第三章電子式電能表及特種電能表

1、第三章第三章 電子式電能表及特種電能表電子式電能表及特種電能表 概述：概述： 電子式電能表開始出現(xiàn)于電子式電能表開始出現(xiàn)于20世紀(jì)世紀(jì)60代，由于受到當(dāng)時(shí)代，由于受到當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，電子式電能表的價(jià)格很高，僅供標(biāo)準(zhǔn)表技術(shù)水平的限制，電子式電能表的價(jià)格很高，僅供標(biāo)準(zhǔn)表用。用。 隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，80 年代出現(xiàn)了年代出現(xiàn)了應(yīng)用微處理機(jī)的電能表，不僅用于標(biāo)準(zhǔn)表，且廣泛應(yīng)用于應(yīng)用微處理機(jī)的電能表，不僅用于標(biāo)準(zhǔn)表，且廣泛應(yīng)用于安裝式電能表。安裝式電能表。 電子電能表因電子電能表因準(zhǔn)確度高、體積小、重量輕、功能多，準(zhǔn)確度高、體積小、重量輕、功能多，且性

2、價(jià)比高且性價(jià)比高，前景十分廣闊。，前景十分廣闊。主要內(nèi)容主要內(nèi)容 第一節(jié)第一節(jié) 電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理 第二節(jié)第二節(jié) 脈沖電能表和最大需量電能表脈沖電能表和最大需量電能表 第三節(jié)第三節(jié) 預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表 第四節(jié)第四節(jié) 多功能電子式電能表多功能電子式電能表 第五節(jié)第五節(jié) 電子式電能表的誤差特性及調(diào)整電子式電能表的誤差特性及調(diào)整第一節(jié)第一節(jié) 電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理一、電子式電能表的工作原理一、電子式電能表的工作原理 電能的基本表達(dá)式電能的基本表達(dá)式 電子式電能表中實(shí)現(xiàn)積分的方法是將功率轉(zhuǎn)換為脈電子式電能表中

3、實(shí)現(xiàn)積分的方法是將功率轉(zhuǎn)換為脈沖頻率輸出，該脈沖稱為電能計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)脈沖沖頻率輸出，該脈沖稱為電能計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)脈沖 fh (或或fl), 其其頻率正比于負(fù)荷功率頻率正比于負(fù)荷功率第一節(jié)第一節(jié) 電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理二、電子式電能表的組成二、電子式電能表的組成圖圖3-1 電子式電能表的基本組成電子式電能表的基本組成輸入級(jí)輸入級(jí)直流電源直流電源p/f 變換器變換器計(jì)數(shù)顯示控制電路計(jì)數(shù)顯示控制電路乘法器乘法器二、電子式電能表的組成二、電子式電能表的組成1.輸入級(jí)輸入級(jí) 輸入級(jí)的作用是將被測(cè)的高電壓和大電流轉(zhuǎn)換成電子電路能處理的低電壓和小電流輸入到乘法器中，并使乘法器和電網(wǎng)隔離，減小

4、干擾。 （1）精密電阻輸入變換電路 （2）電壓互感器、電流互感器輸入電路第一節(jié)第一節(jié) 電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理二、電子式電能表的組成二、電子式電能表的組成2.乘法器乘法器 乘法器是實(shí)現(xiàn)被測(cè)電壓、電流相乘，輸出為功率的器件，它是電能表的關(guān)鍵電路。 第一節(jié)第一節(jié) 電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理乘法器模擬乘法器數(shù)字乘法器時(shí)分割乘法器霍爾乘法器硬件乘法器（由移位寄存器和加法器組成）軟件乘法器（利用乘法指令實(shí)現(xiàn)）二、電子式電能表的組成二、電子式電能表的組成第一節(jié)第一節(jié) 電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理2.乘法器乘法器（1）模擬乘法器）模擬乘法器

5、1）時(shí)分割乘法器 負(fù)載在一個(gè)周期內(nèi)消耗的電能近似等于m個(gè)電壓、電流相乘再求和。m 取值越大，上述近似計(jì)算產(chǎn)生的誤差越小。由此，時(shí)分割乘法器的基本思想有兩個(gè)，即分割和相乘。工作原理工作原理時(shí)分割乘法器電流型：被測(cè)電壓、電流以及功率都以電流形式表示電壓型：由于尖峰電壓干擾，現(xiàn)在基本不用二、電子式電能表的組成二、電子式電能表的組成第一節(jié)第一節(jié) 電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理2.乘法器乘法器（1）模擬乘法器）模擬乘法器 1）時(shí)分割乘法器（a） 原理電路（b）電路工作波形 輸入電流i u 為反映被測(cè)電壓u的電流信號(hào)，c1為積分電容，s為施密特電路，它有兩個(gè)轉(zhuǎn)換電平uh 和ul，i0為正

