電子式電能表的原理[1]

1、 電子式電能表的原理電子式電能表是在數(shù)字功率表的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，采用乘法器實現(xiàn)對電功率的測量，其工作原理框圖如圖3-10所示。被測量的高電壓u、大電流i經(jīng)電壓變換器和電流變換器轉(zhuǎn)換后送至乘法器M，乘法器M完成電壓和電流瞬時值相乘，輸出一個與一段時間內(nèi)的平均功率成正比的直流電壓U，然后再利用電壓頻率轉(zhuǎn)換器，U被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖頻率f，將該頻率分頻，并通過一段時間內(nèi)計數(shù)器的計數(shù)，顯示出相應(yīng)的電能。圖3-10 電子式電能表工作原理框圖 一、輸入變換電路 電子式電能計量儀表中必須有電壓和電流輸入電路。輸入電路的作用，一方面是將被測信號按一定的比例轉(zhuǎn)換成低電壓、小電流輸入到乘法器中；另一方面是使乘法器

2、和電網(wǎng)隔離，減小干擾。（一）電流輸入變換電路 要測量幾安培乃至幾十安培的交流電流，必須要將其轉(zhuǎn)變?yōu)榈刃У男⌒盘柦涣麟妷海ɑ螂娏鳎駝t無法測量。直接接入式電子式電能表一般采用錳銅分流片；經(jīng)互感器接入式電子式電能表內(nèi)部一般采用二次側(cè)互感器級聯(lián)，以達(dá)到前級互感器二次側(cè)不帶強(qiáng)電的要求。 1錳銅片分流器 以錳銅片作為分流電阻RS，當(dāng)大電流i（t）流過時會產(chǎn)生相應(yīng)的成正比的微弱電壓 Ui（t），其數(shù)學(xué)表達(dá)式為Ui（t）i（t）R該小信號Ui（t）送入乘法器，作為測量流過電能表的電流i（t）。其原理圖如3-11所示。 錳銅分流器和普通電流互感器相比，具有線性好和溫度系數(shù)小等優(yōu)點。錳銅分流器A選用F2錳銅片

3、，厚度2mm，取樣電阻Rs選175，則當(dāng)基本電流為5A時，1、2之間的取樣信號Ui0.875mV。圖3-11 錳銅分流器測量電器原理圖2電流互感器 采用普通互感器（電磁式）的最大優(yōu)點是電能表內(nèi)主回路與二次回路、電壓和電流回路可以隔離分開，實現(xiàn)供電主回路電流互感器二次側(cè)不帶強(qiáng)電，并可提高電子式電能表的抗干擾能力。其原理框圖如圖3-12所示。 （） （b）圖3-12 電流互感器電氣原理圖（）穿線式；（b）接入式i（t）KI iT（t）式中 i（t）流過電能表主回路的電流； iT（t）流過電流互感器二次側(cè)的電流； KI電流互感器的變比。式中 u（t）送往電能計量裝置的電流等效電壓； RL負(fù)載電阻。

4、（二）電壓輸入變換電路 和被測電流一樣，上百伏（100V或220V）的被測電壓也必須經(jīng)分壓器或電壓互感器轉(zhuǎn)變?yōu)榈刃У男‰妷盒盘?，方可送入乘法器。電子式電能表?nèi)使用的分壓器一般為電阻網(wǎng)絡(luò)或電壓互感器。 1電阻網(wǎng)絡(luò) 采用電阻網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)點是線性好、成本低，缺點是不能實現(xiàn)電氣隔離。 實用中，一般采用多級（如3級）分壓，以便提高耐壓和方便補(bǔ)償與調(diào)試。典型接線如圖3-13所示。圖3-13 典型電阻網(wǎng)絡(luò)線路圖 2電壓互感器 采用互感器的最大優(yōu)點是可實現(xiàn)一次側(cè)和二次側(cè)的電氣隔離，并可提高電能表的抗干擾能力，缺點是成本高。其電路圖如圖3-14所示。u（t）KU uU（t）式中 u（t）被測電壓； uU（t）送

5、給乘法器的等效電壓。圖3-14 電壓互感器電路圖 二、乘法器電路模擬乘法器是一種完成兩個互不相關(guān)的模擬信號（如輸入電能表內(nèi)連續(xù)變化的電壓和電流）進(jìn)行相乘作用的電子電路，通常具有兩個輸入端和一個輸出端，是一個三端網(wǎng)絡(luò)，如圖3-15所示。理想的乘法器的輸出特性方程式可表示為U0（t）KUX（t）UY（t），式中 K是乘法器的增益。圖3-15 乘法器表示方式 從乘法的代數(shù)概念出發(fā)，乘法器具有四個工作區(qū)域，由它的兩個輸入電壓極性來確定。根據(jù)兩個輸入電壓的不同極性，乘積輸出的極性有四種組合，可以用圖3-16平面中的四個象限來具體說明。凡是能夠適應(yīng)兩個輸入電壓極性的四種組合的乘法器，稱為四象限乘法器。若一

6、個輸入端能夠適應(yīng)正、負(fù)兩極性電壓，而另一個輸入端只能適應(yīng)單一極性電壓的乘法器，則稱為二象限乘法器。若乘法器在兩個輸入端分別限定為某一種極性的電壓能正常工作，它就是單象限乘法器。圖3-16 模擬乘法器的工作象限圖 實現(xiàn)兩個輸入模擬量相乘的方法有多種多樣。乘法器是電子式電能表的核心部分，并非每一種乘法器電路都能適用電子式電能表，下面介紹電子式電能表中常用的乘法器。 （一）時分割乘法器 時分割模擬乘法器的工作過程實質(zhì)上是一個對被測對象進(jìn)行調(diào)寬調(diào)幅的工作過程。它在提供的節(jié)拍信號的周期T里，對被測電壓信號ux作脈沖調(diào)寬式處理，調(diào)制出一正負(fù)寬度T1、T2之差（時間量）與ux成正比的不等寬方波脈沖，即T2T

