電能表的發(fā)展和應(yīng)用

冮若嘉++何健寧++趙婉旭++劉罡

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.14.099

摘 要：電能表是用于計(jì)量電能的計(jì)量儀器，早期電能表以機(jī)電式電能表為主，隨著電力行業(yè)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電能表也在不斷的更新?lián)Q代，種類越來越多，應(yīng)用十分廣泛。該文對我國現(xiàn)代各種不同類型電能表的技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，研究不同類型電能表在技術(shù)方面存在的缺陷和問題，對電能表技術(shù)應(yīng)用情況和技術(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行分析和展望。

關(guān)鍵詞：電能表 技術(shù) 發(fā)展趨勢

中圖分類號：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（b）-0099-02

電能表是電能計(jì)量的重要儀器，在我國應(yīng)用較早，具有很長時(shí)間的使用歷史。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力能源應(yīng)用越來越多，電能已經(jīng)成為人類社會生活和發(fā)展離不開的重要能源，對電能表計(jì)量的準(zhǔn)確性要求也越來越高。早期的電能表，是以機(jī)電式電能表為主，隨著電子技術(shù)水平的不斷提升，電能表也在不斷的更新?lián)Q代，種類越來越多，功能越來越強(qiáng)大。各種新式電能表的開發(fā)和應(yīng)用，使電能計(jì)量準(zhǔn)確度不斷提高，為推動電力行業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)，不同類型的電能表有著各自的優(yōu)勢，該文就從電能表技術(shù)現(xiàn)狀作為出發(fā)點(diǎn)，探討電能表的發(fā)展和應(yīng)用。

1 國內(nèi)電能表的技術(shù)現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國國內(nèi)電能表技術(shù)不斷的發(fā)展更新，技術(shù)方面進(jìn)步非常明顯，特別是感應(yīng)式電能表無論在技術(shù)還是在質(zhì)量方面都較最初有了飛躍式的進(jìn)步。在借鑒了國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我國設(shè)計(jì)研究出了長壽型感應(yīng)式電能表，并制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，初步實(shí)現(xiàn)了電能表標(biāo)準(zhǔn)化。但是與國外品牌電能表相比，我國感應(yīng)式電能表還有很大的提升空間，在性能、材料、關(guān)鍵技術(shù)方面還需要進(jìn)一步的提高。我國自實(shí)施一戶一表以來，電子式電能表走進(jìn)了千家萬戶，應(yīng)用十分廣泛，使用數(shù)量遠(yuǎn)大于感應(yīng)式電能表。電子式電能表已經(jīng)不僅僅是對電能的計(jì)量作用，在功能上也有所發(fā)揮。集成了多項(xiàng)附加功能的新型民用電能表在硬件方面與多費(fèi)率表、載波表等齊頭并進(jìn)，促進(jìn)了居民用電向現(xiàn)代化管理前進(jìn)的步伐。

自2000年以上海為試點(diǎn)使用多費(fèi)率表以來，多費(fèi)率表迅速在國內(nèi)推廣應(yīng)用，多費(fèi)率表的技術(shù)也因此得到快速提高。民用多費(fèi)率表技術(shù)經(jīng)歷了多次的更新?lián)Q代，在顯示方式、時(shí)鐘精度等方面都有了明顯的提高，生產(chǎn)廠商技術(shù)進(jìn)一步成熟，質(zhì)量穩(wěn)步提升。在節(jié)能時(shí)代，多費(fèi)率表的應(yīng)用受到越來越多的用戶認(rèn)可。進(jìn)入21世紀(jì)后，電子式電能表逐漸取代了感應(yīng)式電能表，在工商業(yè)中廣泛應(yīng)用，近年來三相多功能表的應(yīng)用數(shù)量更是呈現(xiàn)出明顯上升的發(fā)展勢頭，相應(yīng)的，三相多費(fèi)率表、三相組合表的需求量也在不斷增加，功能上與三相多功能表相差無幾。現(xiàn)今，我國自主生產(chǎn)的多功能表的性能不亞于進(jìn)口產(chǎn)品，但是在可靠性方面還有待進(jìn)一步提高。

通信技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步為電力市場的發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用，國內(nèi)自動抄表技術(shù)得到了明顯的提升，通信技術(shù)已經(jīng)在大客戶抄表和管理系統(tǒng)匯總得到大量的應(yīng)用并取得了良好的使用效果。越來越多的電力部門開始對低壓電力線載波技術(shù)關(guān)注并加以引進(jìn)，取得了理想的效果，在居民抄表中，短距離無線抄表也得到良好的應(yīng)用，推動了電能表技術(shù)的發(fā)展。

2 電能表技術(shù)中存在的缺陷和問題

我國的感應(yīng)式電能表同國外某些知名品牌的電能表相較而言還是有一定差距存在，差距表現(xiàn)在材料質(zhì)量方面和關(guān)鍵工藝技術(shù)方面。感應(yīng)式電能表是具有使用壽命的，在壽命其內(nèi)要保證計(jì)量的準(zhǔn)確性，就需要在結(jié)構(gòu)上能夠做到長期穩(wěn)定。在任何環(huán)境條件下，關(guān)鍵部件都需要有良好的環(huán)境適應(yīng)性。感應(yīng)電能表的轉(zhuǎn)動元件要有良好的耐磨性和穩(wěn)定的磁特性。雖然我國材料工業(yè)快速發(fā)展，但是與國外發(fā)達(dá)國家相比差距依然存在，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)還需要對于關(guān)鍵元器件進(jìn)行有效準(zhǔn)確的檢測、選擇使用，嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)。感應(yīng)式電能表的加工工藝直接影響其性能，各個(gè)環(huán)節(jié)都要采取科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募庸すに嚕热玷F芯的沖壓鉚制、石墨軸承的制作等，這些都是工藝技術(shù)中的關(guān)鍵點(diǎn)，也是需要進(jìn)一步加強(qiáng)的地方。