6、、負(fù)恒流源，開關(guān)sa受施密特輸出電壓控制。時(shí)分割乘法器原理先進(jìn)，制造技術(shù)比較成熟，線性度較好，準(zhǔn)確度最高可做到0.01級(jí)二、電子式電能表的組成二、電子式電能表的組成第一節(jié)第一節(jié) 電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理2.乘法器乘法器（1）霍爾乘法器）霍爾乘法器由被測(cè)電壓由被測(cè)電壓u產(chǎn)生磁場(chǎng)，被測(cè)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，被測(cè)電流i通過(guò)霍爾元件，通過(guò)霍爾元件，則霍爾電動(dòng)勢(shì)就能反映被測(cè)電壓、電流的相乘積。則霍爾電動(dòng)勢(shì)就能反映被測(cè)電壓、電流的相乘積。 霍爾乘法器是一個(gè)四象限乘法器，其相乘精度甚佳，可達(dá)霍爾乘法器是一個(gè)四象限乘法器，其相乘精度甚佳，可達(dá)0.3%左右。左右。工作頻率在工作頻率在10khz以

7、內(nèi)。以內(nèi)。優(yōu)點(diǎn)：頻率響應(yīng)寬，準(zhǔn)確度能長(zhǎng)期保證；抗干擾能力強(qiáng)；優(yōu)點(diǎn)：頻率響應(yīng)寬，準(zhǔn)確度能長(zhǎng)期保證；抗干擾能力強(qiáng)；可以不需要電流互感器，不存在互感器引入的誤差。可以不需要電流互感器，不存在互感器引入的誤差。缺點(diǎn)：工藝復(fù)雜，準(zhǔn)確度也不容易達(dá)到很高。缺點(diǎn)：工藝復(fù)雜，準(zhǔn)確度也不容易達(dá)到很高。圖3-3 霍爾效應(yīng)示意圖kh 為霍爾元件的靈敏度為霍爾元件的靈敏度uh為霍爾電動(dòng)勢(shì)為霍爾電動(dòng)勢(shì)u h = k h i b二、電子式電能表的組成二、電子式電能表的組成第一節(jié)第一節(jié) 電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理2.乘法器乘法器（2）數(shù)字乘法器）數(shù)字乘法器 數(shù)字乘法器是將數(shù)字量相乘，首先將被測(cè)電數(shù)字乘法

8、器是將數(shù)字量相乘，首先將被測(cè)電壓、電流的模擬量變?yōu)閿?shù)字量，然后相乘。壓、電流的模擬量變?yōu)閿?shù)字量，然后相乘。圖3-4 數(shù)字乘法器采用硬件乘法電路采用硬件乘法電路：由移位寄存器、加法器和時(shí)序控制電路組成由移位寄存器、加法器和時(shí)序控制電路組成 運(yùn)算速度高，但需提供硬件電路運(yùn)算速度高，但需提供硬件電路采用軟件乘法器：利用計(jì)算機(jī)的乘法指令實(shí)現(xiàn)數(shù)字量相乘，這實(shí)際是采用軟件乘法器：利用計(jì)算機(jī)的乘法指令實(shí)現(xiàn)數(shù)字量相乘，這實(shí)際是 利用一系列的累加和移位完成運(yùn)算的。利用一系列的累加和移位完成運(yùn)算的。 運(yùn)算速度較慢，但可節(jié)約硬件運(yùn)算速度較慢，但可節(jié)約硬件3. p/f 變換器變換器 p/f 變換器是把乘法器輸出的代表

9、有功功率的信變換器是把乘法器輸出的代表有功功率的信號(hào)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)脈沖，并且用脈沖頻率的高低來(lái)代表功號(hào)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)脈沖，并且用脈沖頻率的高低來(lái)代表功率大小的電路。它和計(jì)數(shù)器一起實(shí)現(xiàn)電能測(cè)量中的率大小的電路。它和計(jì)數(shù)器一起實(shí)現(xiàn)電能測(cè)量中的積分運(yùn)算。積分運(yùn)算。第一節(jié)第一節(jié) 電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理二、電子式電能表的組成二、電子式電能表的組成二、電子式電能表的組成二、電子式電能表的組成4.計(jì)數(shù)、顯示、控制電路計(jì)數(shù)、顯示、控制電路計(jì)數(shù)器對(duì)計(jì)數(shù)器對(duì)p/f 變換器的輸出脈沖計(jì)數(shù)，累計(jì)電能，變換器的輸出脈沖計(jì)數(shù)，累計(jì)電能，從而完成積分運(yùn)算；從而完成積分運(yùn)算；顯示器顯示電能表所測(cè)量的電能，有字輪

10、計(jì)度器、顯示器顯示電能表所測(cè)量的電能，有字輪計(jì)度器、 液晶顯示器和發(fā)光二極管顯示器幾種類型；液晶顯示器和發(fā)光二極管顯示器幾種類型；控制電路用于實(shí)現(xiàn)電子式電能表的各種功能?？刂齐娐酚糜趯?shí)現(xiàn)電子式電能表的各種功能。第一節(jié)第一節(jié) 電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理二、電子式電能表的組成二、電子式電能表的組成5.直流電源直流電源作用：作用：為各部分電子電路的工作提供合適的直流電為各部分電子電路的工作提供合適的直流電壓。壓。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由降壓電路、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電由降壓電路、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等幾部分組成。路等幾部分組成。第一節(jié)第一節(jié) 電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理電子式電能