7、1K1ux；再以此脈沖寬度控制與ux同頻的被測電壓信號uy的正負(fù)極性持續(xù)時間，進(jìn)行調(diào)幅處理，使uK2uy；最后將調(diào)寬調(diào)幅波經(jīng)濾波器輸出，輸出電壓U0為每個周期T內(nèi)電壓u的平均值，它反映了ux、uy兩同頻電壓乘積的平均值，實現(xiàn)了兩信號的相乘，輸出的調(diào)寬調(diào)幅方波如圖3-17所示。圖3-17 調(diào)寬調(diào)幅波示意圖 也有的時分割乘法器對電流信號ix、iy進(jìn)行調(diào)寬調(diào)幅處理，輸出的直流電流信號I0表示電流ix、iy乘積的平均值。前者稱為電壓平衡型時分割乘法器，后者稱為電流平衡型時分割乘法器。采用三角波作為節(jié)拍信號的電壓型時分割乘法器的電路原理如圖3-18所示。被測電壓轉(zhuǎn)換為ux，被測電流轉(zhuǎn)換成電壓uy。圖中電

8、路的上半部分是調(diào)寬功能單元，下半部分是調(diào)幅功能單元。由運(yùn)算放大器N1和電容C1組成積分器，對經(jīng)R1、R2輸入的電流作求和積分；UN和UN是正、負(fù)基準(zhǔn)電壓，在電路的設(shè)計中，基準(zhǔn)電壓UN的幅值應(yīng)比輸入電壓ux大得多；S1、S2為兩個受電平比較器控制并同時動作的開關(guān)；電平比較器是具有兩個穩(wěn)態(tài)的直流觸發(fā)器；運(yùn)算放大器N2、電阻R4和電容C2組成了濾波器。積分輸出電壓u1和三角波發(fā)生器產(chǎn)生的節(jié)拍三角波電壓u2都加到電平比較器上，當(dāng)u1u2時，電平比較器輸出低電平，S1、S2分別接UN、uy；當(dāng)u1u2時，電平比較器輸出高電平，S1、S2分別接UN、uy；當(dāng)u1u2時，為比較器轉(zhuǎn)換狀態(tài)。乘法器的輸出電壓U

9、0就是由S2的動作所得到的幅度為士uy的不等寬方波電壓經(jīng)濾波后的直流成分。該乘法器電路若干單元輸出電壓的波形如圖 3-19所示。圖3-18 三角波信號的時分割乘發(fā)器電路原理圖1調(diào)寬功能單元假定輸入電壓ux為正值，積分器接通ux和UN，輸出電壓u1從a點（見圖3-19）逐漸向下變化（a b段），在a b段內(nèi)，u1u2，達(dá)到b點時，u1u2。由于三角波電壓繼續(xù)向上變化，致使u1u2，于是電平比較器輸出高電平，S1接通UN，積分器輸出電壓u1轉(zhuǎn)而逐漸向上變化（bc段），達(dá)到c點時，u1u2，緊接著三角波電壓繼續(xù)下降，u1u2，電平比較器輸出低電平，S1接通UN，電壓u1再次向下變化。如此反復(fù)，積分器

10、輸出電壓u1呈鋸齒波形。設(shè)開關(guān)S1接通UN的時間為T1，接通UN的時間為T2，且T1T2T。當(dāng)系統(tǒng)達(dá)穩(wěn)態(tài)時，積分器在T1、T2時間段內(nèi)的總積分電荷量應(yīng)為零，即即開關(guān)S1接通UN、UN的時間差（T2T1）與輸入電壓ux成正比。圖3-19 三角波信號的時分割乘發(fā)器波形圖2調(diào)幅功能單元開關(guān)S2在比較器的控制下與S1同時動作，在T1期間接通uy，輸出電壓u為uy，在T2期間接通uy，輸出電壓u變?yōu)閡y。經(jīng)濾波器輸出后，得到電壓U0為u的反向平均值即輸出電壓U0與ui成正比，因此整個電路是一個實現(xiàn)了u、i乘積運(yùn)算的乘法器，它的輸出相應(yīng)于ui乘積的平均值，亦即平均功率。在調(diào)寬電路中，受積分器積分電荷總量平

11、衡條件的約束，對ux的最大幅值有一定限制，它的正邊界是當(dāng)T10、T2T時UN所能平衡的ux值，負(fù)邊界是當(dāng)T1T、T20時UN所能平衡的ux值，因此ux的幅值應(yīng)滿足條件至于uy，其輸入幅值僅受為獲取uy的倒相器的動態(tài)范圍所限制。 目前在全電子式電能表制造業(yè)中，采用時分割模擬乘法器的占有相當(dāng)大比例。與其他類型的模擬乘法器相比，時分割模擬乘法器的制造技術(shù)比較成熟且工藝性好，原理較為先進(jìn)，具有更好的線性度，其最突出的優(yōu)點是具有較高的準(zhǔn)確度級別，可達(dá)到0.01級，基本上解決了如何提高準(zhǔn)確度的問題。其主要缺點是帶寬較窄，僅為數(shù)百赫茲。 （二）數(shù)字乘法器 微處理器在全電子式電能表中主要用于數(shù)據(jù)處理，而在其測

12、量機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用并不多。隨著芯片速度的提高和外部接口電路的更加成熟，微處理器的功能將得到充分發(fā)揮和擴(kuò)展?？梢灶A(yù)計，應(yīng)用數(shù)字乘法器技術(shù)來完成功率電能測量的前景十分廣闊。采用數(shù)字乘法器，由計算機(jī)軟件來完成乘法運(yùn)算，可以在功率因數(shù)為01的全范圍內(nèi)保證電能表的測量準(zhǔn)確度。這是多種模擬乘法器難以勝任的。采用數(shù)字乘法器的全電子式電能表的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖3-20所示。 微處理器控制雙通道AD轉(zhuǎn)換，同時對電壓、電流進(jìn)行采樣，由微處理器完成相乘功能并累計電能。平均功率表示為式中 T交流電壓、電流的周期。圖3-20 數(shù)字乘法器的電能表結(jié)構(gòu)框圖以t為時間間隔將上式中的積分做離散化處理，即對電壓、電流同時進(jìn)行采樣，則這

