電能計量基礎(chǔ)及新技術(shù)--吳安嵐第4章ppt課件

1、電子式電能表電子式電能表第第4章章 20世紀(jì)世紀(jì)40年代誕生年代誕生120世紀(jì)世紀(jì)80年代末、年代末、90年代初，飛躍發(fā)展年代初，飛躍發(fā)展22019年，大規(guī)模批量生產(chǎn)年，大規(guī)模批量生產(chǎn)3二、電子式電能表的分類二、電子式電能表的分類按功能按功能按原理按原理分分類類 按規(guī)格按規(guī)格按接入方式按接入方式l經(jīng)互感器接入式經(jīng)互感器接入式l直接接入式直接接入式l有功有功l無功無功l有無功有無功組合組合l有功復(fù)有功復(fù)費率費率l最大需最大需量量l多功能多功能l模擬乘法器型模擬乘法器型l數(shù)字乘法器型數(shù)字乘法器型l單相電子式電能表單相電子式電能表l l三相三線電子式電能三相三線電子式電能表表l三相四線電子式電能三相

2、四線電子式電能表表三、電子式電能表的特點三、電子式電能表的特點準(zhǔn)確度等級高且誤差穩(wěn)定準(zhǔn)確度等級高且誤差穩(wěn)定起動電流小且誤差曲線平整起動電流小且誤差曲線平整3 頻率響應(yīng)范圍寬頻率響應(yīng)范圍寬4 受外磁場影響小受外磁場影響小15 功能強(qiáng)大功能強(qiáng)大12電子式電能表的特點電子式電能表的特點 過載能力大過載能力大6 防竊電能力強(qiáng)防竊電能力強(qiáng)7強(qiáng)大的事件記錄功能強(qiáng)大的事件記錄功能8 便于安裝使用便于安裝使用9四、兩種電能表的性能比較四、兩種電能表的性能比較類別類別感應(yīng)式電能表感應(yīng)式電能表電子式電能表電子式電能表準(zhǔn)確度（級）準(zhǔn)確度（級）0.53.00.011.0頻率范圍（頻率范圍（Hz）4555402000啟

3、動電流啟動電流0.003 0.001 外磁場影響外磁場影響大大小小安裝要求安裝要求嚴(yán)格嚴(yán)格不太嚴(yán)格不太嚴(yán)格過載能力過載能力4倍倍610倍倍功耗功耗大大小小電磁兼容性電磁兼容性好好一般一般日常維護(hù)日常維護(hù)簡單簡單較復(fù)雜較復(fù)雜功能功能單一單一完善、可擴(kuò)展完善、可擴(kuò)展五、電子式電能表的構(gòu)成五、電子式電能表的構(gòu)成電源部分電源部分 測量部分測量部分12顯示部分顯示部分3 管理部分管理部分4 接口部分接口部分15 外殼及接線端鈕外殼及接線端鈕6電子式電能表的構(gòu)成電子式電能表的構(gòu)成三相電子式多功能電能表結(jié)構(gòu)框圖三相電子式多功能電能表結(jié)構(gòu)框圖 六、電子式電能表測量原理六、電子式電能表測量原理原理概述 p(t)

4、=u(t)i(t)為功率曲線，而有功電能W (t)為功率曲線與橫軸t所包圍的面積陰影部分之和。電子式電能表測量原理電子式電能表測量原理測量步驟1、時分割乘法器原理、時分割乘法器原理-脈沖調(diào)寬脈沖調(diào)寬dtRURuctuuttNx)(1)(21211111dtRuRUctuuttxN)(1)(32121211xxNxNNxuuURTRTTTRuRUTRURu1221112221,)()(u1u2時，電平比較器的輸出u3為低電平，控制S1、S2分別接+UN、+uy時分割乘法器原理時分割乘法器原理-脈沖調(diào)幅脈沖調(diào)幅uiukuuuURRuURTRTuTTTuTTuTuUyxyxNxNyyyy121221

5、120)()()(純電阻元件時分割乘法器波形圖純電阻元件時分割乘法器波形圖純電感元件時分割乘法器波形圖純電感元件時分割乘法器波形圖2、數(shù)字乘法器原理框圖、數(shù)字乘法器原理框圖逐次逼近逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器原理框圖轉(zhuǎn)換器原理框圖3、電壓頻率轉(zhuǎn)換器原理、電壓頻率轉(zhuǎn)換器原理4、分頻計數(shù)器、分頻計數(shù)器 分頻分頻- 就是使輸出信號的頻率分為輸入信號頻率的整數(shù)就是使輸出信號的頻率分為輸入信號頻率的整數(shù)分之一。如五個脈沖合為一個，那么每個脈沖代表的電能值就增分之一。如五個脈沖合為一個，那么每個脈沖代表的電能值就增加了加了 。(頻率下降了頻率下降了) 計數(shù)計數(shù)-就是對輸入的頻率信號累計脈沖個數(shù)。就是對輸入的頻率信

