多功能電能表培訓(xùn)教材

1、.PAGE ：.；電 子 式 多 功 能 電 能 表任務(wù)原理第一節(jié) 電子式多功能電能表簡介 概述定義 根據(jù)電力行業(yè)規(guī)范DL/T-對(duì)多功能電能表的定義：“凡是由丈量單元和數(shù)據(jù)處置單元等組成，除計(jì)量有功無功電能外，還具有分時(shí)、丈量需量等兩種以上功能，并能顯示、儲(chǔ)存和輸出數(shù)據(jù)的電能表都可稱為多功能電能表。定義中明確四點(diǎn)：第一，由丈量單元和數(shù)據(jù)處置單元組成；第二，能計(jì)量電能有功或無功，或同時(shí)計(jì)量有功與無功；第三，能計(jì)量需量，能分時(shí)、顯示、儲(chǔ)存和輸出數(shù)據(jù)；第四，兩種以上功能。由于允許有兩種以上功能，所以市場(chǎng)上的多功能表千差萬別，但似乎隨著多功能表用量的添加，隨著用戶對(duì)多功能表了解越來越深，功能越來越多似

2、是多功能電能表的開展趨勢(shì)。分類 多功能電能表可分為兩大類：一類叫機(jī)電式多功能電能表，其電能丈量單元由感應(yīng)式電表組成；其數(shù)據(jù)處置單元由單片機(jī)組成。另一類電能丈量單元和數(shù)據(jù)處置單元都是由大規(guī)模集成電路組成的，叫做電子式多功能電能表，或稱固態(tài)式多功能電能表，也有人稱靜止式多功能電能表。電子式多功能電能表又細(xì)分為兩種：一種計(jì)量單元和數(shù)據(jù)處置單元都由一個(gè)單片機(jī)完成；一種計(jì)量單元由公用計(jì)量芯片完成，數(shù)據(jù)處置功能由單片機(jī)完成。 機(jī)電式與電子式的失效機(jī)理不一樣。機(jī)電式失效機(jī)理屬機(jī)械磨損型，逐漸失效，輔以機(jī)械計(jì)度器，一旦發(fā)生缺點(diǎn)，計(jì)度器底度還在，容易處理追補(bǔ)電量問題。但是由于受機(jī)械磨損影響，誤差越來越大，越來越

3、慢，長壽命表就是為處理越走越慢提出來的。電子表失效是偶發(fā)性的，失效后電子計(jì)度器無顯示，人們對(duì)電子表的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)不無擔(dān)憂，但是經(jīng)過將近七年在全國性普及與運(yùn)用，人們對(duì)電子表建立了充分的自信心。電子表精度高，功能多，順應(yīng)電力行業(yè)自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)化、現(xiàn)代化管理的需求，因此電子式多功能電能表，在全國電力行業(yè)遭到普遍的歡迎。再和機(jī)電式多功能表，復(fù)費(fèi)率表比較，人們發(fā)現(xiàn)機(jī)電式表，不單具有感應(yīng)式電能的優(yōu)點(diǎn)，也具有感應(yīng)式電表的缺陷，機(jī)電式電能表沒有電子表的優(yōu)點(diǎn)，但有電子表的缺陷，而機(jī)一電轉(zhuǎn)換部分光電轉(zhuǎn)換器，最容易發(fā)生缺點(diǎn)，實(shí)踐統(tǒng)計(jì)闡明機(jī)電式電能表的缺點(diǎn)率比全電子式的還要高，所以全電子式多功能電能表已成為市場(chǎng)的主流。開

4、展 世紀(jì) 年代末、年代初國外大公司推出全電子式多功能電能表，如斯倫貝謝、LANDIS & GYR和美國GE公司。年我國以湖南威勝電子為代表，以本人的專利技術(shù)為根底，開場(chǎng)研制本人的電子式多功能電能表，年月日第一臺(tái)三相全電子式多功能電能表研討勝利，并經(jīng)過電力部、機(jī)械電子部組織的國家級(jí)技術(shù)鑒定。年月日在全國第一次電能計(jì)量展覽會(huì)上亮相，該表以其獨(dú)特的外型、先進(jìn)的工藝、優(yōu)良的性能震驚國內(nèi)外。、兩年，威勝在國內(nèi)做了兩年艱苦的宣傳、培育市場(chǎng)的任務(wù)，此間目光敏銳的電力行業(yè)專家給予威勝極大的支持，特別是湖南省電力局，他們第一個(gè)把威勝表掛上網(wǎng)，他們對(duì)推行電子式多功能電能表做出了奉獻(xiàn)，也付出很大的代價(jià)。年初，電力部

5、下令在全國推行復(fù)費(fèi)率和負(fù)荷控制，這為電子式多功能表推行開避了新的運(yùn)用領(lǐng)域。電子式多功能表隨著銷售運(yùn)用面的擴(kuò)展，技術(shù)上不斷向前開展，威勝電子式多功能表相繼開發(fā)出帶RS-口的通訊功能，全失壓記錄功能，多事件記錄功能，電壓合格率丈量功能，負(fù)荷曲線存貯工能，目前由于兩網(wǎng)改造的帶動(dòng)，電能表行業(yè)看好，國內(nèi)電子式多功能電能表行業(yè)呈現(xiàn)一派欣欣向榮的景象，目前消費(fèi)電子式多功能表的廠家已增到十幾家。運(yùn)用 電子式多功能電能表的運(yùn)用領(lǐng)域很廣，由于電子式多功能表具有強(qiáng)大的通訊功能，使多功能表廣泛用于遠(yuǎn)方抄表，為電量遠(yuǎn)方自動(dòng)采集和自動(dòng)計(jì)費(fèi)；為電廠考核上網(wǎng)報(bào)價(jià)商業(yè)運(yùn)營；為大型企業(yè)內(nèi)部能源自動(dòng)化管理打下根底。 電子式多功能電

6、能表的誕生與推行給調(diào)度自動(dòng)化，縣調(diào)綜合自動(dòng)化帶來革命性的變化。從采集脈沖躍為數(shù)據(jù)通訊。在遠(yuǎn)方讀取電能數(shù)據(jù)同時(shí)，可以讀到電壓、電流、功率的瞬時(shí)值。變電站取消電壓、電流、功率變送器的時(shí)代不會(huì)太遠(yuǎn)。 在電子式多功能電能表出現(xiàn)以后，負(fù)荷控制概念上發(fā)生了根本性的變化。且不說多功能表本身就具有超功率報(bào)警、跳匣功能，本身就可以當(dāng)電力定量器用,而是多功能電能表的出現(xiàn)使得負(fù)控終端RTU的設(shè)計(jì)思想發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變，即再不用從脈沖電能表取脈沖，累積計(jì)算電能，而是從RS-口直接讀取電能數(shù)據(jù)。喪失脈沖的問題沒了。主臺(tái)與計(jì)量表計(jì)不一致的問題也沒了。 配網(wǎng)變臺(tái)監(jiān)測(cè)，配網(wǎng)自動(dòng)化是電子式多功能電能表又一運(yùn)用領(lǐng)域。變臺(tái)監(jiān)測(cè)參數(shù)：