11、表的結(jié)構(gòu)和原理三、電能計(jì)量模塊三、電能計(jì)量模塊專用電能計(jì)量模塊不僅集成了乘法器、專用電能計(jì)量模塊不僅集成了乘法器、 p/f 變換變換電路，還包含相位調(diào)整電路、電源監(jiān)測(cè)電路、接電路，還包含相位調(diào)整電路、電源監(jiān)測(cè)電路、接口電路等其它電路。口電路等其它電路。采用這些模塊只需配以少量的外圍電路就能制造采用這些模塊只需配以少量的外圍電路就能制造出滿足各種需要的電子式電能表。出滿足各種需要的電子式電能表。第一節(jié)第一節(jié) 電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理三、電能計(jì)量模塊三、電能計(jì)量模塊 電子式電能表的核心計(jì)量芯片按工作原理可分為：電子式電能表的核心計(jì)量芯片按工作原理可分為： 數(shù)字式計(jì)量芯片。采

12、用數(shù)字式計(jì)量芯片。采用dsp 技術(shù)、以數(shù)字乘法器為核心。技術(shù)、以數(shù)字乘法器為核心。它運(yùn)用高準(zhǔn)確度的、快速它運(yùn)用高準(zhǔn)確度的、快速a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器,可編程增益控制等最可編程增益控制等最新技術(shù)。新技術(shù)。 模擬計(jì)量芯片。以模擬乘法器為核心。模擬計(jì)量芯片。以模擬乘法器為核心。 這兩種芯片的基本工作原理有根本的不同：數(shù)字式芯片在這兩種芯片的基本工作原理有根本的不同：數(shù)字式芯片在計(jì)量準(zhǔn)確度、線性度、穩(wěn)定性、抗干擾、溫度漂移和時(shí)間計(jì)量準(zhǔn)確度、線性度、穩(wěn)定性、抗干擾、溫度漂移和時(shí)間漂移等方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于模擬式芯片。漂移等方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于模擬式芯片。第一節(jié)第一節(jié) 電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理第二節(jié)第

13、二節(jié) 脈沖電能表和最大需量電能表脈沖電能表和最大需量電能表一、脈沖電能表一、脈沖電能表 脈沖電能表是一種將電能參數(shù)轉(zhuǎn)換為脈沖輸出的表計(jì)。脈沖電能表是一種將電能參數(shù)轉(zhuǎn)換為脈沖輸出的表計(jì)。將感應(yīng)式電能表轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為脈沖送至電子電路進(jìn)行將感應(yīng)式電能表轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為脈沖送至電子電路進(jìn)行處理，構(gòu)成機(jī)電一體式預(yù)付費(fèi)電能表、多功能電能表等表處理，構(gòu)成機(jī)電一體式預(yù)付費(fèi)電能表、多功能電能表等表計(jì)。計(jì)。圖3-5 脈沖電能表組框圖一、脈沖電能表一、脈沖電能表 感應(yīng)式測(cè)量機(jī)構(gòu)的主要功能是將電能量轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)。感應(yīng)式測(cè)量機(jī)構(gòu)的主要功能是將電能量轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)。 光電轉(zhuǎn)換器的功能是將正比于電能的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為

14、電脈光電轉(zhuǎn)換器的功能是將正比于電能的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為電脈沖，此脈沖數(shù)也正比于被測(cè)電能。光電轉(zhuǎn)換器是機(jī)電脈沖沖，此脈沖數(shù)也正比于被測(cè)電能。光電轉(zhuǎn)換器是機(jī)電脈沖式電子電能表的關(guān)鍵部分式電子電能表的關(guān)鍵部分 分頻器和計(jì)數(shù)器的主要功能是將經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成的脈分頻器和計(jì)數(shù)器的主要功能是將經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成的脈沖信號(hào)進(jìn)行分頻、計(jì)數(shù)、從而得到所用電能量。沖信號(hào)進(jìn)行分頻、計(jì)數(shù)、從而得到所用電能量。第二節(jié)第二節(jié) 脈沖電能表和最大需量電能表脈沖電能表和最大需量電能表 光電轉(zhuǎn)換器（又稱光電頭）光電轉(zhuǎn)換器（又稱光電頭）由發(fā)光器件和光敏器件組由發(fā)光器件和光敏器件組成。成。 發(fā)光器件采用發(fā)光二極管發(fā)光器件采用發(fā)光二極管光

15、敏器件采用光敏三極管光敏器件采用光敏三極管第二節(jié)第二節(jié) 脈沖電能表和最大需量電能表脈沖電能表和最大需量電能表一、脈沖電能表一、脈沖電能表圖3-6 光電頭安裝結(jié)構(gòu)圖（a）穿透式光電頭（b）反射式光電頭二、最大需量電能表二、最大需量電能表1.最大需量的概念。最大需量的概念。 在一定結(jié)算期內(nèi)（如一個(gè)月），所有用戶需量中的最大值，即為該用戶的當(dāng)月最大需量，可用md表示。每次抄表后，最大需量應(yīng)復(fù)位（ 清零）。第二節(jié)第二節(jié) 脈沖電能表和最大需量電能表脈沖電能表和最大需量電能表2.計(jì)量最大需量的意義計(jì)量最大需量的意義 大工業(yè)用戶申請(qǐng)接電時(shí)，必須申報(bào)其變壓器裝機(jī)容量及最大需量，供電部門根據(jù)容量或最大需量設(shè)計(jì)、

