電能計量認知12電能計量電能計量就是對電能的準確測量活動電能計量是通過電能計量裝置實現的電能計量

在電力系統中，發電、變電、輸電、配電、用電等各環節的貿易結算和經濟指標考核都要用到電能計量裝置，來計量發電量，廠用電量，供電量和銷售電量等。

計量居民用電量的單相電能表是一種最簡單的電能計量裝置。它計量的用電量是居民繳納電費的依據。單相電能表電流互感器電能計量電能表和互感器連接起來的電路叫做二次回路電壓互感器電能表電流互感器高壓電能計量裝置高電壓大電流

電能計量裝置是指由各種類型的電能表或與計量用電壓、電流互感器（或專用二次繞組）及其二次回路相連接組成的用于計量電能的裝置，包括電能計量柜（屏、箱）。電能計量裝置的概念（以上幾種情況均包含表箱表柜）容量比較小的低壓電力客戶的電能計量裝置僅包括電能表。負荷較大的低壓計量的電力客戶。電能計量裝置包括，電能表和配套的電流互感器及其二次回路。高壓計量的電力客戶。電能計量裝置包括電能表和配套的電流互感器，電壓互感器及其二次回路。電能計量裝置的概念1243電能表的發展概況感應式電能表機電式電能表電子式電能表智能電能表電能表的發展交流感應式電能表1880年，愛迪生直流安培小時計。

1888年，費拉里斯將旋轉磁場理論用于交流電能測量。

1889年，布勒泰無單獨電流鐵芯的感應式電能表。

1890年，帶電流鐵芯的感應式電能表

1890年第一塊交流感應式電能表誕生電能表

感應式電能表是根據電磁感應原理制成的，內部有鐵芯和線圈，還有轉盤等部件。電能表的發展機電式電能表電能脈沖數轉數1、電子式電能表

利用微電子技術，信號處理技術及通信技術制造的交流電能表。電子式電能表也叫靜止式電能表。電能表的發展電子式電能表

誕生于工業發達國家1976年日本研制電子式交流電能表20世紀90年代智能型IC卡預付費電能表

電能表的發展2．電子式交流電能表技術的發展20世紀80年代初開始研制電子式多費率電能表；從20世紀90年代初開始研制全電子式交流電能表；1994年開發出了多種類型、規格的電子式交流電能表。電能表的發展我國電子式交流電能表技術的發展電能表的發展智能電能表組成：測量單元，數據處理單元，通信單元等功能：電能計量數據處理，實時監測，自動控制，信息交互等互感器的發展概況

1879年電壓互感器開始應用

1885年電流互感器開始問世20世紀60年代研制光電式互感器。20世紀70年代研制電子式互感器20世紀90年代實用化研究階段互感器的發展概況

國內電子式互感器研制應用概況始于20世紀90年代初2000年后進入工程化研究階段2007年以來逐漸開始工程應用課程性質及主要內容關于電能計量裝置的知識和技能：電能表和互感器的基本結構和工作原理電能計量裝置的接線電能計量裝置選配電能計量裝置安裝電能表和互感器的檢定電能表和互感器的接線分析更正電量計算課程總結電能計量裝置

電能計量裝置由各種類型的電能表或與計量用電壓、電流互感器（或專用二次繞組）及其二次回路相連接組成的用于計量電能的裝置，包括電能計量柜（屏、箱）。電能表發展概念感應式>機電式>電子式>智能表互感器發展概況電磁式>電子式計量功能通信功能費控功能事件記錄顯示功能其他功能一、計量功能智能電能表的功能1.電能計量1）具有正向、反向有功電能量和四象限無功電能量計量功能，并設置組合有功和組合無功電能量。2）四象限無功電能除能分別記錄、顯示外，實現組合無功1和組合無功2的計算、記錄、顯示。一、計量功能智能電能表的功能1.電能計量3）具有分時計量功能；有功、無功電能量應對尖、峰、平、谷等各時段電能量及總電能量分別進行累計、存儲；不應采用各費率或各時段電能量算術加的方式計算總電能量。4）具有計量分相有功電能量功能；不應采用各分相電能量算術加的方式計算總電能量。2.