7、電能、功率、電壓、電流、功率因數(shù)多功能表都能提供，而且像電壓合格率，零序電流、電量凍結(jié)等配變考核目的多功能表也能提供，從這個(gè)意義上講電子式多功能電能表確實(shí)可稱為配變監(jiān)測(cè)儀。這臺(tái)配變監(jiān)測(cè)儀是經(jīng)過型式實(shí)驗(yàn)有計(jì)量答應(yīng)證的。用電子式多功能表測(cè)得參數(shù)進(jìn)展線損計(jì)算，平衡分析，指點(diǎn)業(yè)擴(kuò)報(bào)裝，指點(diǎn)無功補(bǔ)償是非常適宜的，非常方便的，非常準(zhǔn)確的。 電子式多功能電能表可以多種方法監(jiān)視偷電：可以用遠(yuǎn)方抄表的方式小時(shí)監(jiān)視偷電；多功能表反向有功可以計(jì)入正向，防止偷電；全失壓記錄協(xié)助 追補(bǔ)電量；表內(nèi)數(shù)十種事件記錄像飛機(jī)的黑匣子一樣，記錄偶爾缺點(diǎn)和不軌行為。 電子式多功能電能表還有預(yù)付費(fèi)功能，在處理收費(fèi)難的問題上，不可否認(rèn)預(yù)

8、付費(fèi)功能立下了汗馬功績。 構(gòu)造特點(diǎn) 圖- 電子式多功能電能表外形圖外形特點(diǎn) 任何產(chǎn)品的造形，固然有美化設(shè)計(jì)的功績，但主要由其功能決議。電子式多功能電能表與傳統(tǒng)的感應(yīng)式電能表外形上既堅(jiān)持類似，又有明顯的差別，也是由功能決議的。典型的電子式多功能電能表外型如圖-。它也由底盒、上蓋、面板、端蓋、鉛封螺釘、接線插孔等部分組成。這些部分和傳統(tǒng)的感應(yīng)式電能表是一致的。特別是電子式多功能電能表的對(duì)外接線方式和感應(yīng)式電能表一致如圖-。這就保證了電子式多功能電能表在實(shí)踐運(yùn)用中不會(huì)發(fā)生因接線錯(cuò)誤或破壞表計(jì)或發(fā)生計(jì)量錯(cuò)誤。安裝尺寸圖三相四線帶電流互感器接入式接線圖三相四線帶電壓、電流互感器接入式接線圖 圖- 電子式

9、多功能電能表接線圖但是由于“多功能這一特點(diǎn)，電子式多功能電能表外形上出現(xiàn)許多與傳統(tǒng)感應(yīng)式電能表不同的地方。首先是計(jì)度器，一個(gè)機(jī)械計(jì)度器顯然不能滿足既計(jì)有功，又計(jì)無功，還要計(jì)需量，又要分時(shí)計(jì)度的要求。如今的多功能表曾經(jīng)到達(dá)一百多項(xiàng)功能，別說機(jī)械計(jì)度器，就是發(fā)光二極管LED顯示器也不能滿足電子式多功能電能表的要求，于是只需求助于液晶顯示器LCD。威勝公司早在年，就利用方塊漢字便于組合的特點(diǎn)，在世界上首創(chuàng)了漢字提 圖- 液晶顯示畫面全屏示大屏幕液晶顯示器圖-，勝利地處理了電子式多功能電能表的顯示問題。中國式大屏幕漢字提示的液晶顯示和國外同類型窄條數(shù)字編碼的液晶顯示比較，中國式大屏幕液晶顯示優(yōu)點(diǎn)是非常

10、明顯的，遭到抄表工人的普遍歡迎。有些人擔(dān)憂液晶的壽命問題，實(shí)踐上液晶是一種低功耗器件，隨著工藝技術(shù)的提高，其壽命越來越高。從威勝公司初次開發(fā)勝利的第一塊大屏幕液晶顯示掛網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)至今已有個(gè)年頭，如今顯示還非常明晰，運(yùn)轉(zhuǎn)正常，時(shí)間會(huì)通知他們液晶的壽命。多功能表外形上第二個(gè)特點(diǎn)是驗(yàn)表脈沖輸出方式與傳統(tǒng)的感應(yīng)式電能表不同。傳統(tǒng)感應(yīng)式電能表是經(jīng)過光電管讀取轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)圈數(shù)與規(guī)范表比較來計(jì)算誤差的。多功能表是全電子式的，功率脈沖可以直接給出。于是出現(xiàn)了兩種輸出功率脈沖的方式：一種直接接入法，多功能電能表的功率脈沖輸出圖-操作面板與規(guī)范表直接相連；另一種是在電能外表板上裝一個(gè)發(fā)光二極管，發(fā)光二極管的閃爍與功率成正

11、比。多功能表的外形第三個(gè)特點(diǎn)是傳統(tǒng)感應(yīng)式電能表沒有的，就是為了輸出其“多功能需求一個(gè)輔助端子圖-。圖- 多功能表的輔助端子電子式多功能電能表的時(shí)段控制功能、脈沖輸出功能、通訊功能、報(bào)警跳匣功能都能經(jīng)過端子輸出。多功能表外形的第四個(gè)特點(diǎn)是具有多種抄表接口，如電鑰匙或IC卡抄表接口圖-，紅外抄表接口，也可以經(jīng)過通訊口圖-進(jìn)展遠(yuǎn)程或本地抄表。多功能表外形第五個(gè)特點(diǎn)為順應(yīng)預(yù)付費(fèi)的需求設(shè)有電鑰匙圖-或IC卡插口，并經(jīng)過輔助端子報(bào)警、跳匣輸出。多功能表外形第六個(gè)特點(diǎn)是威勝表獨(dú)有的，由于威勝表的誤差軟件可調(diào)，所以威勝表在操作面板小門內(nèi)圖-設(shè)了一個(gè)專為誤差調(diào)理用的通訊口。 電子式多功能電能表外型很有特點(diǎn)，它既

12、保管了傳統(tǒng)感應(yīng)式電能表的固有優(yōu)點(diǎn)，又添加了許多與功能相順應(yīng)的新特點(diǎn)，這些特點(diǎn)是：、大屏幕液晶顯示；、兩種方式校表功率脈沖輸出；、多種輸出輔助端子；、預(yù)付費(fèi)抄表插口；軟件調(diào)誤差通訊口。內(nèi)部構(gòu)造 圖- 電子式電能表內(nèi)部構(gòu)造 電子式多功能電能表內(nèi)部構(gòu)造比較簡單，由兩塊PCB印制板組成：底層是一塊電源板；上面是一塊邏輯板圖-。邏輯板完成計(jì)量及一切管理功能，詳見電子式多功能電能表的電原理框圖一節(jié)。 功能 用戶選擇多功能電能表時(shí)，或者在編寫招標(biāo)技術(shù)文件時(shí)，選擇哪些功能，是一個(gè)頗費(fèi)腦筋的問題。這里把多功能電能表到目前為止可以到達(dá)的功能進(jìn)展比較全面地列舉。但是，他們以為不是功能越多越好，功能多可靠性要下降，思