6、號累計脈沖個數(shù)。七、電子式電能表的功能七、電子式電能表的功能 1、電能計量功能：、電能計量功能： 輸入、輸出有功計量；輸入、輸出無功輸入、輸出有功計量；輸入、輸出無功計量；四象限無功計量；視在電能計量等，還根計量；四象限無功計量；視在電能計量等，還根據(jù)用戶要求可以計量組合無功如據(jù)用戶要求可以計量組合無功如象限無功與象限無功與象限無功絕對值相加，象限無功絕對值相加，象限無功與象限無功與象限無象限無功絕對值相加等）。功絕對值相加等）。有功、無功方向以及四象限無功示意圖乙地假設(shè)為負(fù)載方）乙地假設(shè)為負(fù)載方）的電流電壓相量圖的電流電壓相量圖有功、無功方向有功、無功方向 2、分時計費功能、分時計費功能 將

7、一天分成若干時間段，給每段時間規(guī)將一天分成若干時間段，給每段時間規(guī)定其費率特征：尖峰、峰、平、谷。按照費定其費率特征：尖峰、峰、平、谷。按照費率特征分別累計電量，即得到電能的分時計率特征分別累計電量，即得到電能的分時計量。如果規(guī)定不同的費率就起到了調(diào)節(jié)用電量。如果規(guī)定不同的費率就起到了調(diào)節(jié)用電量從而達(dá)到削峰填谷、平衡負(fù)荷的作用，使量從而達(dá)到削峰填谷、平衡負(fù)荷的作用，使發(fā)電機(jī)及供電網(wǎng)發(fā)揮最大的功效。發(fā)電機(jī)及供電網(wǎng)發(fā)揮最大的功效。 為了準(zhǔn)確進(jìn)行分時計費，要求表計內(nèi)部為了準(zhǔn)確進(jìn)行分時計費，要求表計內(nèi)部時鐘精度較高：日計時誤差小于時鐘精度較高：日計時誤差小于.秒，秒，而時段切換誤差小于而時段切換誤差小

8、于5秒。秒。 最大需量最大需量-用戶在一個抄表期內(nèi)每用戶在一個抄表期內(nèi)每15分鐘平均功分鐘平均功率的最大值。率的最大值。 計量方法計量方法-每個滑差步進(jìn)時間到時，計算截止到每個滑差步進(jìn)時間到時，計算截止到當(dāng)前時刻的一個需量周期的平均功率，并且與最大值當(dāng)前時刻的一個需量周期的平均功率，并且與最大值進(jìn)行比較，如果大于最大值，將其記錄為最大需量。進(jìn)行比較，如果大于最大值，將其記錄為最大需量。3、最大需量記錄功能、最大需量記錄功能4、監(jiān)控功能、監(jiān)控功能 功率監(jiān)控：設(shè)定功率上限，當(dāng)電能表計量的功率超功率監(jiān)控：設(shè)定功率上限，當(dāng)電能表計量的功率超過上限時報警，如果連續(xù)超限將跳閘。過上限時報警，如果連續(xù)超限將

9、跳閘。 斷相監(jiān)測：當(dāng)電能表檢測到某相電壓小于給定電壓斷相監(jiān)測：當(dāng)電能表檢測到某相電壓小于給定電壓下限時，表明發(fā)生故障，電能表將給出斷相報警，并記錄下限時，表明發(fā)生故障，電能表將給出斷相報警，并記錄發(fā)生時間、發(fā)生累計次數(shù)、發(fā)生累計時間。發(fā)生時間、發(fā)生累計次數(shù)、發(fā)生累計時間。 過流監(jiān)測：當(dāng)電能表檢測到電流大于給定上限時，過流監(jiān)測：當(dāng)電能表檢測到電流大于給定上限時，電能表給出過流報警，并記錄發(fā)生時刻、發(fā)生次數(shù)、發(fā)生電能表給出過流報警，并記錄發(fā)生時刻、發(fā)生次數(shù)、發(fā)生累計時間。累計時間。 失流監(jiān)測：當(dāng)電流發(fā)生較嚴(yán)重不平衡達(dá)到某一比例失流監(jiān)測：當(dāng)電流發(fā)生較嚴(yán)重不平衡達(dá)到某一比例時，電能表判斷為失流，并記錄