13、就是用軟件計算被測平均功率即有功功率的數(shù)學(xué)模型。從上式可以看出，平均功率的計算與功率求解過程與功率因數(shù)無關(guān)，因此，可以得出采用數(shù)字乘法器的全電子式電能表的電能測量與功率因數(shù)無關(guān)的結(jié)論，這是這類電能表的一個重要特點。 AD轉(zhuǎn)換器的準(zhǔn)確度一般較高，其轉(zhuǎn)換誤差可以忽略。通過軟件來完成采樣及乘法計算的準(zhǔn)確度與t的選取有關(guān)。t越小，準(zhǔn)確度越高，但計算量將增加，且會使實時性變差。由采樣理論可知，連續(xù)信號離散后得到的時間序列不丟失原信號的信息，不僅采樣頻率要滿足奈奎斯特定律，而且必須等分連續(xù)的信號周期，否則會產(chǎn)生測量誤差。為此采用軟件鎖相技術(shù)將采樣頻率自動地鎖定在輸入信號頻率的N倍上，這樣可以在輸入頻率發(fā)生

14、變化時自動調(diào)整采樣間隔，使時鐘的漂移變化也不會給測量帶來誤差。使用微處理器技術(shù)制造全電子式電能表的前景十分看好，但成本高是其商品化的一個主要障礙；數(shù)字乘法器的發(fā)展還要依靠于電路的集成和芯片價格的降低，但其功能強(qiáng)大、性能優(yōu)越，在未來先進(jìn)的電能管理領(lǐng)域中一定會廣為應(yīng)用。 三、電壓頻率轉(zhuǎn)換器目前采用的電壓頻率轉(zhuǎn)換器，大多是利用積分方式實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。電子式電能表常用的雙向積分式電壓頻率轉(zhuǎn)換器的原理電路如圖3-21所示。運(yùn)放N和電容C組成積分器，上下電平比較器有兩個比較電平U1、U2。輸出電壓波形如圖3-22所示。當(dāng)開關(guān)S接通U1時，電容C充電，輸出電壓U0往負(fù)向變化（ab段）；當(dāng)達(dá)到比較器的下限電平U2時

15、，比較器控制開關(guān)S接通U1，C放電，電壓U0往正向變化；當(dāng)達(dá)到比較器的上限電平U1時，S再次接通十U1，如此反復(fù)，達(dá)穩(wěn)態(tài)后，便得到了周期為 T的三角波。由于ab段和 cd段的積分斜率是一樣的，故積分時間也相等，均為T/2。根據(jù)積分器輸入、輸出電壓關(guān)系得到輸出電壓U0的頻率即輸出頻率f與輸入電壓U1成正比。圖3-21 雙向積分式電壓頻率轉(zhuǎn)換器的原理電路圖圖3-22 雙向積分式電壓頻率轉(zhuǎn)換器的波形圖這種電壓頻率轉(zhuǎn)換器的主要特點是輸出頻率較低，選擇高穩(wěn)定性的R、C元件，可使其準(zhǔn)確度長期保持在±0.1的水平。四、分頻計數(shù)器 在機(jī)電式電能表中，由光電轉(zhuǎn)換器將電能信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號；而在電子式電

16、能表中，電能信號轉(zhuǎn)化成相應(yīng)脈沖信號的工作是由乘法器及電壓頻率轉(zhuǎn)換器完成的。這兩種脈沖信號在送入計數(shù)器計數(shù)之前，需要先送入分頻器進(jìn)行分頻，以降低脈沖頻率。這樣做，一方面是為了便于取出電能計量單位的位數(shù)（如百分之一度位）；另一方面是考慮到計數(shù)器長期計數(shù)的容量問題。 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(shù)分之一；所謂計數(shù)，就是對輸入的頻率信號累計脈沖個數(shù)。在電子式電能表中，分頻器和計數(shù)器一般采用CMOS集成電路器件。這是因為集成電路器件工作可靠性、抗干擾能力、功率消耗、電路保安和機(jī)械尺寸等一系列指標(biāo)均優(yōu)于分立元器件組成的電路。圖3-23為分頻計數(shù)器原理框圖和脈沖波形。圖中電壓頻率轉(zhuǎn)換器

17、送來的脈沖信號fx經(jīng)整形電路整形后，可輸出一系列規(guī)則的矩形波，并輸入到控制門，A點的波形如圖3-23（b）所示。把由石英晶體振蕩器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)時鐘脈沖信號經(jīng)分頻后作為時間基準(zhǔn)。分頻后的標(biāo)準(zhǔn)時鐘脈沖信號，如圖3-23（b）B點的波形也送至控制門，于是控制門打開，將計數(shù)脈沖輸出，得到如圖3-23（b）C點的波形。計數(shù)器可記錄時間T內(nèi)通過控制門的脈沖數(shù)，每一個脈沖所代表的電量數(shù)經(jīng)計算確定后，便可經(jīng)譯碼電路由顯示器顯示出來。（a） （b）圖3-23 分頻計數(shù)器原理框圖（a）框圖；（b）脈沖波形五、顯示器 目前常見的電子式電能表顯示器件有三種：液晶（LCD）、發(fā)光二極管（LED）、熒光管（FIP）。 液晶

18、顯示器（LCD）是利用液晶在一定電場下發(fā)生光學(xué)偏振而產(chǎn)生不同透光率來實現(xiàn)顯示功能的。它根據(jù)光學(xué)原理可分為透射式、反射式和半透半反射式；根據(jù)視角大小可分為TN型（視角為 90o）和STN型（視角可達(dá) 160o）兩種；根據(jù)工作溫度范圍可分為普遍型（065 oC）和寬溫型（3085 oC）。液晶顯示器在靜態(tài)直流電場下壽命很短（一般為幾千小時），而在動態(tài)交變電場下壽命很長（可達(dá)20萬h）；除具有長壽命的優(yōu)點之外，還具有功耗?。ㄐ∮?0µA），在有一定采光度時顯示對比強(qiáng)等優(yōu)點。 發(fā)光二極管（LED）是利用特殊結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的二極管在施加正向工作電壓、具有一定工作電流時，發(fā)出某一特定波長的可見光來實