13、索目前運(yùn)用，思索開展，夠用即可。電子式多功能電能表功能列舉如下：電能計(jì)量功能 一塊表能同時(shí)計(jì)量正向有功、反向有功、感性無功和容性無功。這就是所謂的“一代四，一塊多功能表等于四塊傳統(tǒng)意義的感應(yīng)式電能表。 反向電量有四種計(jì)量方式： 反向電量計(jì)入正向電量中，同時(shí)反向總電量單獨(dú)計(jì)量并顯示 反向電量計(jì)入正向電量中，同時(shí)反向總電量單獨(dú)計(jì)量，不顯示 反向電量、正向電量單獨(dú)計(jì)量，反向總電量顯示 反向電量、正向電量單獨(dú)計(jì)量，反向總電量不顯示 容性無功計(jì)量方式也有四種：容性無功電量計(jì)入感性無功電量中，同時(shí)容性無功總電量單獨(dú)計(jì)量，并顯示容性無功電量計(jì)入感性無功電量中，同時(shí)容性無功總電量單獨(dú)計(jì)量，不顯示容性無功、感性

14、無功單獨(dú)計(jì)量，容性無功顯示 容性無功、感性無功單獨(dú)計(jì)量，容性無功不顯示 無功還有一種計(jì)量方式，叫四象限無功，由于涉及問題較多，將在第二章計(jì)量原理中詳細(xì)講述四象限無功。功率計(jì)量功能 電子式多功能電能表可以給出多種功率計(jì)量供不同目的運(yùn)用。首先多功能表可以計(jì)量需量。他們國家普通把分鐘平均功率叫需量。分別按滑差時(shí)間分、分、分、分求得需量的最大值稱為最大需量。需量的準(zhǔn)確定義請(qǐng)參看第二章需量計(jì)量一節(jié)。從國家對(duì)需量的規(guī)定中看出需量是一種功率計(jì)量，或者確切的說是一種平均功率。最大需量運(yùn)用于大用戶計(jì)費(fèi)考核。 負(fù)荷控制普通考核分鐘平均功率，電子式多功能表普通可從RS-通訊口讀到分鐘平均功率。 電子式多功能電能表還

15、給出一個(gè)稱為“當(dāng)前功率的概念?！爱?dāng)前功率不是瞬時(shí)功率，不是一個(gè)周波的平均功率，也不是秒鐘平均功率，而是根據(jù)脈沖常數(shù)給出的一個(gè)脈沖所代表的能量值除以微秒為單位時(shí)間計(jì)算出來的平均功率。由于脈沖能量值已被標(biāo)定，單片機(jī)丈量出的時(shí)間精度很高，所以“當(dāng)前功率與電能表具有同等的精度等級(jí)，是非常準(zhǔn)確的。用戶明確當(dāng)前功率概念之后，可以多方面去運(yùn)用它。如新裝表，可以用當(dāng)前功率核對(duì)一下接線能否有錯(cuò)，檢查老表“當(dāng)前功率可以大致了解該表運(yùn)轉(zhuǎn)能否正常。 總之，多功能表功率計(jì)量功能包括：需量、最大需量計(jì)量；分鐘功率計(jì)量；當(dāng)前功率計(jì)量。電壓、電流計(jì)量 電子式多功能電能表可以提供總電壓，電流和分相電壓、電流值，也可提供零序電流

16、。電流、電壓精度等級(jí)單獨(dú)標(biāo)定。普通把電壓、電流稱為瞬時(shí)參數(shù)。時(shí)段控制功能 首先，在電子式多功能電能表內(nèi)部設(shè)計(jì)了一個(gè)日計(jì)時(shí)誤差相當(dāng)準(zhǔn)確的百年日歷，實(shí)時(shí)時(shí)鐘，沒有YK問題，可以顯示實(shí)踐時(shí)間年、月、日、分、秒，授權(quán)人經(jīng)過公用介質(zhì)可對(duì)時(shí)鐘進(jìn)展調(diào)理。 其次，具有以內(nèi)部時(shí)鐘為根底進(jìn)展分時(shí)計(jì)量功能，或者稱電子式多功能電能表具有復(fù)費(fèi)率功能。絕大多數(shù)電子式多功能表不但對(duì)正、反向有功進(jìn)展分時(shí)計(jì)量，也對(duì)感、容性無功或四象限無功分別進(jìn)展分時(shí)計(jì)量，最大需量也分時(shí)計(jì)量。雖然國家政策如今只對(duì)有功進(jìn)展分時(shí)計(jì)費(fèi)，但是據(jù)有關(guān)專家分析，無功分時(shí)計(jì)費(fèi)對(duì)降低電網(wǎng)電壓，降低網(wǎng)損有益處。無功分時(shí)，最大需量分時(shí)計(jì)量作為一種技術(shù)貯藏曾經(jīng)設(shè)計(jì)到

17、電子式多功能電能表中。分時(shí)計(jì)量的另一個(gè)問題是費(fèi)率多少？如今普通提供四費(fèi)率：尖、峰、平、谷。早期只需三費(fèi)率。再多怎樣辦？后面有一攬子處理方法。另一個(gè)問題是一年分幾個(gè)時(shí)區(qū)，一日分幾個(gè)時(shí)段。早期提法是四時(shí)區(qū)時(shí)段。如今時(shí)區(qū)，時(shí)段限制僅受內(nèi)存容量的影響，以一個(gè)時(shí)區(qū)的一個(gè)時(shí)段為一個(gè)存貯單元，普通表內(nèi)為時(shí)區(qū)時(shí)段預(yù)備了個(gè)存貯單元，留有足夠的開展余量。分時(shí)計(jì)費(fèi)的根本思想就是把電能作為一種商品，利用經(jīng)濟(jì)杠桿，用電頂峰期電價(jià)高，低谷時(shí)電價(jià)低，以便削峰填谷，改善用電質(zhì)量，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。從電能是商品符合價(jià)值規(guī)律角度思索，節(jié)假日，雙休日都應(yīng)該運(yùn)用價(jià)錢政策。為預(yù)留這種開展余地，有些地方要求思索雙休日、節(jié)假日的時(shí)段問題。