16、敷設(shè)新線路及配置供電設(shè)備。 國(guó)家對(duì)大工業(yè)用戶實(shí)行“兩部制電價(jià)”。兩部制電價(jià)包括：w 電度電價(jià)電度電價(jià)。按用戶用電度數(shù) （kwh）計(jì)算的電價(jià)；w 基本電價(jià)基本電價(jià)。按用戶最大需量或變壓器容量（kva ）計(jì)算的電價(jià)。第二節(jié)第二節(jié) 脈沖電能表和最大需量電能表脈沖電能表和最大需量電能表二、最大需量電能表二、最大需量電能表若申請(qǐng)需量大，實(shí)際負(fù)荷小若申請(qǐng)需量小，實(shí)際負(fù)荷大供電容量占空，投資浪費(fèi)設(shè)備線路過(guò)負(fù)荷，影響供電質(zhì)量，甚至使設(shè)備損壞3.最大需量測(cè)量方法最大需量測(cè)量方法 區(qū)間式：每隔15min依次測(cè)量平均功率，然后對(duì)每個(gè)平均值進(jìn)行比較取得最大值 。 滑差式：每隔1min計(jì)算一次15min的平均功率。第二

17、節(jié)第二節(jié) 脈沖電能表和最大需量電能表脈沖電能表和最大需量電能表二、最大需量電能表二、最大需量電能表圖3-8 最大需量的測(cè)量方法（a）區(qū)間式求md （b）滑差式求md 4、感應(yīng)式最大需量表、感應(yīng)式最大需量表 最大需量指示器利用時(shí)間機(jī)構(gòu)，在一定的時(shí)間間隔內(nèi)使指示器通過(guò)齒輪與電能表轉(zhuǎn)軸螺桿相連接，從而記錄了此間隔內(nèi)平均功率。第二節(jié)第二節(jié) 脈沖電能表和最大需量電能表脈沖電能表和最大需量電能表二、最大需量電能表二、最大需量電能表圖3-9 需量表推動(dòng)指示針運(yùn)行曲線5、多功能電能表測(cè)量最大需量第二節(jié)第二節(jié) 脈沖電能表和最大需量電能表脈沖電能表和最大需量電能表二、最大需量電能表二、最大需量電能表計(jì)算115mi

18、n 的平均功率p1,并保存到最大需量的單元pm計(jì)算216min 的平均功率p2p2(pm) ？p2 取代pm中的值pm中始終保持15min平均功率的最大值最大需量。是依次類推表3-2 每分鐘采集的脈沖數(shù)第三節(jié)第三節(jié) 預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表一、預(yù)付費(fèi)電能表一、預(yù)付費(fèi)電能表預(yù)付費(fèi)電能表又叫購(gòu)電式電能表，是一種用戶必須先付電費(fèi)，然后才可用電的電能表。用電戶通過(guò)介質(zhì)將所購(gòu)電能數(shù)預(yù)置到該電能表中，電能表?yè)?jù)此數(shù)據(jù)經(jīng)處理、識(shí)別而提供用戶用電。按使用介質(zhì)的不同，預(yù)付費(fèi)電能表的發(fā)展大抵經(jīng)歷了投幣式、磁卡式、電卡式、ic卡式等幾個(gè)階段。第三節(jié)第三節(jié) 預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表預(yù)

19、付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表一、預(yù)付費(fèi)電能表一、預(yù)付費(fèi)電能表兩個(gè)主要功能模塊：電能計(jì)量部分微處理器控制圖3-10 預(yù)付費(fèi)電能表組成框圖1.電能計(jì)量部分電能計(jì)量部分 電能計(jì)量部分使用單相電能測(cè)量專用集成電路。工作原理：電能計(jì)量部分使用單相電能測(cè)量專用集成電路。工作原理： 由分壓器完成電壓取樣，由取樣電阻完成電流取樣，取樣后由分壓器完成電壓取樣，由取樣電阻完成電流取樣，取樣后的電壓電流信號(hào)由乘法器轉(zhuǎn)換為功率信號(hào)，經(jīng)的電壓電流信號(hào)由乘法器轉(zhuǎn)換為功率信號(hào)，經(jīng)u/f 變換后變換后,產(chǎn)產(chǎn)生表示用電多少的脈沖序列。生表示用電多少的脈沖序列。 p(fh) 經(jīng)光偶隔離后輸出經(jīng)光偶隔離后輸出,用作校驗(yàn)脈沖用作校驗(yàn)脈