19、現(xiàn)顯示功能的。根據(jù)同一正向工作電流下的發(fā)光強(qiáng)度可將其分為普亮、高亮和超高亮3種。發(fā)光二極管顏色有紅、綠、黃等多種，具有溫度范圍寬（4085 o C）、在弱光背景下顯示醒目和低成本等優(yōu)點；缺點是壽命短（一般為3萬5萬h）、耗電大（一般510mA）、露天下顯示不清等。熒光顯示板（FIP）是利用特種熒光物質(zhì)在一定電場和一定紅外線熱能下產(chǎn)生一定亮度的可見熒光來實現(xiàn)顯示功能的。除成本高缺點外，其優(yōu)缺點和發(fā)光二極管基本相同。第三節(jié) 單相電子式復(fù)費率電能表單相電子式復(fù)費率電能表能精確地計量有功電能、最大需量等數(shù)據(jù)。該表集有功、分時計費于一體，表中設(shè)有4種費率、10個時段；具有遙控器紅外編程、掌上電腦紅外抄表

20、及RS485通信接口有線抄表功能，是電力部門進(jìn)行現(xiàn)代化電能測量的理想計量儀表。 一、常用術(shù)語（1）復(fù)費率電能表。有多個計度器分別在規(guī)定的不同費率時段內(nèi)記錄交流有功或無功電能的電能表。（2）費率計度器。由貯存器（用作貯存信息）和顯示器（用作顯示信息）二者構(gòu)成的電機(jī)械裝置或電子裝置，能記錄不同費率的有功或無功的電能量。（3）電能測量單元。由被測量輸入回路、測量等部分構(gòu)成，進(jìn)行有功或無功電能計量的單元。（4）費率時段控制單元。由費率計度器（含驅(qū)動電路）、時間開關(guān)及邏輯電路等構(gòu)成，進(jìn)行費率時段電能測量和顯示的單元。（5）峰、平、谷電量。電力系統(tǒng)日負(fù)荷曲線高峰時段的電量稱峰電量，低谷時段的電能量稱谷電量

21、，計量峰、谷時段以外的電能量稱平電量，三者之和為總電量。二、工作原理單相電子式復(fù)費率電能表的工作原理框圖如圖3-24所示。電流、電壓采樣電路是將流過線路的大電流和外部220V交流電壓變換為合適的小電流、小電壓信號，經(jīng)電能專用集成電路轉(zhuǎn)換成隨功率變化的脈沖信號。單片微處理器接收到功率脈沖信號后進(jìn)行電能累計，并且存入存儲器中，同時讀取時鐘信號，按照預(yù)先設(shè)定好的時段分時計量，并將數(shù)據(jù)輸出到顯示器中顯示，并且隨時接收串行通信口的通信信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。圖3-24 單相電子式復(fù)費率電能表能的工作原理框圖三、主要功能特點 （1）4種費率、10個時段。 （2）最大需量計算采用滑差式?；顣r間為l、3、5、15

22、min。 （3）當(dāng)前一分鐘平均功率的顯示。 （4）5V80ms有源或無源光電隔離電能脈沖輸出。 （5）停電時間累計。 （6）具有紅外遙控編程、RS485通信接口。 （7）可用12V外接電源掌上電腦紅外抄表。 （8）可設(shè)固定顯示和循環(huán)顯示方式。 （9）可記錄3個月（本月、上月、上上月）的有功總電能、各費率電能、最大需量及需量發(fā)生的時間等信息。 （10）遙控器可全面顯示所有功能項，并可方便編程。四、規(guī)格規(guī)格見表3-1。 表3-1 單相電子式復(fù)費率電能表能規(guī)格準(zhǔn)確度等級額定電壓Ue（V）基本電流Ib（A）表殼類型1.02205(6) 2.5(10)5(20)5(30)10(40)1型 15(60)2

23、0(80)20(100)2型五、基本誤差基本誤差見表3-1。表3-1 單相電子式復(fù)費率電能表能基本誤差基本電流功率因數(shù)cos基本誤差（%）0.05Ib1.0±1.50.1 IbImax1.0、0.5L、0.8C±1.00.1 Ib0.5L0.8C±1.5六、主要技術(shù)指標(biāo)（1）時鐘準(zhǔn)確度：日誤差 土0.5S天。（2）停電后數(shù)據(jù)保持時間：10年。（3）電能計度器容量：99999.9 kW·h。（4）需量計度器容量：99.999kW。（5）絕緣耐壓：2000 VAC。（6）功耗（LED顯示）：2VA。（7）啟動電流：0.4Ib。（8）電池功耗（停電不顯示時）：

24、0.4A。（9）工作溫度：2050 oC。（10）存儲和運(yùn)輸溫度：2550 oC。（11）濕度：75。七、顯示功能 （1）數(shù)碼管顯示。左邊2位指示功能序號，右邊6位指示內(nèi)容。 （2）峰平谷指示燈。峰、平、谷指示燈中的一個亮依次代表右邊6位顯示為峰電量、平電量、谷電量；峰、平兩燈齊亮表示尖峰電量；三燈全亮表示總電量。當(dāng)功能序號顯示00號時，峰、平、谷指示燈指示當(dāng)前時段的費率，便于用戶監(jiān)視時段的正常切換。 （3）欠壓指示燈。內(nèi)部電池欠壓時此燈常亮顯示。 （4）電能脈沖燈。用于指示用戶用電負(fù)載情況。 八、遙控器功能 （1）記憶鍵：編程時，將調(diào)整正確的數(shù)據(jù)記憶，同時功能號遞增一位；讀表時，顯示“ 00