18、最新的分時(shí)計(jì)量把費(fèi)率、時(shí)區(qū)、時(shí)段、節(jié)假日進(jìn)展了一攬子思索。 第三種時(shí)段控制功能就是電量凍結(jié)功能。規(guī)定一個(gè)特定時(shí)間把電量存起來，把這個(gè)特定時(shí)間叫做電量凍結(jié)時(shí)間。早期每月有一個(gè)電量凍結(jié)日，也叫結(jié)算日。規(guī)定每月日到日和月末任何一天的零點(diǎn)為電量凍結(jié)時(shí)間，不能把凍結(jié)時(shí)間規(guī)定為日、日或日零點(diǎn)，由于假設(shè)那樣規(guī)定有些月電量就無法凍結(jié)了。如今有些用戶提出零點(diǎn)凍結(jié)不好，最好規(guī)定到其它時(shí)間，新的多功能表電量凍結(jié)的日期和時(shí)間都是可設(shè)的。 第四種時(shí)段控制就是記錄代表日的整點(diǎn)功率。早期設(shè)計(jì)每月可把某一日整點(diǎn)功率記錄下來做為代表日。如今可以存貯超越一個(gè)月的功率曲線，存貯間隔可設(shè)，用時(shí)段控制記錄功率問題得到較圓滿的處理。 人

19、們給電子式多功能電能表規(guī)定了一個(gè)時(shí)間表，通知什么時(shí)間應(yīng)該按什么費(fèi)率計(jì)量電量，這叫分時(shí)計(jì)量；什么時(shí)候把電量存起來，這叫電量凍結(jié)；什么時(shí)候記錄功率值，叫做記錄負(fù)荷曲線，電子式多功能電能表內(nèi)的單片機(jī)像一名勤勤懇懇的任務(wù)人員，不斷地在那里看表內(nèi)部時(shí)鐘，到時(shí)候一絲不茍的完成記錄的義務(wù)。預(yù)置功能 在時(shí)段控制功能中他們?cè)?jīng)講了，表內(nèi)單片機(jī)是一名忠實(shí)的仆人，時(shí)辰在那里看表，但是什么時(shí)間完成什么義務(wù)是要人通知它的。向電能表內(nèi)單片機(jī)交待義務(wù)的過程就叫“參數(shù)預(yù)置。 哪些參數(shù)需求預(yù)置？上面提到的時(shí)區(qū)、時(shí)段、凍結(jié)日、代表日、還有清需量日、清需量方式、滑差步進(jìn)時(shí)間、時(shí)段功率限額、時(shí)段費(fèi)率、報(bào)警限額、跳閘延時(shí)、用戶級(jí)別、循

20、環(huán)顯示、表號(hào)等等。 用什么方法預(yù)置？可以用電鑰匙或IC卡，可以經(jīng)過紅外抄表口，也可以經(jīng)過RS-口。監(jiān)控功能 電子式多功能電能表曾經(jīng)不是一個(gè)單純的計(jì)量設(shè)備，它曾經(jīng)開展成為對(duì)內(nèi)、對(duì)外較強(qiáng)的監(jiān)視與控制設(shè)備。 它不斷地監(jiān)視外線路功率，超功率限額報(bào)警，超功率時(shí)間大于設(shè)定值時(shí)給出跳閘信號(hào)。在這里電子式多功能電能表起電力定量器作用。運(yùn)用于預(yù)付費(fèi)時(shí)，剩余電量小于限額值大于零時(shí)給出報(bào)警信號(hào)，小于等于零時(shí)發(fā)生跳閘信號(hào)。跳閘延時(shí)間可預(yù)置，跳匣延時(shí)普通ms內(nèi)任選。并可手動(dòng)、自動(dòng)解除跳閘形狀，恢復(fù)供電。當(dāng)線路出現(xiàn)失壓時(shí)，液晶屏上有相應(yīng)相A、B或C字母閃爍，同時(shí)有“失壓漢字顯示。 電子式多功能電能表對(duì)本人的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀有很強(qiáng)

21、的監(jiān)視、控制和自檢功能。如多數(shù)多功能表內(nèi)電池欠壓時(shí)，液晶上將出現(xiàn)電池圖案，提示改換電池；又如威勝表對(duì)硬件缺點(diǎn)進(jìn)展監(jiān)視，當(dāng)A/D壞時(shí)，液晶上出現(xiàn)“Err顯示；當(dāng)內(nèi)卡壞時(shí)，液晶上顯示“Err；當(dāng)時(shí)鐘壞時(shí)，顯示“Err；當(dāng)電池任務(wù)超越年時(shí)顯示“Err。數(shù)據(jù)顯示與傳輸功能 各種不同消費(fèi)廠，不同類型的多功能電表的顯示方式和顯示內(nèi)容是不一樣的。從顯示方式分為循環(huán)顯示和固定畫面顯示兩種。循環(huán)顯示一個(gè)畫面一項(xiàng)內(nèi)容，利用方塊漢字便于組合的性能，畫面的含義非常清楚，如第一個(gè)畫面上方顯示“本月、“正“有功幾個(gè)字，中間是一排阿拉伯?dāng)?shù)字，數(shù)字后跟著單位kWh，那么任何人都清楚這是本月正向有功電度假設(shè)干度的意思。一個(gè)畫面

22、一個(gè)畫面的循環(huán)下去，顯示出用戶關(guān)懷的一切內(nèi)容。普通可循環(huán)顯示的工程很多，如威勝表可循環(huán)顯示的工程達(dá)項(xiàng)，用戶并不需求每次把項(xiàng)都循環(huán)一遍，用戶選擇哪些項(xiàng)參與循環(huán)顯示是可設(shè)的，循環(huán)顯示時(shí)間間隔也是可設(shè)的。其它未參與循環(huán)顯示的內(nèi)容隨時(shí)可用按鈕切換的方法顯示出來。 由于有些用戶只關(guān)懷有功峰、平、谷和無功總五個(gè)量。這些用戶希望用一個(gè)五行固定的畫面顯示這五個(gè)量。五行固定畫面抄表一目了然，不用像循環(huán)顯示那樣，抄表員要等待畫面一個(gè)一個(gè)的循環(huán)。五行固定顯示畫面也可用按鈕進(jìn)展切換、轉(zhuǎn)換顯示其它內(nèi)容。兩種方法各有優(yōu)缺陷，威勝公司I型表采用循環(huán)顯示，II型表采用五行固定畫面顯示。 多功能電能表能顯示哪些內(nèi)容？能顯示總、