20、沖,與光偶相串的發(fā)光二與光偶相串的發(fā)光二極管可作電能計(jì)量指示。極管可作電能計(jì)量指示。p(fh) 經(jīng)經(jīng)16分頻和驅(qū)動(dòng)后成為低頻分頻和驅(qū)動(dòng)后成為低頻電能脈沖電能脈沖p(fl)，累計(jì)此脈沖即可計(jì)算有功電能，所以此脈沖，累計(jì)此脈沖即可計(jì)算有功電能，所以此脈沖經(jīng)光偶隔離后送給單片機(jī)，進(jìn)行電能計(jì)量。經(jīng)光偶隔離后送給單片機(jī)，進(jìn)行電能計(jì)量。第三節(jié)第三節(jié) 預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表一、預(yù)付費(fèi)電能表一、預(yù)付費(fèi)電能表2.單片微處理器單片微處理器 微處理器（即單片機(jī)）作微處理器（即單片機(jī)）作ic卡及顯示器接口，同時(shí)兼作竊卡及顯示器接口，同時(shí)兼作竊電檢測(cè)和超負(fù)荷控制。電檢測(cè)和超負(fù)荷控制。

21、有竊電或超負(fù)荷時(shí)，蜂鳴器鳴叫；超負(fù)荷時(shí)，輸出控制信有竊電或超負(fù)荷時(shí)，蜂鳴器鳴叫；超負(fù)荷時(shí)，輸出控制信號(hào)給斷電機(jī)構(gòu)，使預(yù)付費(fèi)電能表除具有計(jì)量電能的基本功號(hào)給斷電機(jī)構(gòu)，使預(yù)付費(fèi)電能表除具有計(jì)量電能的基本功能外，還可控制負(fù)荷，并防止竊電。能外，還可控制負(fù)荷，并防止竊電。第三節(jié)第三節(jié) 預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表一、預(yù)付費(fèi)電能表一、預(yù)付費(fèi)電能表3.非易失存儲(chǔ)器非易失存儲(chǔ)器 為了在交流斷電時(shí)，能永久保存重要數(shù)據(jù)，并且上電為了在交流斷電時(shí)，能永久保存重要數(shù)據(jù)，并且上電時(shí)能恢復(fù)數(shù)據(jù)，微處理器經(jīng)串行外圍接口外擴(kuò)非易失數(shù)據(jù)時(shí)能恢復(fù)數(shù)據(jù)，微處理器經(jīng)串行外圍接口外擴(kuò)非易失數(shù)據(jù)存貯器。非易

22、失數(shù)據(jù)存貯器采用串行存貯器。非易失數(shù)據(jù)存貯器采用串行eeprom，它具有，它具有在線快速讀在線快速讀/寫功能，可擦寫寫功能，可擦寫100萬(wàn)次以上，數(shù)據(jù)可保持萬(wàn)次以上，數(shù)據(jù)可保持20年。年。第三節(jié)第三節(jié) 預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表一、預(yù)付費(fèi)電能表一、預(yù)付費(fèi)電能表4.液晶顯示器液晶顯示器 顯示器采用液晶顯示器顯示器采用液晶顯示器 ，液晶顯示器分通用型和專用型。，液晶顯示器分通用型和專用型。通用型一般除有液晶顯示屏外，還帶有自己的控制器和驅(qū)通用型一般除有液晶顯示屏外，還帶有自己的控制器和驅(qū)動(dòng)器，使用簡(jiǎn)便，價(jià)格較高。專用型一般僅有液晶顯示屏，動(dòng)器，使用簡(jiǎn)便，價(jià)格較高。專用

23、型一般僅有液晶顯示屏，顯示屏是根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合，自己設(shè)計(jì)顯示的字符與符號(hào)，它顯示屏是根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合，自己設(shè)計(jì)顯示的字符與符號(hào)，它本身不帶控制器和驅(qū)動(dòng)器，專用型價(jià)格便宜，編程較麻煩，本身不帶控制器和驅(qū)動(dòng)器，專用型價(jià)格便宜，編程較麻煩，需另配控制器和驅(qū)動(dòng)器。需另配控制器和驅(qū)動(dòng)器。 電能表的液晶顯示器大部分是專用型。電能表的液晶顯示器大部分是專用型。第三節(jié)第三節(jié) 預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表一、預(yù)付費(fèi)電能表一、預(yù)付費(fèi)電能表 5.超負(fù)荷斷電和防竊電功能超負(fù)荷斷電和防竊電功能（1）超負(fù)荷斷電：）超負(fù)荷斷電：微處理器內(nèi)部的計(jì)數(shù)器對(duì)電能計(jì)量部分微處理器內(nèi)部的計(jì)數(shù)器對(duì)電能計(jì)量部分送入的電

24、能計(jì)量脈沖計(jì)數(shù)、計(jì)算功率和電能。當(dāng)發(fā)現(xiàn)超負(fù)送入的電能計(jì)量脈沖計(jì)數(shù)、計(jì)算功率和電能。當(dāng)發(fā)現(xiàn)超負(fù)荷（電流過(guò)大）時(shí)，就輸出超負(fù)荷控制脈沖信號(hào)，控制斷荷（電流過(guò)大）時(shí)，就輸出超負(fù)荷控制脈沖信號(hào)，控制斷電機(jī)構(gòu)切斷供電，單片機(jī)累計(jì)超負(fù)荷次數(shù)，若在三次以內(nèi)，電機(jī)構(gòu)切斷供電，單片機(jī)累計(jì)超負(fù)荷次數(shù)，若在三次以內(nèi)，則延遲一段時(shí)間后就可自動(dòng)恢復(fù)供電。則延遲一段時(shí)間后就可自動(dòng)恢復(fù)供電。（2）防竊電）防竊電第三節(jié)第三節(jié) 預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表一、預(yù)付費(fèi)電能表一、預(yù)付費(fèi)電能表二、分時(shí)計(jì)量電能表二、分時(shí)計(jì)量電能表 分時(shí)計(jì)量電能表又稱為復(fù)費(fèi)率電能表，是一種按不同時(shí)段分時(shí)計(jì)量電能表又稱為復(fù)費(fèi)率