25、”項功能序號。 （2）右移鍵。編程時循環(huán)移動要調(diào)整的數(shù)據(jù)位；在正常工作狀態(tài)下，該鍵為循環(huán)顯示和固定顯示轉(zhuǎn)換開關(guān)。 （3）上移及下移鍵。編程時，用以增、減閃爍位的數(shù)值；正常工作時，用以增、減顯示項功能序號。 （4）編程鍵：在需要對電能表進(jìn)行編程時按此鍵2s鐘便可進(jìn)入編程狀態(tài)。 （5）清零鍵：在電能表最大需量需要清零時按此鍵可將最大需量值清零。 （6）復(fù)位鍵：編程狀態(tài)時按此鍵退出編程，正常工作時按此鍵顯示功能序號00項。 （7）數(shù)字鍵。數(shù)字鍵09在編程狀態(tài)時用于修改數(shù)碼管閃爍位的數(shù)值，正常工作時用于查看功序號項數(shù)據(jù)。 （8）自檢鍵。用于檢查數(shù)碼管各段顯示是否正常。九、遙控器編程 出廠后第一次編程時

26、務(wù)必進(jìn)行總清操作（用遙控器清零鍵操作）。 （1）進(jìn)入編程狀態(tài)。按“編程”鍵，此時顯示“ 990”，依次在數(shù)碼管閃爍位輸入6位密碼，密碼正確后進(jìn)入編程狀態(tài)，顯示編程首項內(nèi)容“00 X X X X X X”。若輸入密碼有誤，則顯示錯誤次數(shù)提示“99X”，若連續(xù)錯誤超過10次，電能表將自動鎖定當(dāng)日編程功能。次日可再進(jìn)行編程，其他功能不受影響。電能總清后密碼為“000000”。 （2）選定編程項。進(jìn)入編程狀態(tài)后，左邊兩位數(shù)碼管顯示編程項目號，用遙控器上的數(shù)字鍵“09”或者按“上移”或“下移”鍵，改變到要編程的項目號。 （3）輸入數(shù)據(jù)。按“右移”鍵選擇數(shù)據(jù)位，其閃爍位可用數(shù)字鍵“09”或“上移”“下移”

27、鍵輸入數(shù)字。 （4）記憶數(shù)據(jù)：確認(rèn)輸入數(shù)據(jù)正確后，按記憶鍵保存該項數(shù)據(jù)。如果需要對其他項編程，重復(fù)（2）、（3）、（4）操作步驟。 （5）編程結(jié)束：按“復(fù)位”鍵結(jié)束編程。 （6）時段設(shè)置說明。時段總清后為00點00分，費率為l（1、23、4分別表示費率尖、峰、平、谷）。編程時各時段按24h制從早到晚排列。 （7）分時電量預(yù)置說明。只要將尖、峰、平、谷電量進(jìn)行預(yù)置，系統(tǒng)會將4個電量自動累加寫入總電量，而對總電量預(yù)置時各分時電量不受影響。 十、讀表 表內(nèi)存貯3個月的電量、最大需量，即當(dāng)月、上月、上上月數(shù)據(jù)。新的一月數(shù)據(jù)以最大需量清零時刻起保存。 1直接讀表 表內(nèi)顯示可以設(shè)定為固定項目顯示或循環(huán)顯示

28、。固定顯示時，用戶只要按遙控器上的“數(shù)字鍵”、“上移”或“下移”鍵顯示相應(yīng)功能順序號項內(nèi)容，按復(fù)位或記憶鍵顯示回到“00 X X X X X X”項。2最大需量清零 最大需量清零是將當(dāng)前電能表內(nèi)電量、最大需量凍結(jié)保存。按清零鍵后電能表自動將上月電量、需量等數(shù)據(jù)存入上上月保存，將當(dāng)前電量、需量等數(shù)據(jù)存入上月保存，當(dāng)前需量置0，以后依次類推。 最大需量清零有自動和手動兩種方式。當(dāng)設(shè)置為自動方式時，必須設(shè)定用電結(jié)算日（0128），電能表在該日的0時自動需量清零。若該日停電、則電能表在該日后的第一次通電時首先進(jìn)行自動需量清零。當(dāng)設(shè)置為手動方式時，按遙控器上的“清零”鍵，顯示“ 980”，在數(shù)碼管閃爍位

29、輸入6位密碼，密碼正確后，電能表自動進(jìn)行需量清零，電能表總清后的最大需量清零密碼為“000000”。注意：編程密碼與最大需量清零密碼是相互獨立的，為防止誤操作，電能表每天只允許需量清零一次，第二次需量清零操作無效（且電能表顯示NO）。第四節(jié) 單相預(yù)付費電能表 單相預(yù)付費電能表是在普通單相電子式電能表基礎(chǔ)上增加了微處理器、IC卡接口和表內(nèi)跳閘繼電器構(gòu)成的。它通過IC卡進(jìn)行電能表電量數(shù)據(jù)以及預(yù)購電費數(shù)據(jù)的傳輸，通過繼電器自動實現(xiàn)欠費跳閘功能，為解決抄表收費問題提供了有效的手段。 一、基本原理 單相預(yù)付費電能表原理框圖如圖3-25所示。測量模塊為表計核心，它和普通電子式單相電能表采用相同技術(shù)輸出功率

30、脈沖到微處理器。微處理器接收到測量部分的功率脈沖進(jìn)行電能累計，并且存入存儲器中，同時進(jìn)行剩余電費遞減，在欠費時給出報警信號并控制跳閘。它隨時監(jiān)測IC卡接口，判斷插入卡的有效性以及購電數(shù)據(jù)的合法性，將購電數(shù)據(jù)進(jìn)行讀入和處理。它還將數(shù)據(jù)輸出到相應(yīng)的顯示器中顯示。圖3-25 單相預(yù)付費電能表原理框圖 顯示采用液晶顯示器（LCD）或數(shù)碼管顯示（LED）。繼電器一般為磁保持繼電器，可以通斷較大的電流。電能表中可擴(kuò)展 RS485接口，進(jìn)行數(shù)據(jù)抄讀。 二、IC卡技術(shù) 在預(yù)付費電能表中IC卡技術(shù)是一個關(guān)鍵技術(shù)。IC卡是集成電路卡（Intergrated Circuit Gard）的簡稱。它將集成電路鑲在塑料卡