顯示器是電子式電能表的重要組成部分，早期的電子式電能表雖有機(jī)械式計(jì)度器，但是這種計(jì)度器在使用中發(fā)現(xiàn)有卡字和錯(cuò)位的問題，在防竊電要求較高的情況下，其抗磁場干擾差的弱點(diǎn)更容易受到不法用戶的攻擊。雖然實(shí)際應(yīng)用中會加置止逆裝置來達(dá)到防止倒轉(zhuǎn)的目的，降低磁場干擾，但是不能從根本上解決問題。液晶顯示器的應(yīng)用使這一問題得到解決，但是市場上液晶顯示器的質(zhì)量參差不齊，對工作條件要求較高。

電子式電能表不同廠家生產(chǎn)使用的硬件大同小異，很多功能都需要依靠軟件來實(shí)現(xiàn)，因此，電能表的可靠性很大程度上依賴于軟件的可靠性。相對于硬件的可靠性來說，軟件的可靠性的檢驗(yàn)和控制要復(fù)雜得多，難度也較大。正常工況下的試驗(yàn)軟件通常會表現(xiàn)為運(yùn)行正常，但是如果存在干擾或異常，軟件在某些條件下就會出現(xiàn)運(yùn)行不暢，影響電能表的準(zhǔn)確性和可靠性。

3 電能表行業(yè)技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)

鑒于電子式電能表相較于感應(yīng)式電能表有諸多方面的優(yōu)勢，如可靠性更好、準(zhǔn)確度更高、功能更全面、性價(jià)比更高等，感應(yīng)式電能表逐漸被電子式電能表所取代。而隨著電子式電能表技術(shù)的不斷更新進(jìn)步，用戶對電能表的量程、準(zhǔn)確度、領(lǐng)密度以及可靠性等各方面的關(guān)注度越來越高。在量程上，8～10倍率具有一定的普遍性，越來越多的用戶要求20倍率。精度方面，精度和啟動電流的實(shí)際要求達(dá)到該等級的50%甚至更高；影響量方面要求更高，如對磁場以及各項(xiàng)實(shí)時(shí)參數(shù)的精度要求更高；計(jì)量準(zhǔn)確性方面，非線性下計(jì)量更為準(zhǔn)確，包括有功計(jì)量和無功計(jì)量。

隨著國家電網(wǎng)規(guī)模的不斷發(fā)展壯大，大用戶數(shù)量猛增，高端三相多功能表應(yīng)用更加廣泛，電力用戶對電能計(jì)量的相關(guān)算法關(guān)注度更高，包括：諧波工況下能同時(shí)提供雙方向的有無功基波、諧波、總電量等數(shù)據(jù)；無功計(jì)量和瞬態(tài)負(fù)荷計(jì)量的準(zhǔn)確性；各種狀態(tài)下的參數(shù)準(zhǔn)確性；量程的擴(kuò)大和精度的提高；通信手段的多樣化等。

竊電方式的隱蔽化和多樣化，要求電能表必須具有更高的防竊電功能。在防竊電方面，機(jī)械表已經(jīng)沒有太大的提升空間，相較而言電子式電能表優(yōu)勢更大。常見的竊電方式主要有加置干擾計(jì)量元件、更改接線、更改內(nèi)部線路或者數(shù)據(jù)等。電子式電能表在防竊電方面需要加強(qiáng)的地方有：選擇使用具有更好抗干擾能力的計(jì)量元件，加強(qiáng)元件的干擾屏蔽性；加強(qiáng)異常接線檢測，對于不符合標(biāo)準(zhǔn)的接線進(jìn)行警報(bào)和記錄處理，提高監(jiān)測靈敏度；提供更多備用計(jì)量數(shù)據(jù)；外殼結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行加密處理，難以打開電表或者打開后會留下明顯的開啟痕跡。

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，在電能表行業(yè)中將通信技術(shù)加以引用，實(shí)現(xiàn)自動抄表，為抄表人員和電能表用戶提供了雙重便利。從目前來看，電力線載波仍然是廣大用戶認(rèn)可并使用最廣的抄表方式。因此，國內(nèi)外電能表的生產(chǎn)廠商都對電力線載波通信技術(shù)保持高度的關(guān)注并加大研究力度，并且在抗衰減、抗噪聲、抗失真、發(fā)送效率、接收靈敏度以及網(wǎng)絡(luò)功能等多方面都取得了進(jìn)展。電能表的生產(chǎn)廠商也在不斷對電能表的軟件、硬件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，致力于不斷提高電力線載波的可靠性，實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)良好，受到廣大用戶的認(rèn)可。電力線載波技術(shù)的發(fā)展趨勢的各種技術(shù)綜合運(yùn)用，各項(xiàng)指標(biāo)全面發(fā)展，在保證通信可靠性的同時(shí)，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)安全。

4 結(jié)語

社會生產(chǎn)的發(fā)展激發(fā)了用電量的增多，隨之對電能表功能的要求也是越來越高，電能表的使用量也是越來越大。面對數(shù)量龐大的受檢儀表，尤其是不斷涌現(xiàn)的各種高性能儀表，對檢定工作提出了更高的要求，因此電能表檢定裝置的發(fā)展任重而道遠(yuǎn)。

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