配电自动化第六章

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1第6章远方抄表与电能计费系统一、电能表的作用：电能表是测量电能累积值的仪表。（电度表）二、电能表的分类：按照所测电流种类分：直流式和交流式按照不同用途可分为：单相电能表、三相电能表和特种用途电能表。按照准确度等级可分为：普通电能表（分为3.0、2.0、1.0、0.5级）和标准电能表（分为0.5、0.2、0.1、0.05级）。按照工作原理可分为：机械式（感应式）电能表、机械电子式（机电式）电能表和电子式电能表。2第6章远方抄表与电能计费系统6.1电能表的发展与现状1.机械式电能表(感应式电能表):采用电磁感应的原理把电压、电流、相位转变为磁力矩，推动铝制圆盘转动，圆盘的轴带动齿轮驱动计度器转动。用转盘所转的圈数来表示每千瓦时电能。缺点：精度一般，功能少3第6章远方抄表与电能计费系统机械式电能表结构：由测量机构和辅助部件两部分组成。测量机构包括:驱动元件、转动元件、制动原件、和轴承等。辅助部分包括:基架、底座、表盖、端钮盒、铭牌等驱动元件：包括电压元件和电流元件，作用是将交变的电压和电流转变为穿过转盘的交变磁通，与其在转盘中的感应电流相互作用，产生驱动力矩，是转盘转动。转动元件：由转轴和转盘构成，能在驱动元件所建立的交变磁场作用下连续转动。轴承：电能表的轴承是主要元件，下轴承位于转轴下端，支撑转动元件的全部重量，减小转动时的摩擦，上轴承位于转轴上端，起着导向作用。4第6章远方抄表与电能计费系统制动元件：由永久磁铁及其调整装置组成，永久磁铁的磁通与转盘相互作用形成制动力矩，是转盘的转动速度和被测功率正比变化，调整装置只是为了改变制动力矩的大小。计度器：又称为积算机构，用来累计转盘的转数，以显示测定的电能。辅助部件：包括基架、外壳、端钮盒、铭牌。特点：价格低且经久耐用，制造技术成熟；对电源及其他无线电的干扰不敏感；测量精度不高且难以改进，功能单一，已经不能适应现代电能管理的要求。5第6章远方抄表与电能计费系统2、机械电子式多功能电能表：由电子元件和机械元件组成。在机械式电表的基础上发展起来的，它沿用了机械式电能表的测量机构，数据处理机构则用电子电路和微机控制系统实现，其测量精度仍不能突破机械式电表的水平，且功能不够丰富。从结构上可分为整体式和分体式两种类型。DDF879型机电式单相多费率电能表6第6章远方抄表与电能计费系统3、电子式电能表：没有机械转动部分和计数机构，又称为静止式电能表或固态电能表。优点：测量精度高、性能稳定、功耗低、体积小、重量轻等，功能丰富：如有功电能和无功电能记录、事件记录、负荷曲线记录、功率因数测量等。7第6章远方抄表与电能计费系统6.2电子式电能表工作原理：电能是电功率对时间的积分，因此电子式电能表是采用乘法器和加法器来完成对电功率和电能的测量。乘法器使电压、电流信号相乘产生功率信号。加法器使功率信号进行累加从而获得电能数值。分类：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。1.热电变换型电子式电能表：通过热电转换电路，使热电偶的输出与线路平均功率成正比，从而达到计量目的，该种表能在功率因数和波形畸变严重的情况下获得较准确的测量结果。8第6章远方抄表与电能计费系统2.模拟乘法器型电子式电能表：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三种。时分割乘法器，又称PWM乘法器。它实质上是一个脉宽、幅度调制器。电流和电压路输入信号中的一路对脉宽进行调制，另一路对幅值进行调制。时分割乘法器的输出正比于两路输入信号的乘积，反映了输入平均功率。时分割乘法器的制造技术成熟且工艺性好，原理先进，具有很好的线性度和很高的准确度，但与数字乘法器相比，功能扩展较难。9第6章远方抄表与电能计费系统3.数字乘法器型电子式电能表：以微处理器为核心的电能表，对来自电压、电流变换器的电压和电流，采用A/D转换器来完成其交流采样和数字化处理工作，利用微处理器进行乘法运算和数据处理。10第6章远方抄表与电能计费系统11第6章远方抄表与电能计费系统6.3多功能电子式电能表6.3.1多功能电子式电能表的功能：电子式电能表由于采用了微处理器，一般可以具有十余种基本功能，还可以加一些辅助功能。基本功能可以分为以下几类1、用电计量功能：包括累计计量和实时计量功能。累计计量功能：累计双向供电的有功功率、无功功率和视在功率的消耗量，还可以累计掉电时间、掉电次数等。实时计量功能：实测各相电流、相电压及线电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、供电频率等。2、监视功能：主要由最大需量监视和防窃电监视，还有缺相指示、断电、恢复供电时间记录和电压异常报警等。12第6章远方抄表与电能计费系统3、控制功能：主要指复费率分时计费的时段控制，以及负荷控制功能。4、管理功能：包括按时段/费率进行计费、抄表等，费率可以根据季节、时间或峰谷周期不同而不同，由供电部门设定。5、存贮功能：讲一段时间采集到的各项参数及事件打上时标并存贮在存储器内，并做到掉电也不丢失。6、自恢复与自检测：安装监视定时器以确保电表在程序发生异常导致死机后，能够及时复位电能表，同时还要求可以通过程序进行硬件部分的自检测。13第6章远方抄表与电能计费系统6.3.2多功能电表的电源：电源是电子式电能表工作的基础，所以要求电能表有稳定、高质量的电压和备用电源。1、电源电路：电能表中应有专门的供电电路，满足电能表的要求，供电电路的功能：提供5V直流低压电；将表内的电子电路和外电网隔离开，防止电网噪声干扰；电网停电时能提供备用电池，防止丢失数据；对于三相电表在缺相运行时仍能够得到可靠的电源。2、交流电源：电能表中的交流电源供电常采取以下方式：变压器直接降压整流供电；电阻或电容降压方式；开关电源方式；变压器降压加线性电源方式。3、电池：电能表中要备有电池在掉电时期内维持时钟及一些存放在RAM里的数据，常用的有镍镉电池和锂电池。4、掉电检测和电源切换14第6章远方抄表与电能计费系统6.4抄表技术综述6.4.1抄表计费的几种方式：1.手工抄表方式：抄表员带纸和笔到现场记录用户电能表的读数2.本地自动抄表方式：采用便携、使用方便的抄表设备到现场完成抄表。3.移动式自动抄表方式：利用汽车装载收发装置和无线通信，不必到用户现场，而在附近一定的距离内能自动抄到电能数据4.预付费电能计费方式：通过磁卡或IC卡与预付费电能表相结合，实现用户先交钱购买一定的电量，用完这部分电量后自动断电的方式。5.远程抄表方式：采用低压配电线、网、无线电、RS484或现场总线等多种通信方式，结合表上的软件和供电局内的计算机系统，不必外出就可抄到用户的电能数据。15第6章远方抄表与电能计费系统6.4.2预付费电能计量方式预付费电能表主要分为投币式预付费电能表、磁卡式预付费电能表和IC卡式预付费电能表三种6.4.3预付费计费方式和远程自动抄表计费方式的比较1.