23、本月、上月的正反向有功和感、容性無功的分時(shí)電量和總電量；能顯示正反向的分時(shí)最大需量和總最大需量出現(xiàn)的時(shí)間；能顯示時(shí)區(qū)設(shè)置數(shù)據(jù)和失壓記錄；能顯示實(shí)時(shí)時(shí)間和功率等等。數(shù)據(jù)傳輸 電子式多功能電能表可經(jīng)過三種方式和外界進(jìn)展數(shù)據(jù)交換：第一種經(jīng)過公用介質(zhì)與外界數(shù)據(jù)交換，公用介質(zhì)普通選用數(shù)據(jù)電鑰匙或IC卡?？梢越?jīng)過這些公用介質(zhì)對(duì)多功能表進(jìn)展參數(shù)預(yù)置、預(yù)付電費(fèi)。在預(yù)置參數(shù)，預(yù)付電費(fèi)的同時(shí)也把多功能表內(nèi)的用電數(shù)據(jù)及其它有關(guān)數(shù)據(jù)寫到公用介質(zhì)中。利用公用介質(zhì)，即利用電鑰匙或IC卡實(shí)現(xiàn)了多功能表對(duì)外界的數(shù)據(jù)交換。由于預(yù)付電費(fèi)具有貨幣性質(zhì)，所以介質(zhì)中的數(shù)據(jù)有嚴(yán)厲的加密措施，對(duì)用戶手中的介質(zhì)有防復(fù)制功能。第二種數(shù)據(jù)傳輸途

24、徑是紅外抄表口，普通運(yùn)用掌上電腦，經(jīng)過紅外口和多功能電能表進(jìn)展數(shù)據(jù)交換；第三，經(jīng)過RS，或RS在一定的通訊規(guī)約下進(jìn)展本地或遠(yuǎn)程通訊，實(shí)現(xiàn)本地或遠(yuǎn)方抄表和參數(shù)預(yù)置。脈沖輸出 多功能電能表經(jīng)過輔助端子輸出電量脈沖。普通包括正向有功脈沖輸出，反向有功脈沖輸出、感性無功脈沖輸出和容性無功脈沖輸出。輸出方式可采用光學(xué)電子線路輸出、繼電器觸點(diǎn)輸出、電子開關(guān)元件輸出等。預(yù)付費(fèi)功能 某些電子式多功能電能表還具有預(yù)付費(fèi)功能，能經(jīng)過公用介質(zhì)電鑰匙或IC卡預(yù)購電量或預(yù)購電費(fèi)，欠費(fèi)提供報(bào)警信號(hào)和跳閘信號(hào)。預(yù)付費(fèi)多功能電能表必需具備記憶功能，保證剩余電量，或剩余電費(fèi)不喪失；必需具有辯偽功能，當(dāng)運(yùn)用非指定介質(zhì)時(shí)，預(yù)付費(fèi)多

25、功能電表不應(yīng)接受或不任務(wù)，且應(yīng)有所記錄；必需具有疊加功能，表內(nèi)剩余電量和新購電量進(jìn)展代數(shù)相加運(yùn)算。存儲(chǔ)功能存儲(chǔ)月用電數(shù)據(jù) 電子式多功能表都必需做到能存上月的用電數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)存日以結(jié)算日或稱凍結(jié)日為界，結(jié)算日凍結(jié)時(shí)間可設(shè)。由于多功能表可存上月數(shù)據(jù)，給抄表、電費(fèi)結(jié)算帶來很多方便，也大大提高了本錢核算，線損計(jì)算的準(zhǔn)確度。有些地方以為只存上月數(shù)據(jù)不夠，要求能存前幾個(gè)月的數(shù)據(jù)，威勝公司型表順應(yīng)這種要求，設(shè)計(jì)成最多可存前個(gè)月的用電數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)負(fù)荷曲線 存儲(chǔ)負(fù)荷曲線是多功能表的一種擴(kuò)展功能。DL/T-規(guī)范規(guī)定，數(shù)據(jù)保管量天。規(guī)范沒有規(guī)定記錄工程、記錄時(shí)間間隔、記錄方法、抄讀方法。威勝型電子式多功能電能表可儲(chǔ)存負(fù)荷

26、曲線，且給出了詳細(xì)的抄讀方法。負(fù)荷曲線記錄工程分六類數(shù)據(jù)電壓/電流/頻率、有無功功率、功率因數(shù)、總電量、四象限無功、當(dāng)前需量；記錄時(shí)間間隔最小分鐘；常規(guī)容量K字節(jié)，可擴(kuò)展為K、K字節(jié)。負(fù)荷曲線可由串口抄出。事件記錄功能 所謂事件記錄就是多功能電能表某些參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)，記錄下發(fā)生異常情況的時(shí)間、異常情況下多功能表的形狀，以備分析異常緣由，追補(bǔ)電量，可監(jiān)視多功能電表能否出現(xiàn)缺點(diǎn)，運(yùn)用條件能否正常，有沒有竊電行為等等。從這些意義上講，事件記錄確實(shí)像飛機(jī)上的“黑匣子。記錄的事件應(yīng)越全面越好。電力部部頒規(guī)范DL/T-，僅對(duì)兩種事件提出記錄的要求。對(duì)每種事件也僅提出記錄次發(fā)生時(shí)間的要求。如今記錄事件已擴(kuò)展

27、到余種，記錄次數(shù)到達(dá)次之多。下面概括一下事件記錄到達(dá)的程度。 如今的電子式多功能表可以記錄至次編程發(fā)生的時(shí)間及編程內(nèi)容；能記錄至次A、B、C各相欠壓時(shí)間及欠壓時(shí)的功率，且能分清此時(shí)電流有無。能記錄至次超功率跳閘的時(shí)間及當(dāng)時(shí)功率；能記錄至次A、B、C各相失壓恢復(fù)時(shí)間及當(dāng)時(shí)的功率；能記錄至次掉電時(shí)間；能記錄至次清需量時(shí)間及清需量前的最大需量；能記錄至次清零時(shí)間及清零前的功率；能記錄校正時(shí)鐘的時(shí)間及校時(shí)鐘前表內(nèi)時(shí)鐘的年、月、日、時(shí)、分；能記錄至次設(shè)置初始電量的時(shí)間及設(shè)置前有功電量值；能記錄至次不平衡恢復(fù)時(shí)間及恢復(fù)前的不平衡率；能記錄至次逆相序發(fā)生時(shí)間及當(dāng)時(shí)功率；能記錄至次上電時(shí)間；能記錄至次復(fù)位時(shí)間

28、；能記錄至次A、B、C各相過壓時(shí)間及當(dāng)時(shí)電壓；能記錄至次A、B、C各相過壓恢復(fù)時(shí)間及恢復(fù)前的電壓值；能記錄至次A、B、C各相過流及恢復(fù)過流的時(shí)間及當(dāng)時(shí)的功率；能記錄次調(diào)校多功能電表精度的時(shí)間；電壓合格率 電子式多功能電能表可以給出在線實(shí)時(shí)記錄電壓合格率數(shù)據(jù)，這個(gè)功能對(duì)提高供電質(zhì)量，改良任務(wù)會(huì)有作用。失壓記錄 電流大于標(biāo)定電流的%，電壓小于參比電壓的%稱為失壓。失壓與掉電或欠壓概念不同。失壓緣由很多，拉PT是常見的竊電方法。關(guān)鍵是發(fā)現(xiàn)失壓和對(duì)失壓情況進(jìn)展記錄。電子式多功能表可對(duì)失壓情況進(jìn)展全面記錄，可記錄一相失壓時(shí)間及一相失壓時(shí)電能表計(jì)量的有功電量，二相失壓時(shí)間和二相失壓電表計(jì)量的有功電量，以及

