《配电自动化》课件课程第十讲

1、第十讲：第6章 远方抄表与电能计费系统第6章 远方抄表与电能计费系统第1节 电能表的发展和现状第2节 电子式电能表第3节 多功能电子式电能表6.1 电能表的发展和现状一、概述 随着电子技术的发展，电能计量手段和抄表技术发生了根本变化，电子式多功能电能表正逐步取代传统的电磁式电能表，并结合远方抄表技术，成为配电自动化系统的重要组成部分。 随着用电量的增长及能源供需矛盾的加剧，电能管理成为实现计划用电、合理配电和提高电网负荷率的重要手段。二、电能表的发展1、机械式电能表（也称感应式电能表）优点：A、制造技术成熟。 B、价格较低且经久耐用。 C、对电源瞬变及各种频率的无线电干扰不敏感。缺点：A、受其

2、原理和结构等因素的制约，进一步提高机械式电能表的测量精度是困难的。 B、功能单一的机械式电能表已不适应现代电能管理的要求。2、机械电子式多功能电能表A、由机械式电能表发展起来，给现代化电能管理带来方便。B、测量精度不能突破机械式电能表的水平，且功能不够丰富。C、从结构上，机械电子式多功能电能表分为整体式和分体式。D、整体式机械电子式多功能电能表将电路集中在表壳内。优点：外观整洁，安装方便，密封容易。缺点：会对原机械式电能表的性能有轻微影响。E、分体式机械电子式多功能电能表将电路安放在表外。优点：对原机械式电能表的性能影响小，且便于对机械表进行调整和维护。缺点：结构上不如整体式表整洁，安装不如整

3、体式表方便。3、电子式电能表A、是20世纪70年代发展起来的一种更新换代产品，因其没有机械转动部分和计数机构，又称之静止式电能表或固态电能表。B、与机械式电能表相比，除具有测量精度高、性能稳定、功耗低、体积小、重量轻等优点外，还可以实现以下功能：复费率、最大需求、有功电能和无功电能记录、失压记录、事件记录、负荷曲线记录、功率因素测量、电压合格率统计和串行数据通信等。三、电子式电能表和机械式电能表的性能比较性能 机械式 电子式 性能机械式 电子式 准确度 0.5-3.0级 0.01-2.0级 外磁场影响 较大 较小 频率范围45-55HZ 40-1000HZ 安装要求 3 无特殊要求 过载能力

4、4倍 5-10倍价格低 高 功率消耗 大 小维护 简单 复杂电磁兼容 好差功能扩展性 差 好6.2 电子式电能表根据转换原理,电子式电能表可分为热电转换型、模拟乘法器型和数字乘法器型三类。一、热电变换型电子式电能表1、原理：通过热电转换电路，使热电偶的输出与平均功率成正比，从而达到计量目的。2、特点：在很低的功率因素和波形畸变严重的情况下获得精确的测量结果。二、模拟乘法器型电子式电能表1、模拟乘法器主要有时分割乘法器、跨导型乘法器和霍尔效应乘法器。2、时分割乘法器（又称为PWM乘法器）：A、带宽较窄，一般仅有几百赫兹，精度可高达0.02级。B、原理：实质是一个脉冲宽度和幅度调制器，其输入的电压

5、和电流信号分别对一个脉冲的宽度和幅度进行调制。时分割乘法器的输出就是该脉冲信号的直流分量，它正比于输入电压和电流信号的乘记，反映了输入平均功率的情况。C、采用时分割乘法器构成的典型电子式电能表组成如下：三路分割乘法器的输出电平相加后，可以进行A/D转换后进入微处理器，也可以经VFC和分频器转换成正比于输入平均功率的脉冲后输出。3、跨导型乘法器：一般是由单片模拟乘法器集成电路构成，精度约为0.5级，工作带宽达数兆赫兹。4、霍尔效应乘法器：A、特点：电流、电压回路各自分开，电路简单，便于检测和校准。霍尔效应乘法器的输出反映的是瞬时功率信号，具有很宽的频率响应（DC-100KHZ），可用于畸变较大的

6、情形。B、缺点：其灵敏度较低，精度也较差，在轻载时误差较大，且零点偏移和温漂较明显。在实际使用中，必须采取平衡电桥消除零点偏移，并采用热敏器件补偿温漂。四、数字乘法器型电子式电能表1、原理：以微处理器为核心，采用A/D转换对来自电流、电压互感器的电流和电压进行交流采样和数字化处理。利用微处理器的强大处理能力，使其功能更加丰富。2、完成许多其他原理的电能表无法完成的功能，如复费率、最大需量和各种统计功能等。采用数字滤波处理后，测量精度不受高次谐波影响。3、用途：由于电子式电能表便于管理串行口，因此特别适合于实现远方抄表。五、几种电子式电能表的比较性能 数字乘法器型 热电变换型 时分割乘法器型 霍

7、尔效应型 跨导型 精度一般 高高一般一般起动电流 一般小 小一般小频率范围 40-10KHZ100KHZ 40-1KHZ DC-100KHZ2MHZ 电磁兼容 一般好好好好时间漂移 一般一般较好 较好一般功能扩展 好 一般一般一般一般外磁场影响 好 好 好差 好造价适中高低低低6.3 多功能电子式电能表一、多功能电子式电能表的功能1、用电计测功能：包括累计计量和实时计量两类A、累计计量功能：累计双向供电的有功电能、无功电能和视在电能的消耗量。还有累计掉电时间、掉电次数和超过功率时间等。B、实时计量功能：实测各相电流、相电压及线电压和三相有功功率、无功功率、视在功率和功率因素以及供电频率等。2、

8、监视功能：主要有最大需量监视和防窃电监视等，其他还有缺相指示、断电、恢复供电时间记录和电压异常报警等功能。3、控制功能：主要包括复费率分时计费的时段控制，有的电能表还具有负荷控制功能。4、管理功能：主要包括按时段/费率进行计费、抄表以及组网管理等，费率可根据季节、星期、日或特殊节假日或峰谷期而有所不同，费率由供电部门设定。5、存贮功能：将一段时间采集到的各项参数及事件打上时标存贮在存贮器中，并做到掉电仍不消失。6、自恢复和自检测：二、多功能电能表的电源1、电源电路：供电电路应解决如下问题： A、将50HZ的交流电源变换成为表内电子电路所需的直流电压，一般为5V。 B、将电能表的电子电路与交流电

9、网在电气上隔离开来，以避免电网噪声影响电能表的正常工作。 C、当电网停电时，提供后备电池供电，确保数据不致丢失。 D、对于三相电能表，在缺相运行时，表内的电子电路仍应能够得到可靠的供电。2、交流电源：交流供电线路有以下四种情况：A、变压器降压直接整流供电方式：最常见的供电方式，缺点是因存在变压器造成体积较大，且输出电压不稳定。B、电阻或电容降压方式：结构简单。缺点：没有隔离，电源效率很低，输出电压不稳定。电容降压方式的电能转换效率在涉及负载范围内很高，但轻载时输出电压会很高，过载时达不到所需的输出电压。 C、开关电源方式：将高压交流变换成直流，通过一个开关器件以PWM方式进行稳压，其对输入电压适应范围宽，体积小，效率高。缺点：其输出电压中的谐波含量和噪声电平较高，结构复杂。D、变压器降压加线性稳压电源：采用变压器降压并整流成直流后，依靠线性稳压