需量測量（1）測量單向或雙向最大需量、分時段最大需量及其出現的日期和時間，并存儲帶時標的數據。（2）最大需量測量采用滑差方式。出廠默認值：需量周期15min、滑差時間1min。（3）能存儲12個結算日最大需量數據。智能電能表的功能二、通信功能RS485通信：將電能表的RS485接口與外部采集器的RS485接口連起來，完成電能表與采集器的通信。智能電能表的功能載波通信：現有電力線路構成的網絡，通過調制與解調技術實現電能表與采集器的通信。二、通信功能公網通信：電能表內嵌入通信模塊。（GPRS、CDMA或GSM）完成遠程通信。微功率通信：采用外置即插即用微功率無線通信模塊，無線模塊能自動組網。紅外抄表接口：采用近距離紅外線通信，將電能表那的信息加載在紅外光波上傳遞到外配手持終端和便攜微機上。智能電能表的功能三、費控功能本地費控：通過CPU卡、射頻卡等固態介質實現。遠程費控：通過載波等虛擬介質和遠程售電系統實現。智能電能表的功能1.控制方式（1）本地費控：通過CPU卡、射頻卡等固態介質實現。在電能表內進行電費實時計算：剩余金額小于或等于設定的報警金額時，電能表以聲光或其他方式提醒客戶。透支金額低于透支門限金額時，電能表發出斷電信號，控制負荷開關中斷供電。遠程費控：通過載波等虛擬介質和遠程售電系統實現。智能電能表的功能電費計算在遠程售電系統完成。表內不存儲、顯示與電費、電價相關的信息。電能表接收遠程售電系統下發的跳閘、允許合閘、數據抄讀指令。智能電能表的功能（2）遠程費控在電能表的運行參數出現異常時，能記錄異常時間、次數、表的狀態，以供分析和追補電量用。事件記錄功包括：失壓、失流、逆相序、需量清零、時段設置、編程、反向功率、停電及來電、全失壓、過載、電網監測、表蓋端鈕蓋開啟（選配）等等。智能電能表的功能四、事件記錄電能表顯示內容分為數值、代碼和符號三種；顯示數值：電能表可顯示電能量、需量、電壓、電流、功率、時間、剩余金額等各類數值；顯示代碼：包括顯示內容編碼和插卡提示；顯示符號：可包括功率方向、費率、象限、編程狀態、相線、電池欠壓、故障（如失壓、斷相、逆相序）等標志。智能電能表的功能五、顯示功能三相電能表液晶顯示字符智能電能表的功能測量、記錄、顯示當前各分相電壓、電流、功率、功率因數及測量誤差等運行參數。越限監測功能：以對電壓、電流、功率因數的參數設置限值引進行監測。當某參數超出或低于設定的限值時，以事件方式進行記錄。智能電能表的功能六、其他功能1.測量及監測功能電能表內置時鐘電路，具有日歷時間和閏年自動切換功能。內部時鐘頻率為1Hz全年至少可設置2個時區24小時內至少可以設置8個時段，最小間隔為15分鐘。智能電能表的功能2.時鐘、時段及費率功能（1）在編程狀態下，通過RS485、紅外通信接口對電能表校時。（2）廣播校時每天只允許一次。廣播校時范圍不得大于5min。校時大于5min時，通過現場進行校時。避免在電能表執行凍結或結算數據轉存前后5min內進行校時智能電能表的功能3.校時功能（1）定時凍結。按照指定的時刻、時間凍結電能表數據，每個凍結量至少保存12次。（2）瞬時凍結：在非正常情況下凍結當前的所有電量數據、日歷時間以及重要的測量數據。瞬時凍結保存最后3次數據。（3）約定凍結：在新老兩種費率、時段轉換和電力企業認為有特殊要求時，在約定時刻凍結該時刻的電能數據以及其他重要數據。（4）日凍結：存儲每天零點的電能數據，可存儲兩個月的數據量。智能電能表的功能4.凍結功能在停電狀態下，能通過按鍵或非接觸式方式喚醒電能表，抄讀電能等數據。智能電能表的功能5.停電抄表（1）至少能存儲上12個結算日的雙向總電能和各費率的電能數據。數據轉存分界時刻為月末24時或在每月1~28日內的整點時刻。（2）至少能存儲上12個結算日的雙向最大需量、各費率最大需量及出現的日期和時間數據。對數據轉存分界時刻為月末24時或在每月1~28日內的整點時刻。（3）電能表電源失壓后，所有與結算有關的數據保存時間應不少于10年，其他數據保存時間應不少于3年。智能電能表的功能6.數據存儲功能電表清零：清除電能表內存儲的電能量、最大需量、凍結量、事件記錄、負荷記錄等數據。需量清零：清空電能表內當前的最大需量及發生的日期、時間等數據。電能表清零操作必須作為世界永久記錄。所有清零指令必須有防止非授權人操作的安全措施。智能電能表的功能7.清零電能表應具備與計量的電能成正比的LED脈沖和電量脈沖輸出功能。智能電能表的功能8.脈沖輸出9.失電壓、斷相發生任意相失電壓、斷相時，電能表能記錄并發出正確提示信息。10.擴展功能（1）計量視在電能。（2）諧波電壓、電流、電量的監測。（3）電能質量監測。（4）計算鐵損、銅損。智能表電能表具有多項功能，主要包括計量功能、通信功能、測量功能、顯示功能、事件記錄等。智能電能表的功能課程總結電子式電能表的測量原理。電子式電能表的測量原理完成電能計量必備兩項功能：產生功率信號將功率信息進行累加乘法器實現u(t)i(t)功率信號P(t)加法器實現p(t)相加電能信號WP顯示器電壓變換器電流變換器乘法器U/f變換計數顯示控制iuU或Df電能計量單元直流電源A/D轉換采用數字乘法器時需要A/D轉換電子式電能表的基本組成框圖電子式電能表的測量原理電子式電能表的測量原理一、取樣電路