31、片上。它與磁卡比較有接口電路簡單、保密性好、不易損壞、存儲容量大、壽命長等特點。IC卡中的芯片分為不揮發(fā)的存儲器（也稱存儲卡）、保護(hù)邏輯電路（也稱加密卡）和微處理單元（也稱CPU卡）三種。在電能表上使用的卡，這三種都有，接口往往采用串行方式的接觸式卡。 下面對各種卡的構(gòu)成特點及使用特點作簡單介紹。 1存儲卡 在目前大量使用的存儲卡中，可以分為以下3種。 （1）只讀型。數(shù)據(jù)一次性寫入存儲器不可更改，往往由ROM或PROM存儲器構(gòu)成，其價格非常低廉，但數(shù)據(jù)內(nèi)容不可改變，適用于游戲卡、特定標(biāo)識卡等。 （2）計數(shù)型。芯片采用熔絲式的電路或存儲單元鎖死的電路，單元初始狀態(tài)為1（未熔斷或未鎖死），當(dāng)需要改

32、寫時，把相關(guān)單元熔絲燒斷，單元狀態(tài)變?yōu)?。計數(shù)卡簡單可靠，數(shù)據(jù)內(nèi)容不可改寫，有很高的安全性，成本也較低；缺點是卡不可以改寫，不能重復(fù)充值使用。它適用于電話卡、加油收費卡等。 （3）充值型。芯片采用電可擦除的存儲電路，可以重復(fù)改寫多次（一般為1萬次以上），數(shù)據(jù)保持時間一般大于10年。它適用于卡的數(shù)據(jù)需要反復(fù)改寫的場合，如收費卡、公路卡等。2加密卡加密卡由電可擦除存儲單元和密碼控制邏輯單元構(gòu)成，對于存儲區(qū)數(shù)據(jù)的讀寫受到邏輯單元的控制不能任意進(jìn)行，必須先核對密碼后才可以操作，否則卡將被鎖死。這樣可以大大提高卡的安全保密性能。 加密卡中分主存儲區(qū)、保護(hù)存儲區(qū)、加密存儲區(qū)三部分。其中主存儲區(qū)數(shù)據(jù)可以任意

33、讀寫。保護(hù)存儲區(qū)數(shù)據(jù)可以任意讀出，但改寫需要先送“檢驗字”，芯片將檢驗字與存在加密存儲區(qū)的密碼比較，當(dāng)檢驗結(jié)果一致時，控制邏輯打開存儲器，可以進(jìn)行寫入。檢驗字比較次數(shù)限定4次，如果連續(xù)4次檢驗出錯，芯片將鎖死，整個芯片只能讀出，不能再使用。加密存儲區(qū)為存放密碼和比較計數(shù)值的區(qū)域，此區(qū)域在校驗字未比較成功前不能讀寫。 3CPU卡 在卡上集成了存儲器及微處理器。由于有了微處理器，CPU卡可以進(jìn)行各種較為復(fù)雜的運(yùn)算，而且從總線上直接進(jìn)行檢驗字比較變?yōu)殚g接的卡的認(rèn)證和識別，排除了從總線上破譯密碼的可能，安全性能有了很大提高。目前CPU卡已在金融卡中廣泛使用。IEC7S16國際標(biāo)準(zhǔn)中，對CPU卡的結(jié)構(gòu)、

34、數(shù)據(jù)接口都有規(guī)定。 三、主要性能指標(biāo)及功能 1主要參數(shù)（1）準(zhǔn)確等級：1.0級；（2）電流規(guī)格：5（20），10（40）A； （3）電壓回路功耗：2W；（4）工作電壓范圍：（70%130%）Ue；（5）脈沖常數(shù)：5（20）A，3200imp/（kWh）；10（40）A，1600imp/（kWh）； （6）起動電流：4%Ib；（7）卡類型：加密卡；（8）設(shè)計壽命：15年。 2主要功能 （1）計量功能。計量有功電量，有功正向有功十反向有功。 （2）功率脈沖輸出。脈沖寬度80±5ms，空觸點輸出，同時有脈沖LED指示。 （3）負(fù)荷控制。具有超功率自動斷電的負(fù)荷控制功能，可以設(shè)置功率限額以及

35、允許次數(shù)，當(dāng)平均功率大于限額后，電能表跳閘并顯示當(dāng)時的功率。使用用戶購電卡插入電能表可以恢復(fù)供電。但當(dāng)超功率跳閘次數(shù)超過設(shè)定的允許次數(shù)時，電能表將不可恢復(fù)供電，只有使用了參數(shù)設(shè)置卡改變了功率限額后，才恢復(fù)供電。 （4）防竊電功能。具有自動檢測短接電流回路的防竊電功能，當(dāng)短接進(jìn)出線時，電能表顯示“O”并且記錄竊電次數(shù)。 （5）顯示。LCD顯示可以設(shè)置自動及手動（按鈕切換）方式顯示如下幾項數(shù)據(jù)：01：有功總電量；02：剩余電費；03：費率；04：剩余電費報警限額；05：功率限額；06：允許過載跳閘次數(shù)； 07：電能表常數(shù)；08：電能表編號。 （6）報警顯示。當(dāng)電能表自檢出現(xiàn)故障時，顯示： E1X

36、X X X X存儲器故障； E2X X X X X繼電器故障； E3X X X X X時鐘故障。 （7）預(yù)付費功能。使用購電卡可購電量送入電能表，電能表按設(shè)定的費率遞減，當(dāng)剩余電費小于設(shè)定的報警門限時，電能表跳閘，提醒用戶去購電；此時插入購電卡可以恢復(fù)供電。當(dāng)剩余電費小于0后，電能表將跳閘，直到購電后才恢復(fù)供電。第五節(jié) 三相三線電子式多功能電能表多功能電能表采用了當(dāng)今世界上最先進(jìn)的電能表專用集成電路、永久保存信息的不揮發(fā)性存貯器、標(biāo)準(zhǔn)RS485通信接口、紅外通信、漢字大畫面超扭曲寬溫液晶顯示、國際標(biāo)準(zhǔn)IC卡等先進(jìn)技術(shù)，采用了當(dāng)代SMT電子裝配新工藝，是按IEC標(biāo)準(zhǔn)制造的換代型電能表。 多功能電