29、三相失壓時(shí)間。多功能表的失壓記錄可以替代失壓記時(shí)儀，多功能表又給出一相失壓電量和兩相失壓電量數(shù)值，闡明多功能表失壓記錄功能強(qiáng)于失壓記時(shí)儀。多功能表失壓記錄功能豐富了失壓追補(bǔ)電量的方法。記錄失流功能 有些地方提出了“失流“概念。失流包含兩層意思：一種情況，當(dāng)電流小于標(biāo)定電流百分之二時(shí)判為失流“；另一種情況是當(dāng)三相電流不平衡超越某個(gè)限定值時(shí)判為失流“，限定值軟件可設(shè)。用戶沒用電、CT開路都被記錄為第一種失流。第二種失流情況也能夠是真的三相負(fù)載不平衡，也能夠是某項(xiàng)CT開路。失流概念及運(yùn)用有待進(jìn)一步開發(fā)。停電抄表電子式多功能電能表本身需求電源，一旦斷電，多功能表內(nèi)CPU不任務(wù)、液晶屏無顯示，現(xiàn)場(chǎng)人工抄

30、表出現(xiàn)問題。這一點(diǎn)是電子計(jì)度器液晶LCD和發(fā)光二極管LED共同缺陷。處理停電抄表方法有兩種：一種抄表時(shí)外加電池使CPU任務(wù)，使液晶顯示讀表，這是外加電池法。把這種外接電池做成手持安裝，稱為停電抄表器。抄表工隨身攜帶停電抄表器，對(duì)停電表計(jì)進(jìn)展抄表。由于電子式多功能表內(nèi)部就有高能電池，可在外線停電時(shí)由高能電池供電使CPU任務(wù)。由于CPU耗電較高不宜長時(shí)間由高能電池供電，普通把CPU設(shè)計(jì)成在停電時(shí)處于低功耗的睡眠形狀，抄表時(shí)抄表人用一紅外遙控器喚醒CPU使液晶顯示，實(shí)現(xiàn)讀表。 電原理框圖從多功能電能表的定義知道，多功能表由電能計(jì)量單元和數(shù)據(jù)處置單元兩大部分組成。計(jì)量單元又分為感應(yīng)式和電子式兩類。他們

31、把計(jì)量單元運(yùn)用感應(yīng)式電能表的稱為感應(yīng)式多功能電能表；把計(jì)量單元運(yùn)用大規(guī)模集成電路芯片的，稱為電子式多功能電能表，電能計(jì)量芯片可以是公用的，如BL；也可以利用通用的CPU單片機(jī)對(duì)外線電壓、電流分時(shí)采樣，經(jīng)過數(shù)值計(jì)算計(jì)量有功電能、無功電能及其它參數(shù)。他們知道為了完成分時(shí)計(jì)量、計(jì)算需量，搜索最大需量等任務(wù)電子式多功能表內(nèi)必需設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)進(jìn)展數(shù)據(jù)處置任務(wù)，假設(shè)計(jì)量任務(wù)也由單片機(jī)完成，計(jì)量與數(shù)據(jù)處置可合并為一個(gè)單片機(jī)。只需一個(gè)單片機(jī)既擔(dān)任電能計(jì)量又擔(dān)任數(shù)據(jù)處置的電子式多功能電能表他們簡稱為“單芯片的電子式多功能表；把運(yùn)用公用芯片進(jìn)展電能計(jì)量，運(yùn)用單片機(jī)進(jìn)展數(shù)據(jù)處置的電子式多功能電能表簡稱為“雙芯片電子

32、式多功能電能表。下面分別對(duì)“單芯片電子式多功能電能表和“雙芯片的電子式多功能電能表的電原理框圖進(jìn)展引見。圖-單芯片多功能表電原理框圖框圖 單芯片電子式多功能電能表組成 單芯片電子式多功能電能表由電流互感器CT、電壓互感器PT、運(yùn)算放大器OP模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D、單片機(jī)CPU、內(nèi)卡EEPROM、看門狗、電源、高能電池、日歷時(shí)鐘、液晶顯示器LCD、校驗(yàn)脈沖輸出口、校表通訊口、按鈕、插口、監(jiān)控輸出端子，遠(yuǎn)動(dòng)輸出脈沖、遠(yuǎn)程通訊輸出端子組成。作用外線電流、電壓都是頻率Hz的交流電圖-。其幅值與相位角反映了用戶的用電情況。相電壓普通為交流V或交流V。多功能電能表內(nèi)任務(wù)電壓為V，為使電壓匹配表內(nèi)設(shè)計(jì)了電壓互感器

33、PT、電流互感器CT和其后的運(yùn)算放大器，它們的作用是進(jìn)展電壓變換。運(yùn)算放大器的輸出依然是一個(gè)交流Hz的正弦波形圖-最大幅值降到V以下。電流變換線路放大器輸出相角變?yōu)?，?gòu)成-的附加相移。A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器的作用就是對(duì)從放大器輸入來的交流正弦波形進(jìn)展分時(shí)采樣，把模擬量變成數(shù)字量。CPU把電壓、電流數(shù)字量進(jìn)展相乘相加計(jì)算功率，功率對(duì)時(shí)間積分得到電能。這就是用分時(shí)采樣、單片機(jī)計(jì)算功率的方法計(jì)量電能的。其計(jì)算原理將在第三節(jié)中引見。計(jì)算機(jī)計(jì)量結(jié)果一方面送液晶LCD顯示；一方面定時(shí)送內(nèi)卡，保管當(dāng)前電量。內(nèi)卡是一種不易失電的可擦除EEPROM，能反復(fù)讀寫一百萬次以上，數(shù)據(jù)可保管年。LCD和內(nèi)卡共同起著計(jì)度器的作

34、用。多功能表不只是計(jì)量總電量，還有分時(shí)計(jì)量的作用。為了分時(shí)，表內(nèi)設(shè)有百年日歷實(shí)時(shí)時(shí)鐘，有電時(shí)，日歷時(shí)鐘芯片由電能表電源供電，無電時(shí)由高能電池供電。CPU還肩負(fù)數(shù)據(jù)處置功能、分時(shí)計(jì)度就是一項(xiàng)典型的數(shù)據(jù)處置義務(wù)。CPU內(nèi)和內(nèi)卡內(nèi)保管一個(gè)年時(shí)區(qū)、日時(shí)段的時(shí)間表，CPU不斷的訪問日歷時(shí)鐘并與CPU內(nèi)的時(shí)間表對(duì)照，判別當(dāng)前處于哪個(gè)時(shí)段，假設(shè)當(dāng)前處于平常段，CPU就將剛剛計(jì)算出來的電量加到平費(fèi)率計(jì)度單元中，同時(shí)也寫到總計(jì)度單元中。也就是說，在CPU的內(nèi)存中有四個(gè)存貯單元，分別存放峰、平、谷、總電量。內(nèi)卡中也有對(duì)應(yīng)的峰、平、谷、總電量的存貯單元。由于電子式多功能電能表有一個(gè)內(nèi)部日歷時(shí)鐘；又由于CPU能判別當(dāng)