取樣電路的組成：電流取樣電路電壓取樣電路取樣電路的作用：將被測信號按一定的比例轉換成低電壓、小電流輸入到乘法器中；使乘法器和電網隔離，減小干擾。電子式電能表的測量原理

1.電流取樣電路（1）錳銅電阻取樣（錳銅片分流器

）

u(t)＝i(t)Rs電子式電能表的測量原理（2）電流互感器取樣

優點：電能表內主回路與二次回路、電壓和電流回路可以隔離分開，實現供電主回路電流互感器二次側不帶強電可提高電子式電能表的抗干擾能力。

電子式電能表的測量原理2.電壓取樣電路（1）電阻取樣

優點：線性好、成本低缺點：不能實現電氣隔離電子式電能表的測量原理

（2）電壓互感器取樣優點：實現一次側和二次側的電氣隔離

提高電能表的抗干擾能力缺點：成本高電壓互感器取樣電路工作原理電子式電能表的測量原理二、乘法器電路

乘法器：模擬乘法器、數字乘法器理想的乘法器的輸出特性方程式可表示為常用模擬乘法器：時分割乘法器、霍爾效應乘法器。

電子式電能表的測量原理二、乘法器電路

數字乘法器：是將數字量相乘。A/DA/D

數字乘法器P（D）A/D轉換就是把模擬量轉換成數字量微處理器控制雙通道A/D轉換，同時對電壓、電流進行采樣，由微處理器完成相乘功能并累計電量。電子式電能表的測量原理采樣電路采樣電路在每一個模擬周期T內等間隔地記錄信號數據。采樣可以將連續變化的模擬信號轉換成離散的數字信號。一個周期內采樣個數越多，轉換結果越準確。

A/D轉換器必須保持較高的采樣頻率才能不丟失有用的成分。A/D轉換器的采樣頻率越高，電能表的測量精度也越高，要求微處理器的運算速度也越快。tTu(t)+umax-umax0(a)tTu(t)+uimax-uimax0(b)電子式電能表的測量原理平均功率P表示為式1：以△t為時間隔，將上式中的積分做離散化處理，即對電壓，電流同時進行采樣，得到計算軟件來計算負載有功功率的數學模型為式2：平均功率的計算和功率因數無關。P=

