相等的，S點就代表的是高電平。一旦出現(xiàn)接線偷電情況，那么L（相）線與N線中的電流就會出現(xiàn)不相等現(xiàn)象，此時的S點就是低電平，這樣就可以判斷出是否有“跨接”偷電現(xiàn)象。

（六）單相復(fù)費(fèi)率電能表

與普通的電子表相比，復(fù)費(fèi)電能表安裝的有時鐘處理器、微處理器、顯示器以及通信接口路線等，其中的可以利用液晶或是數(shù)碼管等作為顯示器。該電表主要是通過對每時段的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，然后進(jìn)行計量。該電表主要是對居民用戶的用電情況進(jìn)行分時計費(fèi)。

在該電表中的串行通信接口主要有RS485接口，以及遠(yuǎn)紅外線。而時鐘模塊就是提供對應(yīng)的時間。在實際應(yīng)用中都是用黑白表的，它是復(fù)費(fèi)率表中的特例，黑白表顧名思義，只分白天和黑夜這兩個時段，費(fèi)率也是如此，在黑夜中的電價沒有白天的電價高，這引導(dǎo)用戶在晚上多用電。

結(jié)語

隨著電價制度的不斷改革，電子式電能表的使用很好的適應(yīng)了現(xiàn)代對電能用量管理的需求，根據(jù)上文分析，可以看出電子式電表的功能較多，而且種類豐富。電子式電表功能能夠?qū)崿F(xiàn)自動化計表、適應(yīng)能力強(qiáng)，而且也實現(xiàn)了計算機(jī)操作，這些都有利于提高電能的管理工作效率。同時電子式表的出現(xiàn)，滿足了不同用戶的需求。通過本文對電子式電表的特點及原理的分析，希望能夠有助于大家對電子式電表的了解。

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