35、前處在哪個(gè)時(shí)段，是什么費(fèi)率，CPU能把剛剛計(jì)算出的電量加到當(dāng)前費(fèi)率和總電能中，實(shí)現(xiàn)了分時(shí)計(jì)度。內(nèi)卡中也記錄總電量及各費(fèi)率電量，內(nèi)卡和LCD配合，不僅能顯示總電度，也能顯示各費(fèi)率電度，內(nèi)卡與LCD構(gòu)成一種多功能計(jì)度器。邏輯板上還裝有看門狗與掉電檢測(cè)電路?？撮T狗的作用是防止CPU死機(jī)。掉電檢測(cè)的作用是監(jiān)視電源電壓降落情況，保證CPU留有足夠時(shí)間把內(nèi)存RAM中數(shù)據(jù)送到內(nèi)卡中去，防止喪失數(shù)據(jù)。校驗(yàn)脈沖輸出口和較表通訊口是為校驗(yàn)表用的。按鈕主要作用是切換顯示畫面。電鑰匙插口或IC卡插口主要用于預(yù)付費(fèi)，也用于參數(shù)預(yù)置和抄表。輔助端子上有跳閘、報(bào)警輸出，有遠(yuǎn)動(dòng)脈沖輸出，還有RS或RS接口。電能表經(jīng)過這些接口

36、與遠(yuǎn)方主臺(tái)進(jìn)展數(shù)據(jù)通訊。圖-雙芯片多功能表電原理框圖框圖雙芯片電子式多功能電能表組成及作用 雙芯片電子式多功能電能表由電流互感器、運(yùn)算放大器、電壓采樣網(wǎng)絡(luò)、補(bǔ)償電路、電能計(jì)量公用芯片組成電能計(jì)量單元；由內(nèi)卡、數(shù)據(jù)處置單片機(jī)、看門狗與掉電檢測(cè)、日歷時(shí)鐘組成數(shù)據(jù)處置單元。由電源、高能電池組成供電系統(tǒng)；由LCD、校驗(yàn)表輸出口、按鈕、外卡插口、輔助端子組成輸出系統(tǒng)。 雙芯片系統(tǒng)突出特點(diǎn)是計(jì)量單元與數(shù)據(jù)處置單元嚴(yán)厲分開。電能計(jì)量由公用的計(jì)量芯片完成。公用的電能計(jì)量芯片種類很多：有以模擬電路為根底的模擬乘法器；有以霍爾器件為根底的霍爾乘法；還有模擬數(shù)字電路混合制造的乘法器。不論運(yùn)用什么器件、基于什么原理，

37、電能計(jì)量公用芯都必需完成一項(xiàng)最根本的義務(wù)，即有二個(gè)以上的輸入，兩個(gè)輸入都是Hz的正弦波，一個(gè)代表電壓，一個(gè)代表電流。兩個(gè)正弦波有一個(gè)相位差，由功率因數(shù)決議。至少有一個(gè)輸出，輸出是一個(gè)脈沖量，輸出脈沖頻率與兩個(gè)正弦波乘積成正比，即輸出脈沖頻率與外線耗費(fèi)功率成正比。數(shù)據(jù)處置單片機(jī)接納電能計(jì)量單元輸入脈沖，乘以時(shí)間，就能計(jì)算出總電量。數(shù)據(jù)處置單元其它任務(wù)如分時(shí)計(jì)量，計(jì)算需量、搜索最大需量、顯示、脈沖輸出、利用RS口或RS口與外界通訊等都和單芯片的電子式多功能電能表一樣。第三節(jié) 計(jì)量原理 上節(jié)引見了單芯片和雙芯片電子式多功能電能表。單芯片多功能電能表采用A/D采樣數(shù)值計(jì)算的方法計(jì)算有功電能；雙芯片多功

38、能表采用模擬乘法器、模擬數(shù)字混合電路、霍爾乘法等公用芯片計(jì)量有功電能。本節(jié)首先引見有功電能的各種不同的計(jì)量方法。接著還要引見無功電能各種計(jì)量方法，需量計(jì)算方法，電壓丈量方法，電流丈量方法，電壓合格率的計(jì)算方法。有功計(jì)量方法 單芯片電子式多功能電能表計(jì)量有功就是用A/D采樣數(shù)值計(jì)算的方法。 設(shè)交流電壓、電流表達(dá)式為： - 式中，t時(shí)辰電壓瞬時(shí)值 t時(shí)辰電流瞬時(shí)值 電壓峰值 電流峰值電壓有效值電流有效值電壓、電流相位差角頻率 假設(shè)知電壓、電流的有效值及相位差，那么一個(gè)周期內(nèi)的平均有功功率P可用下式求得： = (-) = = (-)其中：T正弦周期，一個(gè)周期內(nèi)的電能可用下式求得： 實(shí)踐上用戶負(fù)荷是不

39、斷變化的，無法快速而準(zhǔn)確地測(cè)得每個(gè)周期的電壓有效值、電流有效值，以電壓、電流向量之間的相位差。所以無法按-公式計(jì)算功率，也無法按公式-計(jì)算電能。但是，公式-的含義是功率可由瞬時(shí)值求得。電壓、電流的瞬時(shí)值可用分時(shí)采樣的方法得到。圖-利用作圖法求得一個(gè)周期內(nèi)各采樣點(diǎn)的功率。 圖- 分時(shí)采樣與采樣點(diǎn)功率從圖-看到各采樣點(diǎn)功率為 一個(gè)周期T內(nèi)平均功率P為 =令,那么一個(gè)周期內(nèi)的電能等于 -)假設(shè)t,那么 公式-闡明將采樣點(diǎn)電流、電壓相乘相加再乘以采樣周期就是平均電能。-是一個(gè)數(shù)值計(jì)算公式，計(jì)算機(jī)可以輕松完成，關(guān)鍵是如何把交流電壓、交流電流模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。第二節(jié)框圖圖-中的A/D叫做模數(shù)轉(zhuǎn)換器，該器