P=

電子式電能表的測量原理三、電壓／頻率轉換器

電壓/頻率轉換電路:輸出信號的頻率與輸入信號的電壓成正比的電子電路。模擬乘法器：U/f變換數字乘法器：D/f變換用電壓/頻率轉換電路，將乘法器輸出的代表有功功率的信號變換成方波信號，用方波的頻率f反應功率P的大小。0tusc測量單位時間內的脈沖數就可得到功率測量一段時間內的脈沖數可以得到該段時間內電能。電子式電能表的測量原理四、分頻計數器

所謂分頻，就是使輸出信號的頻率分為輸入信號頻率的整數分之一；

所謂計數，就是對輸入的頻率信號累計脈沖個數。

整形電路控制門計數器顯示器分頻器石英震蕩器fxABC原理框圖脈沖波形ABCABC電子式電能表的測量原理五、顯示器

原理：液晶顯示器（LCD）是利用液晶在一定電場下發生光學偏振而產生不同透光率來實現顯示功能的。分類：根據光學原理分為：透射式反射式半透半反射式根據視角可分為：TN型（視角為900）STN型（視角為1600）根據工作溫度可分為：普通型（0-65℃）寬溫型（-30-85℃）課程總結電子式電能表的測量原理

電子式電能表一般由電壓變換器、電流變換器、乘法器、U/f變換器、計數顯示控制電路、直流電源等部分組成。

將被測電路中的高電壓、大電流經電壓、電流變換器轉換后送入乘法器中相乘，輸出一個與功率成正比的直流電壓，然后再利用電壓/頻率轉換器把這一電壓轉換成與被計量的電量成正比的脈沖，送入數據處理單元進行處理。乘法器是電子式電能表的核心部件。電能表認知1智能電能表的概念2電能表的總體結構4電能表規格3電能表型號智能電能表認知

智能電能表的定義

由測量單元、數據處理單元、通信單元等組成，具有電能計量、數據處理、實時監測、自動控制、信息交互等功能的電能表。負荷開關2通信方式3費控方式4等級1智能電能表的分類此外，還可以按照電流量程、電壓范圍進行分類。0.2S、0.5S、1.0、2.0內置負荷開關外置負荷開關載波GPRS無線RS-485總線本地費控遠程費控智能電能表的總體結構

單相智能電能表嵌入式表座嵌入式掛鉤阻燃、防紫外線的透明窗口點亮液晶顯示器背光的幾種情況1、按下顯示查詢按鍵時2、紅外通信時3、紅外遙控裝置觸發電壓低于78%Un下關閉背光智能電能表的總體結構

單相智能電能表外置載波通信模塊載波通信模塊可以熱插拔在電能表運行時，拔下載波模塊只會影響電能表的通信，對正常計量不會有影響的電能表的外置通信模塊接口應和交流采樣電路實行電氣隔離單相智能電能表外置載波通信模塊正面有發送數據指示燈TXD和接收數據指示燈RXD，當收發數據時，相應的指示燈會閃爍。反面是通信接口拔掉液晶顯示屏智能電能表的結構打開蓋子智能電能表的結構掀起電路板智能電能表的結構