37、能表實現(xiàn)了有功雙向分時電能計量、需量計量、正弦式無功計量、功率因數(shù)計量、顯示和遠(yuǎn)傳實時電壓、電流、功率、負(fù)載曲線等，且可按電力部門標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)全部失壓、失流、電壓合格率記錄、報警、顯示功能，可有效地杜絕竊電行為，從而滿足了對用戶進(jìn)行現(xiàn)代化科學(xué)管理的要求。 該電能表可根據(jù)用戶需求安裝GPRS模塊（內(nèi)置或外配），無線模塊，GSM模塊，解決遠(yuǎn)程抄表通道，以擴(kuò)展其功能。一、常用術(shù)語1測量單元它是產(chǎn)生與被計量的電能量成正比例輸出的電能表部件。2數(shù)據(jù)處理單元 它是對輸入信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的電能表部件。3多功能電能表它是由測量單元和數(shù)據(jù)處理單元等組成，除計量有功（無功）電能外，還具有分時、測量需量等兩種以上功能，

38、并能顯示、儲存和輸出數(shù)據(jù)的電能表。4顯示器它是顯示存儲器內(nèi)容的裝置。5需量周期測量平均功率的連續(xù)相等的時間間隔。6最大需量在指定的時間區(qū)間內(nèi)，需量周期中測得的平均功率最大值。7滑差（窗）時間依次遞推來測量最大需量的小于需量周期的時間間隔。8額定最大脈沖頻率多功能電能表在參比電壓、參比頻率、額定最大電流及cos=1.0條件下，單位時間發(fā)出的脈沖數(shù)。 9常數(shù)表示多功能電能表計量到的電量與其相應(yīng)的輸出值之間關(guān)系的數(shù)。如輸出值是脈沖數(shù)，則常數(shù)以imp/（kW·h）imp/（kvar·h）或imp /W·himp /（var·h）表示。二、工作原理A、B、C三相電

39、壓、電流信號經(jīng)電能表采樣電路和功率計量處理器變換成相應(yīng)的數(shù)字信息后，傳送給數(shù)據(jù)處理中心，并通過程序處理求出各相電壓、電流、功率、電量、需量、功率因數(shù)等各項參數(shù)；同時識別各相電壓、電流有無異常并記錄相應(yīng)的失壓、失流狀態(tài)。工作原理框圖如圖3-26所示。圖3-26 工作原理框圖三、主要性能 （1）電能表的線路設(shè)計和元器件的選擇以較大的環(huán)境允許誤差為依據(jù)，因此可保證整機(jī)長期穩(wěn)定工作；精度基本不受頻率、溫度、電壓變化影響；整機(jī)體積小，重量輕，密封性能好，可靠性較其他同類產(chǎn)品有明顯提高。 （2）當(dāng)電網(wǎng)停電后，鋰電池作為后備電源，提供停電后表內(nèi)電量的顯示讀取，并保證內(nèi)部數(shù)據(jù)不丟失，日歷、時鐘、時段程序控制功

40、能正常運(yùn)行，來電后自動投入運(yùn)行。在電能表端鈕盒上設(shè)置有光電耦合脈沖輸出接口，以便于進(jìn)行誤差測試和數(shù)據(jù)采集。 （3）電能表運(yùn)行信息可由手持電腦、RS485接口、國際標(biāo)準(zhǔn)IC卡三種媒介傳輸，電力部門可根據(jù)本地區(qū)具體情況自行選擇一種或多種傳輸方式。 （4）為方便用戶現(xiàn)場更換電能表，使用表中特有的復(fù)印功能，可以方便地將被更換表的所有信息復(fù)印至更換后的電能表上，安全可靠，簡化了用戶更換電能表的工作程序，提高了工作效率。（5）電能表適用于環(huán)境溫度為2560oC，相對濕度不超過85的地區(qū)。四、規(guī)格和主要技術(shù)參數(shù)1規(guī)格規(guī)格見表3-3。表3-3 多功能電能表規(guī)格精度額定電壓(V)額定電流(A)有功0.5S/1.

41、0無功2.03×1003×3800.3(1.2) ，1.5(6) ，3(6)，5(20) ，10(40)，20(80) ，30(100)2主要技術(shù)參數(shù)時鐘誤差：±0.5s天。功 耗：LCD顯示，電壓線路1.2W、6V·A，電流線路1V·A。電源工作電壓范圍：（2030）Ue。后備電源采用雙鋰電池：3.6V、1.2Ah，可保持?jǐn)?shù)據(jù) 5年以上。電池工作壽命：10年。準(zhǔn)確度等級：有功0.5S1.0級 無功2.0級。啟動電流：0.1Ib（0.5S級），0.2Ib（1.0級）。潛 動：具有邏輯防潛動電路。費率時段：費率時間可分區(qū)、分段，時段設(shè)置后節(jié)假日可

42、自動識別切換。五、主要功能（一）計量功能1電能計量 （1）記錄、顯示當(dāng)前、上月及上上月的正反向有功、無功累計總電量。 （2）記錄、顯示當(dāng)前、上月及上上月的正反向有功尖電量、峰電量、平電量。谷電量及用戶要求的更多費率電量。 （3）可分別記錄、顯示任意兩象限無功電量絕對值之和。 （4）可分別記錄、顯示當(dāng)前、上月及上上月的A相、B相、C相正反向有功累計總電量。 （5）電量計量值為六位整數(shù)、兩位小數(shù)，單位為kW·h、kvar·h。2需量計量 （1）記錄、顯示本月、上月及上上月總的正反向有功、視在總最大需量及該需量出現(xiàn)的日期、時間。 （2）記錄本月、上月及上上月尖、峰、平、谷各時段的