预付费电能计费方式不能使供电管理部门了解用户的实际用电情况和对电能的需求，难于掌握用电规律，确定最佳供电方案。2.

采用预付费电能计费方式，要改革供电部门的售电机构，要广设售电网点3.拖欠电费现象应用过法律途径解决，而不是拉闸限电，拉闸限电双方都有损失。4.自动抄表计费系统是一种自动化程度更高、更先进的计费方式。缺点是系统建设复杂。16第6章远方抄表与电能计费系统6.5

采用IC卡电能表的预付费系统

IC卡电能表的组成电能测量部分采集电流电压，输出与被测功率成正比的脉冲。微处理器完成脉冲计数。如果预付电费用完，发出跳闸信号，使漏电保安器跳闸断电。17第6章远方抄表与电能计费系统IC卡预付费复费率电能表一般应具有如下功能：（1）IC卡预付电费。（2）分时（峰、谷、平时段）计量有功电度和无功电度并计费。（3）分时计量有功最大需量和无功最大需量。（4）功率因数测量。（5）提醒与跳闸。（6）防窃电。6.5.2预付费电能计费管理系统采用IC卡预付费电能表后，就必须有与之相配套的管理系统。售电终端：在每一供电地区设置一套售电终端，一般由计算机和工作读写器组成，可以通过通信网络和售电管理系统计算机连接。售电管理计算机网络:由所有售电终端与售电管理计算机及通信网络组成18第6章远方抄表与电能计费系统6.6自动抄表技术6.6.1本地自动抄表技术采用携带方便、操作简单可靠的抄表微机来完成抄表工作。电能表与抄表微机一般选用红外线作为通信媒介，能够完成非接触式数据传输，实现起来方便可靠。常用手持式数据终端（掌上电脑）实现现场记录，并与中心计算机通信，上传采集的数据。19第6章远方抄表与电能计费系统6.6.2远程自动抄表技术是一种不需要人员到达现场就能完成自动抄表的新型抄表方式，它利用通信网络将电能数据自动传输到计算机电能计费管理中心进行处理。优点：降低劳动强度，提高抄表的准确性和及时性，杜绝误抄、漏抄等现象。一、远程自动抄表电能计费系统的发展分布式直接传输系统的特点：1.采用分布式直接数字传输，数据采集中心直接与电能表通信2.电能表具有采集、储存和处理数据的功能3.电能表能定时或发生事件时上传信息20第6章远方抄表与电能计费系统二、远程自动抄表电能计费系统的组成系统主要包括具有自动抄表功能的电能表、抄表集中器、抄表交换机和中央信息处理机四部分。电能表：脉冲电能表；智能电能表。抄表集中器：将多台电能表连接成本地网络，并将多台电能表的用电数据集中处理，然后再继续向上传送的装置。其自身含有特殊软件和通信功能。抄表交换机：将抄表集中器的数据收集过来，再通过一定的通信方式传送到电能计费中心的计算机网络。中央信息处理机：电能计费中心的计算机网络是整个远程自动抄表系统的管理层设备，由单台计算机或计算机局域网和相应的抄表软件构成。21第6章远方抄表与电能计费系统三、自动抄表系统的远程传输通道1、利用网络实现远方抄表2、利用低压配电线载波实现远方抄表3、利用负荷监控信道实现远方抄表四、远方自动抄表系统的典型方案三个远方自动抄表系统实例22第6章