25、電能表，是一種按不同時(shí)段分別計(jì)量用戶用電情況的電能表。分別計(jì)量用戶用電情況的電能表。 按照電力負(fù)荷的大小，一天按照電力負(fù)荷的大小，一天24h分為用電的頂、平、峰、分為用電的頂、平、峰、谷等不同時(shí)段，供電部門對(duì)不同時(shí)段的用電實(shí)行不同電價(jià)，谷等不同時(shí)段，供電部門對(duì)不同時(shí)段的用電實(shí)行不同電價(jià)，用經(jīng)濟(jì)手段鼓勵(lì)用戶主動(dòng)采取避峰填谷的措施，從而使電用經(jīng)濟(jì)手段鼓勵(lì)用戶主動(dòng)采取避峰填谷的措施，從而使電力負(fù)荷曲線變緩，以提高發(fā)電設(shè)備的利用率，同時(shí)減小由力負(fù)荷曲線變緩，以提高發(fā)電設(shè)備的利用率，同時(shí)減小由于負(fù)荷曲線變化太大而引起的不安全因素。于負(fù)荷曲線變化太大而引起的不安全因素。第三節(jié)第三節(jié) 預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量

26、電能表預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表第三節(jié)第三節(jié) 預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表二、分時(shí)計(jì)量電能表二、分時(shí)計(jì)量電能表圖3-11 分時(shí)計(jì)量電能表框圖1.電能計(jì)量電路電能計(jì)量電路 電能計(jì)量電路的工作情況與預(yù)付費(fèi)電能表的電能計(jì)量部分相同。2.單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng) 單片機(jī)是分時(shí)計(jì)量電能表的核心，其主要功能是接收電能計(jì)量電路送來(lái)的用電量信息，根據(jù)設(shè)定的時(shí)段，由存儲(chǔ)器中內(nèi)設(shè)的程序控制對(duì)電能脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并換算成相應(yīng)的電能量，分別計(jì)入峰、平、谷時(shí)段相應(yīng)的用電量和總用電量的存儲(chǔ)單元中，完成電能量的分時(shí)計(jì)量，然后將處理過(guò)的數(shù)據(jù)根據(jù)需要送至存貯器!顯示器!通信部分等設(shè)備。第三節(jié)第三節(jié) 預(yù)付

27、費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表二、分時(shí)計(jì)量電能表二、分時(shí)計(jì)量電能表3.看門狗電路看門狗電路 看門狗電路 （watch dog timer，wdt）用于監(jiān)測(cè)單片機(jī)的程序運(yùn)行。為防止在工作過(guò)程中單片機(jī)內(nèi)部程序運(yùn)行發(fā)生錯(cuò)誤，出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，加入了 wdt。一旦發(fā)現(xiàn)死機(jī)，wdt 立即向單片機(jī)復(fù)位端發(fā)出復(fù)位信號(hào)，使單片機(jī)從死機(jī)狀態(tài)中解脫出來(lái)，恢復(fù)程序的正常運(yùn)行。4.實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路 實(shí)行時(shí)鐘電路是分時(shí)計(jì)量電能表的重要組成部分。它為電能表分時(shí)計(jì)量電能提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。實(shí)時(shí)時(shí)鐘分為硬時(shí)鐘和軟時(shí)鐘兩種。第三節(jié)第三節(jié) 預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表二、分時(shí)計(jì)量電

28、能表二、分時(shí)計(jì)量電能表5.顯示器顯示器 目前，用于分時(shí)計(jì)量電能表的顯示器有3種，較常用的是led 數(shù)碼管、lcd 液晶顯示板、 fip熒光數(shù)碼管。6.兩個(gè)通信接口兩個(gè)通信接口 復(fù)費(fèi)率表是一種需要設(shè)定運(yùn)行參數(shù) （底度、時(shí)段、費(fèi)率等），并需定期觀測(cè)和抄表的儀表，為方便用戶使用，現(xiàn)備有兩種通信接口，一種為接觸式rs485接口，一種為非接觸式紅外接口。第三節(jié)第三節(jié) 預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表二、分時(shí)計(jì)量電能表二、分時(shí)計(jì)量電能表7.時(shí)段切換信號(hào)時(shí)段切換信號(hào) 為了便于校驗(yàn)電能表的投切時(shí)段是否準(zhǔn)確，電能表可在規(guī)定的時(shí)間輸出投切時(shí)段信號(hào)。校表時(shí)，可通過(guò)通信口，要求電能表輸出一投切