10、累計時間以及發(fā)生時刻，時，電能表判斷為失流，并記錄累計時間以及發(fā)生時刻，為故障分析做參考。為故障分析做參考。5、監(jiān)測功能、監(jiān)測功能 電子式電能表可以測量各相瞬時電壓、電子式電能表可以測量各相瞬時電壓、電流、有功功率、無功功率、電網(wǎng)頻率、各電流、有功功率、無功功率、電網(wǎng)頻率、各相功率因數(shù)、視在功率等，測量準(zhǔn)確度一般相功率因數(shù)、視在功率等，測量準(zhǔn)確度一般可以達(dá)到可以達(dá)到0.2、0.5級。高檔表還可以分析諧級。高檔表還可以分析諧波含量和相角等，這些功能可以用于用電監(jiān)波含量和相角等，這些功能可以用于用電監(jiān)測與判斷，如安裝表計時觀察電能表上顯示測與判斷，如安裝表計時觀察電能表上顯示的電壓、電流、功率等以

11、判斷接線是否正確的電壓、電流、功率等以判斷接線是否正確，電能表工作是否正常。，電能表工作是否正常。6、事件記錄功能、事件記錄功能 電子式電能表可以記錄多種事件的發(fā)生時間及當(dāng)時電子式電能表可以記錄多種事件的發(fā)生時間及當(dāng)時的狀態(tài)，以便進(jìn)行故障分析和判斷。這些事件有：電能表的狀態(tài)，以便進(jìn)行故障分析和判斷。這些事件有：電能表上電、電能表掉電、清零、設(shè)置參數(shù)、最大需量清零、斷上電、電能表掉電、清零、設(shè)置參數(shù)、最大需量清零、斷相、失壓、過流、失流、功率超限、自檢出錯等。相、失壓、過流、失流、功率超限、自檢出錯等。 三相四線電子式電能表一般記錄三相四線電子式電能表一般記錄A、B、C、AB、AC、BC、ABC

12、共共7種失壓事件。三相三線表記錄種失壓事件。三相三線表記錄A、B、C、AC共共4種失壓事件。種失壓事件。 失壓判斷起始條件：電壓小于額定電壓的失壓判斷起始條件：電壓小于額定電壓的78%2V，同時電流大于額定電流的同時電流大于額定電流的5（一般為（一般為30mA時。時。 失壓判斷結(jié)束條件：電壓回升大于額定電壓的失壓判斷結(jié)束條件：電壓回升大于額定電壓的85%。7、預(yù)付費功能、預(yù)付費功能 預(yù)付費功能是通過用戶自行持IC卡到售電點購電，然后輸入到電表中，電能表按設(shè)定的費率自動進(jìn)行扣費。當(dāng)剩余電費小于設(shè)定限額時，報警提示用戶去購電；當(dāng)剩余電費小于0后，電能表自動跳閘，切斷用戶供電線路。用戶購電的介質(zhì)為I

13、C卡。在設(shè)計預(yù)付費電表時，要考慮數(shù)據(jù)的安全性，一般IC卡中均采用加密技術(shù)，以防止非法修改數(shù)據(jù)。 8、 通信功能：電子式電能表一般都具通信功能：電子式電能表一般都具有通信接口，用于與其它設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換有通信接口，用于與其它設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、抄表、設(shè)置表計參數(shù)等，常用的有：遠(yuǎn)紅、抄表、設(shè)置表計參數(shù)等，常用的有：遠(yuǎn)紅外數(shù)字通信接口、外數(shù)字通信接口、RS485通信接口等。通信接口等。 9、自檢功能：電能表內(nèi)部的時鐘芯片、自檢功能：電能表內(nèi)部的時鐘芯片、存儲器包含數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器）、存儲器包含數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器）、顯示器等各個部件都有可能會損壞，在損壞顯示器等各個部件都有可能會損壞，在損壞后

14、，電能表會及時發(fā)出信號顯示報警或聲后，電能表會及時發(fā)出信號顯示報警或聲光報警以提示用戶盡快處理。光報警以提示用戶盡快處理。10、電壓合格率記錄 在電能表中設(shè)定電壓考核范圍和電壓合格在電能表中設(shè)定電壓考核范圍和電壓合格范圍，當(dāng)實際電壓在考核范圍之內(nèi)時，記錄總運范圍，當(dāng)實際電壓在考核范圍之內(nèi)時，記錄總運行時間，當(dāng)實際電壓在合格范圍之外時，記錄超行時間，當(dāng)實際電壓在合格范圍之外時，記錄超上限或低于下限累計時間，并且記錄在超上限時上限或低于下限累計時間，并且記錄在超上限時的最大電壓和發(fā)生時刻以及低于下限時的最小電的最大電壓和發(fā)生時刻以及低于下限時的最小電壓和發(fā)生時刻。壓和發(fā)生時刻。 電壓合格率電壓合格時間電壓合格率電壓合格時間/電壓運行時間電壓運行時間11、電量凍結(jié)數(shù)據(jù)的記錄與分析、電量凍結(jié)數(shù)據(jù)的記錄與分析 電子式電能表在投入