接線端子絕緣、阻燃、防紫外線的環保材料跳閘控制端子脈沖接線端子多功能輸出接線端子一對RS485接線端子包含電壓接線端子電流接線端子通常也叫輔助端子絕緣性能和機械性能弱電端子強電端子智能電能表的結構三相三線智能電能表三相三線智能電能表的結構打開電池蓋，是抄表電池打開下透鏡，是電池倉三相三線智能電能表的結構微處理器計量芯片打開外殼拔掉液晶顯示屏三相三線智能電能表的結構電壓采樣器電流采樣器拆下電路板三相三線智能電能表的結構端鈕盒接線端子三相三線智能電能表的結構--功能板實物圖各種功能端子A、B、C三相電壓電流端子美國TI485通訊芯片SN65LBC184美國ATMEL存儲芯片EEROMAT24C256日本瑞薩CPU芯片M30221日本EPSON時鐘芯片8025三相三線智能電能表的結構—銘牌生產許可證型號參比電流和最大電流參比電壓電能表名稱準確度等級電能表常數電能表型號××××通信信道代號連接符注冊號功能代號第二組別號第一組別號類別號電能表型號（1）類別號（2）第一組別號（3）第二組別號D——電能表D——單相S——三相三線T——三相四線S——靜止（電子）Z——智能H——諧波電能表型號（4）功能代號D——多功能；F——多費率（分時）；Y——費控（預付費）Y只有在第二組別的代號“Z”后時，其含義為“費控”；在其他代號后時，其含義均“預付費”例如：DDSY-1519DSZY149電能表型號C——CDMA；G——GPRS；J——微功率無線；N——以太網；Q——光纖；W——230Hz專網；Z——載波RS485的通信信道代號，在型號中可以省略。例如：DSZY149C-GDTZY149-Z（5）通信信道代號：電能表規格參比電壓單相：220V三相四線：3×220/380V

（直接接入式）三相三線：3×100V；（經互感器接入式）標準的參比電流和最大電流參比電流：0.3A；1.5A；

5A；10A最大電流：1.2A；6A；

60A；100A例如：5（60）A；10（100）A

3×57.7/100V

（經互感器接入式）準確度等級有功0.2S、0.5S、1、2級無功2級以記入圓圈中的等級數字表示，如②，①；或以“C1·2”、“C1·1”表示電能表常數電能表記錄的電能和相應的脈沖數之間關系的常數6400imp/kWh；6400imp/kvarh電能表規格電能表推薦常數表接入方式電壓（V）最大電流（A）推薦常數（imp/kWh）直接接入3×220/380604003×220/380100300經互感器接入3×220/380664003×57.7/1006200003×57.7/1001.21000003×1006200003×1001.2100000電能表推薦常數表50Hz40%~60%參比頻率23℃參比溫度參比相對濕度1智能電能表由測量單元、數據處理單元、通信單元等組成2具有電能計量、數據處理、實時監測、自動控制、信息交互等功能4通過銘牌可以知道基本信息參比電流和最大電流、參比電壓、電能表常數、額定頻率等基本信息3智能電能表分為多種類型課程小結智能電能表費控功能智能電能表費控功能費控的基本概念