29、時(shí)段信號(hào)，校驗(yàn)其是否準(zhǔn)確。8.軟件功能軟件功能 單片機(jī)系統(tǒng)所做的任何工作都是在程序控制下完成的?？刂瞥绦蚴且粋€(gè)循環(huán)執(zhí)行程序，由兩部分組成：一部分是系統(tǒng)主程序，包括被它調(diào)用的各類子程序；另一部分是中斷服務(wù)程序，它由單片機(jī)內(nèi)部或外部中斷信號(hào)啟動(dòng)執(zhí)行。第三節(jié)第三節(jié) 預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表二、分時(shí)計(jì)量電能表二、分時(shí)計(jì)量電能表第四節(jié)第四節(jié) 多功能電子式電能表多功能電子式電能表 多功能電能表多功能電能表 計(jì)量有功（計(jì)量有功（ 無(wú)功）無(wú)功） 分時(shí)、測(cè)量需量分時(shí)、測(cè)量需量 顯示、存貯和輸出數(shù)據(jù)顯示、存貯和輸出數(shù)據(jù)圖3-13三相電子式多功能電能表的組成框圖第四節(jié)第四節(jié) 多功能電

30、子式電能表多功能電子式電能表1.分壓器、電流互感器分壓器、電流互感器 電壓輸入電路。電壓輸入電路。采用電阻分壓器。電阻分壓器具有非常好的線性度，可最大限度地減小在大動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的相移，從而減小電壓輸入電路所產(chǎn)生的誤差。電阻分壓器將電壓輸入按比例減小到適合電能計(jì)量模塊。 電流輸入電路。電流輸入電路。采用高精度繞組電流互感器。電流互感器按比例減小線路電流，以適合電能計(jì)量模塊。第四節(jié)第四節(jié) 多功能電子式電能表多功能電子式電能表2.電能計(jì)量模塊電能計(jì)量模塊 電能計(jì)量模塊采用專用電能計(jì)量芯片 （ic），該芯片內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （a/d）和數(shù)字信號(hào)處理器 （dsp）。電能計(jì)量芯片按一定的速率對(duì)電壓、電流進(jìn)行采

31、樣，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。采樣速率決定電能表的準(zhǔn)確度，速率越高，準(zhǔn)確度也就越高。dsp 對(duì)電壓、電流進(jìn)行乘積和其他各種運(yùn)算。 三相三線電子式多功能電能表采用兩表法來(lái)測(cè)三相三線電路的有功及無(wú)功的電能，三相四線電子式多功能電能表采用三表法來(lái)測(cè)三相四線電路的有功及無(wú)功的電能。第四節(jié)第四節(jié) 多功能電子式電能表多功能電子式電能表3.非易失存儲(chǔ)器非易失存儲(chǔ)器 非易失存儲(chǔ)器采用eeprom用于保存所有與需量運(yùn)算!分時(shí)運(yùn)算有關(guān)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。4.單片微處理器單片微處理器 單片機(jī)定時(shí)從電能計(jì)量模塊取出數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)修正運(yùn)算以后送入電量累加單元，同時(shí)根據(jù)修正后的數(shù)據(jù)計(jì)算出功率、電壓、電流、功率因數(shù)等參數(shù)，并計(jì)算出統(tǒng)計(jì)量

32、，如斷相欠壓累計(jì)時(shí)間、 累計(jì)次數(shù)、 電能表累計(jì)工作時(shí)間等，并將這些數(shù)據(jù)存入非易失存儲(chǔ)器eeprom ， 以供顯示和查詢“同時(shí)，單片機(jī)檢測(cè)電源電壓告警信號(hào)，如發(fā)現(xiàn)電壓低至門檻以下，立即進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，將運(yùn)行數(shù)據(jù)存入eeprom，并進(jìn)入低功耗工作模式，直到電壓恢復(fù)正常。若檢測(cè)到電池電壓不足 ，就發(fā)出告警提示，以便及時(shí)更換新電池。第四節(jié)第四節(jié) 多功能電子式電能表多功能電子式電能表5.紅外通信紅外通信 電表具有紅外通信接口，可使用掌上電腦對(duì)其編程和抄錄數(shù)據(jù)，抄錄的數(shù)據(jù)可送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。6.電源電源 電源即直流穩(wěn)壓電源，由三相變壓器降壓、全波整流、電容濾波、三端集成穩(wěn)壓器組成，如圖：圖3-

33、14電源組成框圖第五節(jié)第五節(jié) 電子式電能表的誤差特性及調(diào)整電子式電能表的誤差特性及調(diào)整一、分流器引起的誤差一、分流器引起的誤差 目前大多數(shù)電子式表的分流器由錳銅合金板制成，其溫度系數(shù)小，對(duì)銅的熱電動(dòng)勢(shì)小。常用型號(hào)有f1和f2兩種，f1型用于準(zhǔn)確度非常高的分流器上，電子式電能表用f2型即可以達(dá)到要求 錳銅分流器的電阻隨著溫度的變化而發(fā)生非線性變化，這會(huì)引起電子式表誤差對(duì)溫度變化發(fā)生非線性變化。圖3-15 錳銅電阻對(duì)溫度關(guān)系曲線二、電流互感器二、電流互感器ta引起的誤差引起的誤差勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流i0 的存在造成了電流互感器的誤差的存在造成了電流互感器的誤差電流互感器的誤差主要與一次回路電電流互感器