43、有功最大需量或用戶提出的更多費率需量及該需量的出現(xiàn)日期、時間。 （3）隨機(jī)顯示當(dāng)前需量，真實反映當(dāng)前負(fù)載狀況。 （4）電能表運(yùn)行到預(yù)置抄表日零點（可設(shè)為023點），最大需量自動抄表后清零，也可由授權(quán)人手動抄表后清零。 （5）需量計量值為二位整數(shù)，四位小數(shù)，單位為kW，kV·A。3電壓、電流、功率計量 （1）實時顯示A、B、C三相電壓、電流值。 （2）實時顯示總、A、B、C相有功、無功功率值。 （3）可記錄36天（整點記錄，時間間隔可設(shè)為1100min）負(fù)載曲線（A、B、C相電壓、電流和有功總功率），也可按用戶要求增加記錄天數(shù)。4功率因數(shù)計量 （1）記錄、顯示本月、上月及上上月的平均功

44、率因數(shù)值。 （2）隨機(jī)顯示當(dāng)前15 min的功率因數(shù)值。（二）失壓、失流報警、顯示、記錄功能（1）當(dāng)電流I5Ib時，三相電壓中任意一相（兩相）失壓或低于額定電壓的78±2V時，電能表判定為故障失壓，電能表聲光報警、顯示故障相別、該相失壓累計時間（單位：h），連續(xù)失壓超過1 min，啟動內(nèi)部失壓記錄程序，記錄本次失壓相別、失壓累計時間、失壓累積次數(shù)及故障期間失壓相的安培小時數(shù)與額定電壓乘積所得電量；當(dāng)失壓電壓恢復(fù)到額定電壓的85±2V時撤除失壓報警，恢復(fù)正常顯示和計量。 當(dāng)三相電壓失壓時，電能表無顯示，此時若電能表有電流信號且I10Ib時，電能表判定為故障失壓，電能表記錄本次

45、失壓相別、失壓累計時間、失壓累積次數(shù)；當(dāng)電壓恢復(fù)時可以顯示以上記錄。（2）失流。當(dāng)DSSD22型三相三線電能表同時滿足： 實際電流不平衡率（最大相電流最小相電流）/最大相電流×100不平衡電流設(shè)定比值（用bph表示） 電流低限（任意相電流/In）×100設(shè)定比值（用dLd表示）式中 In互感器二次額定電流。以上二條件滿足時，電能表失流報警，同時記錄失流次數(shù)、時間、故障電量等。當(dāng)bph設(shè)置為100時，不對失流進(jìn)行考核。（三）電壓越限報警、顯示、記錄功能 可按月記錄電能表總運(yùn)行時間以及A相、B相、C相電壓超越上限和下限時間。超限時電能表會聲光報警。（四）超負(fù)載報警功能該電能表具

46、有預(yù)置超負(fù)載報警功能。當(dāng)電能表超過預(yù)置負(fù)載值5 min后，電能表聲光報警，提示用戶盡快降負(fù)載。（五）電網(wǎng)參數(shù)記錄功能 電力部門可根據(jù)用戶的用電情況，將用戶的用電負(fù)載連續(xù)記錄下來，畫出負(fù)載曲線，以便于更合理地進(jìn)行用電管理。由授權(quán)人設(shè)置月電網(wǎng)參數(shù)記錄間隔時間（間隔時間可設(shè)定為1100 min）后，表計將自動對三相平均電壓、電流和功率整點記錄。當(dāng)時間間隔設(shè)定為60min時，記錄時間為36天，間隔時間設(shè)定30min時，記錄時間為18天，依此類推，最小間隔時間為1 min；也可按用戶要求增加記錄天數(shù)。（六）事件記錄功能 記錄最近一次清零、最大需量清零、編程、最近5次失壓事件出現(xiàn)和恢復(fù)時間及最大需量清零次

47、數(shù)和編程次數(shù)；也可按用戶要求增加計錄次數(shù)。（七）遠(yuǎn)方編程、抄表功能 根據(jù)用戶需要，電力部門可利用電能表中標(biāo)準(zhǔn)RS485接口和6路脈沖輸出接口，通過負(fù)控端、市話網(wǎng)、移動通信網(wǎng)以及其他傳輸形式，組成遠(yuǎn)方抄表管理系統(tǒng)，實現(xiàn)電力部門營業(yè)抄表、負(fù)載監(jiān)控等遠(yuǎn)動控制、接口通信協(xié)議和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)符合DLT6451997多功能電能表通信規(guī)約、DL53593電力負(fù)荷控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約（適用加裝GPRS通信模塊）標(biāo)準(zhǔn)；也可按用戶要求制作其他形式的通信規(guī)約。（八）停電抄表功能 在電網(wǎng)停電的情況下，按動3按鍵使液晶顯示，即可實現(xiàn)停電抄表，也可按用戶要求實現(xiàn)無接觸式紅外喚醒抄表。（九）復(fù)印功能 該電能表具有獨特設(shè)計的復(fù)印功

48、能，輪換表時可用復(fù)印卡將舊表上所有的信息轉(zhuǎn)換至新表上，方便電能表的編程和輪換。（十）遠(yuǎn)方控制功能（僅適用于GPRS通信模塊電能表）該電能表通過GPRS移動通信網(wǎng)可對用戶用電情況實施全天候的監(jiān)測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電能表任何不正常情況時，立即在系統(tǒng)界面上顯示該電能表異常信息，促使供電部門進(jìn)行檢查，甚至輸出2路控制信號實施遠(yuǎn)方控制報警、拉閘、斷電等操作。六、顯示功能（一）全屏顯示畫面全屏顯示畫面見圖3-27。圖3-27 全屏顯示畫面（二）代碼說明代碼說明見表3-4。表3-4 代碼說明內(nèi)容第一位第二位第三位第四位0有功電量總有功正向無功象限1總1無功電量A相有功反向無功象限2尖2需量B相視在無功象限3峰3需量時間C相無功象限4平4實時