費控就是根據電費繳納情況控制用戶供電狀態，實現欠費斷電，付費恢復供電采用內置開關：電能表最大電流不宜超過60A。采用外置開關：電能表可輸出開關信號，使負荷開關合閘，當滿足控制條件時，輸出開關信號，驅動外置開關跳閘，中斷供電。智能電能表費控功能本地費控：在電能表內進行電費實時計算。在表內完成剩余金額測算，根據測算結果完成預警、告警、跳閘、允許合閘等控制。遠程費控：電費計算在遠程售電系統中進行，表內不存儲、顯示與電費、電價相關的信息。電能表接收遠程售電系統下發的跳閘、允許合閘、數據抄讀指令。支持CPU卡、射頻卡等固態介質進行充值及參數設置，同時也支持通過虛擬介質遠程實現充值、參數設置及費控功能，在電能表內進行電費實時計算，在表內完成剩余金額測算，根據測算結果完成預警、告警、跳閘、允許合閘等控制。本地費控與遠程費控是本地費控電能表都應具有的功能智能電能表費控功能本地費控電能表功能智能電能表費控功能本地費控功能當剩余金額小于或等于設定的報警金額時，電能表以聲、光或其他方式提醒用戶；當透支金額低于設定的透支門限金額時，電能表應發出斷電信號，控制負荷開關中斷供電；當電能表接收到有效的續交電費信息后，首先扣除透支金額，當剩余金額大于設定值時，可通過遠程或本地方式使電能表處于合閘或允許合閘狀態。智能電能表費控功能本地費控功能當供電線路停止供電時，剩余金額以及其他需要保護的信息不應丟失。剩余金額不能超過設計允許的電能表最大儲值金額；最大儲值金額由電能表顯示位數決定。對本地費控電能表，遠程費控跳閘命令優先級高。本地費控實現流程剩余金額≤報警金額1點亮背光，同時液晶“請購電”閃爍顯示（閃1s滅1s）剩余金額=報警金額2電能表拉閘，點亮背光，跳閘燈常亮，同時液晶“請購電”閃爍顯示（閃1s滅1s），“拉閘”字樣常顯（允許插卡或按鍵合閘恢復）（1）剩余金額≥01.報警提示智能電能表費控功能智能電能表費控功能本地費控實現流程1.報警提示（2）剩余金額=0透支門限金額≠0電能表拉閘，點亮背光，跳閘燈常亮，同時液晶“請購電”閃爍顯示（閃1s滅1s），“拉閘”字樣常顯；（允許插卡或按鍵合閘恢復）透支門限金額=0電能表拉閘，點亮背光，跳閘燈常亮，同時液晶“請購電”閃爍顯示（閃1s滅1s），“拉閘”字樣常顯；拉閘后，這時必須再購電（須判斷合閘允許金額限值，出廠默認設置為0元）才合閘智能電能表費控功能再購電后合閘判斷步驟如下：a）剩余金額>合閘允許金額限值，合閘；b）剩余金額≤合閘允許金額限值，不合閘；合閘允許金額10元報警金額220元報警金額130元透支金額10元剩余金額≤30報警≤20負荷開關跳閘可合閘≤0負荷開關跳閘可合閘﹥10負荷開關跳閘須購電，滿足條件才可合閘5＜10購電15元負荷開關保持分閘狀態電表狀態開關操作15＞10不能合閘購電25元負荷開關合閘可合閘舉例說明智能電能表費控功能智能電能表費控功能遠程費控遠程費控電能表是主站/售電系統借助虛擬介質進行充值及參數設置實現費控功能。遠程費控實現的功能與本地費控實現的功能是等同的。遠程費控電能表，本地主要實現計量功能，沒有本地計費功能，計費功能由遠程的主站/售電系統完成；智能電能表費控功能當用戶欠費時由遠程主站/售電系統發送跳閘命令，給用戶斷電，當用戶充值后，遠程主站/售電系統再發送允許合閘命令，命令有效后，允許用戶合閘。遠程費控電能表應能夠支持遠程直接合閘與遠程允許合閘。智能電能表費控功能遠程兩種方式：遠程方式通過公網、載波等虛擬介質實現遠程方式通過遠程售電系統實現智能電能表費控功能課程總結：智能電能表的費控功能費控方式：本地費控和遠程費控本地費控電費計算在電能表內實現遠程費控電費計算在遠程售電系統完成電能表根據用戶表內電費余額，對電路進行分合控制負荷開關分：內置式開關和外置式開關本地費控實現的流程本地費控實現流程智能電能表本地費控實現過程1.報警提示（1）剩余金額≥0剩余金額≤報警金額1點亮背光，同時液晶“請購電”閃爍顯示（閃1s滅1s）剩余金額=報警金額2電能表拉閘，點亮背光，跳閘燈常亮，同時液晶“請購電”閃爍顯示（閃1s滅1s），“拉閘”字樣常顯（允許插卡或按鍵合閘恢復）智能電能表本地費控實現過程本地費控實現流程1.報警提示（2）剩余金額=0透支門限金額≠0電能表拉閘，點亮背光，跳閘燈常亮，同時液晶“請購電”閃爍顯示（閃1s滅1s），“拉閘”字樣常顯；（允許插卡或按鍵合閘恢復）透支門限金額=0電能表拉閘，點亮背光，跳閘燈常亮，同時液晶“請購電”閃爍顯示（閃1s滅1s），“拉閘”字樣常顯；拉閘后，這時必須再購電（須判斷合閘允許金額限值，出廠默認設置為0元）才合閘智能電能表本地費控實現過程再購電后合閘判斷步驟如下：a）剩余金額>合閘允許金額限值，合閘；b）剩余金額≤合閘允許金額限值，不合閘；智能電能表本地費控實現過程報警金額220元報警金額130元透支金額1