34、的誤差主要與一次回路電流、二次負(fù)載和工作頻率有關(guān)。流、二次負(fù)載和工作頻率有關(guān)。一次回路電流與誤差絕對(duì)值及相位一次回路電流與誤差絕對(duì)值及相位差誤差成反比差誤差成反比二次負(fù)載與誤差絕對(duì)值成正比、與二次負(fù)載與誤差絕對(duì)值成正比、與相位差誤差成正比相位差誤差成正比頻率頻率 （25100hz）對(duì)誤差影響很）對(duì)誤差影響很小小第五節(jié)第五節(jié) 電子式電能表的誤差特性及調(diào)整電子式電能表的誤差特性及調(diào)整圖3-16電流互感器的等效電路三、分壓器引起的誤差三、分壓器引起的誤差第五節(jié)第五節(jié) 電子式電能表的誤差特性及調(diào)整電子式電能表的誤差特性及調(diào)整 溫度誤差溫度誤差 電子式表內(nèi)分壓器一般選1%準(zhǔn)確度的金屬膜電阻，對(duì)于0.5級(jí)

35、以下準(zhǔn)確度的表，其誤差隨溫度變化可以忽略不計(jì)。 一次電壓誤差一次電壓誤差 因?yàn)槠錇殡娮璺謮?，一次電壓變化?duì)誤差影響幾乎為零。 負(fù)載影響負(fù)載影響 乘法器電壓回路輸入電路的電阻相對(duì)于幾十千歐的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)為無(wú)窮大,故而負(fù)載引起的誤差幾乎為零頻率影響頻率影響 因?yàn)槠錇殡娮璺謮?又采用金屬膜電阻,頻率變化 (01khz)對(duì)誤差影響幾乎為零負(fù)載電流通過(guò)一次和二次繞組,產(chǎn)生一次和二次繞組阻抗壓降 的大小和相位均不等于 ,這就造成電壓互感器tv 的誤差四、電壓互感器四、電壓互感器tv引起的誤差引起的誤差第五節(jié)第五節(jié) 電子式電能表的誤差特性及調(diào)整電子式電能表的誤差特性及調(diào)整勵(lì)磁電流通過(guò)一次繞組,產(chǎn)生一次繞組阻

36、抗壓降 圖3-17 電壓互感器的等效電路五、乘法器引起的誤差五、乘法器引起的誤差1. 模擬乘法器引起的誤差模擬乘法器引起的誤差 輸入電壓特性輸入電壓特性：模擬乘法器是由運(yùn)算放大器和其他電路實(shí)現(xiàn)的，故其誤差隨輸入電壓的變化有非線性變化的特性 輸入頻率特性輸入頻率特性：模擬乘法器在很寬的頻率范圍（251khz）內(nèi)特性穩(wěn)定，幾乎不受頻率影響 溫度特性溫度特性：模擬乘法器采用先進(jìn)的大規(guī)模集成電路技術(shù)，這使其溫度特性很好，溫度變化在(-40850c)范圍內(nèi)2. 數(shù)字乘法器引起的誤差數(shù)字乘法器引起的誤差 數(shù)字乘法器采用高準(zhǔn)確度 a/d 轉(zhuǎn)換進(jìn)行數(shù)字化,然后進(jìn)行數(shù)字信號(hào)乘法運(yùn)算。除a/d轉(zhuǎn)換引起誤差外，線性

37、范圍很寬 ，溫度和頻率特性很好，誤差的變化可忽略不計(jì)。因而可以做到10倍以上過(guò)載的寬量程電能表.第五節(jié)第五節(jié) 電子式電能表的誤差特性及調(diào)整電子式電能表的誤差特性及調(diào)整六、電子式電能表誤差的調(diào)整六、電子式電能表誤差的調(diào)整 1. 調(diào)整分壓器中的可調(diào)整電阻調(diào)整分壓器中的可調(diào)整電阻 電子式電能表在電能計(jì)量模塊的輸入端對(duì)被測(cè)電壓取樣的分壓器設(shè)有可以調(diào)整的電阻，用于在出廠前調(diào)整電能表的準(zhǔn)確度和線性。 2. 采用軟件調(diào)整采用軟件調(diào)整 軟件調(diào)試的原理是單片機(jī)將從電能計(jì)量模塊讀出的原始數(shù)據(jù)乘一個(gè)修正系數(shù)，使測(cè)量值與真實(shí)值基本一致。第五節(jié)第五節(jié) 電子式電能表的誤差特性及調(diào)整電子式電能表的誤差特性及調(diào)整小結(jié)小結(jié) 電子式電能表和感應(yīng)式電能表具有相同的計(jì)量電能的功能，電子式電能表和感應(yīng)式電能表具有相同的計(jì)量電能的功能，但兩者的結(jié)構(gòu)和工作原理卻截然不同。但兩者的結(jié)構(gòu)和工作原理卻截然不同。 電子式電能表包括安裝式電子電能表和標(biāo)準(zhǔn)