40、件功能就是能把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。假設(shè)S采樣一次，HZ交流電壓、交流電流周期是ms，那么一個(gè)周期采樣次，有些資料指出，利用高精度A/D，添加采樣次數(shù)就可以把電能計(jì)算得很準(zhǔn)。但是，他們的實(shí)際闡明引起誤差的緣由不僅是采樣次數(shù)和A/D轉(zhuǎn)換精度，主要由電壓、電流互感器及其后的放大線路元器件分散性呵斥的幅值誤差和相位誤差。誤差補(bǔ)償法將在第五節(jié)中引見。時(shí)分割乘法器原理 時(shí)分割乘法器又稱PWM乘法器，本質(zhì)是一個(gè)脈寬、幅度調(diào)制器，輸入兩路信號(hào)中的一路對(duì)脈寬進(jìn)展調(diào)制，另一路對(duì)幅值進(jìn)展調(diào)制。被調(diào)制的脈沖信號(hào)的直流分量就是兩路輸入信號(hào)的乘積。 圖-為最簡單由運(yùn)算放大器組成的時(shí)分割乘法器電路，以此為例闡明時(shí)分割乘法器

41、原理。這個(gè)電路運(yùn)用最常用的元器件，載波頻率設(shè)計(jì)為kHZ。運(yùn)用在電子式電能表中最高能到達(dá)%的精度。電路中一切電阻均為K。UU為兩路輸入信號(hào)，U為輸出。A組成方波發(fā)生器，方波頻率由R、C決議，A輸出占空比：的對(duì)稱方波。A對(duì)方波進(jìn)展積分，A輸出為對(duì)稱的三角波，三角波的斜率由C、R決議。A構(gòu)成比較器，它將一路輸入信號(hào)與三角波進(jìn)展比較，A輸出可調(diào)制方波。波形如圖-右側(cè)波形圖。 圖- 由運(yùn)算放大器組成的時(shí)分割乘法器A主要完成調(diào)制造用；A根據(jù)A的開關(guān)信號(hào)對(duì)U進(jìn)展同相跟隨或反相跟隨。T為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管不同，它在導(dǎo)通時(shí)相當(dāng)于一個(gè)很小的電阻，并沒有類似晶體管的導(dǎo)通飽和電壓。因此T在這個(gè)電路中相當(dāng)于

42、一個(gè)電子開關(guān)，T關(guān)斷時(shí)相當(dāng)于開路。T關(guān)斷時(shí)，由運(yùn)算放大器特性知道，A的正端為U，負(fù)端也因此等于U，于是： 那么，此時(shí)A為同相跟隨。如圖- 圖- 場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)斷及導(dǎo)通時(shí)A等效圖T導(dǎo)通時(shí)，運(yùn)算放大器負(fù)端必需是零。那么：，此時(shí)為反相跟隨器。 A為低通濾波器，A的截止頻率約為HZ，A輸出脈沖波的平均值可表示為 由于： 為三角波斜率有關(guān)的比例因子所以 ()上式闡明時(shí)分割乘法器輸出等于輸入U(xiǎn)與U的乘法。利用時(shí)分割乘法器這個(gè)原理可以設(shè)計(jì)成三相有功電能表。如圖-。 圖- 時(shí)分割乘法器型電子式電能表 圖-IA、IB、IC由電流互感器引入，UA、UB、UC可由電壓互感器引入，單相電表的電壓信號(hào)也可由電阻分壓器輸入。

43、三路時(shí)分割乘法器輸出的是頻率為數(shù)千赫茲，幅度為正負(fù)假設(shè)干伏的脈動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過平滑后由加法器相加。加法器輸出的是正比三相有功功率的直流信號(hào)、典型值為V。對(duì)正比于瞬時(shí)功率的直流信號(hào)可以進(jìn)展低速高精度的積分式A/D變換，也可以轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，即進(jìn)展V/F變換，將V的直流信號(hào)轉(zhuǎn)換為KH的頻率信號(hào)。 V/F變換輸出頻率正比于功率。但不能直接用于計(jì)數(shù)或驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，分頻的作用是把頻率較高的信號(hào)分頻低頻信號(hào)。其中極低頻用于計(jì)數(shù)或驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，低頻或中頻可以驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管或作為校表脈沖?；魻柍朔ㄆ髟?霍爾效應(yīng)年被發(fā)現(xiàn)以來至今已有多年歷史，隨著微電子技術(shù)開展及制造工藝的提高，霍爾器件已得到了很廣泛的運(yùn)用。各種霍

44、爾傳感器在控制、丈量領(lǐng)域發(fā)揚(yáng)了艱苦作用。瑞士蘭地斯公司LANDIS GYR基于霍爾效應(yīng)的DFS傳感元件Direct Field Sensor丈量電能就是一個(gè)勝利的例子?；魻栐侨鐖D-所示的半導(dǎo)體薄片，當(dāng)它處于磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，假設(shè)在它相對(duì)的兩端通以控制電流I，那么在半導(dǎo)體另外兩端將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大小與控制電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度乘積成正比的電勢(shì)UH，UH=KHIB，其中KH為霍爾元件的靈敏度，UH為霍爾電勢(shì)。設(shè)霍爾元件厚度為d。那么霍爾電勢(shì)UH可表示為UH=RHBI/d.RH稱為霍爾系數(shù)。 圖- 圖- 霍爾乘法器型靜止式電能表單相有功根據(jù)霍爾乘法原理實(shí)現(xiàn)的靜止式電能表可以用圖-表示?；魻柍朔ㄆ鬏?/p>

45、出的為瞬態(tài)功率信號(hào)。瞬態(tài)功率信號(hào)可以經(jīng)過變換很容易產(chǎn)生有功電能、無功電能等所需的數(shù)據(jù)。-所示的屬于直接檢測(cè)式霍爾乘法器。這種構(gòu)造在輕載時(shí)誤差較大?；魻柍朔ㄆ骶哂泻軐挼念l率呼應(yīng)，從直流到kHZ都有良好的線性，可用于丈量畸變很大的波形的電路電能。 霍爾元件在實(shí)踐運(yùn)用時(shí)，存在多種要素影響其丈量精度，由于半導(dǎo)體的固有特征以及制造工藝的缺陷，霍爾元件表現(xiàn)為零位誤差和溫度引起的誤差。零位誤差是霍爾無件在控制電流為零或者外加磁場(chǎng)為零時(shí)出現(xiàn)的霍爾電勢(shì)，溫度誤差主要表現(xiàn)為霍爾元件輸入輸出電阻隨溫度變化以及霍爾元件靈敏度隨溫度變化。而且隨溫度上升到一定程度，這種溫度影響會(huì)迅速增大。為了提高霍爾元件的丈量精度，一方

46、面要嚴(yán)厲控制消費(fèi)工藝，另一方面是在運(yùn)用時(shí)進(jìn)展補(bǔ)償，包括無源及有源的補(bǔ)償。常用補(bǔ)償方法有平衡電橋消除零位誤差，熱敏器件補(bǔ)償溫度誤差。霍爾乘法器實(shí)現(xiàn)的靜止電能表主要優(yōu)點(diǎn)是頻率呼應(yīng)寬，精度能長期保證，能在較惡劣環(huán)境下任務(wù)，抗干擾才干強(qiáng)，靜止式電能表可以不需求電流互感器，不存在互感器引入的誤差，主要缺陷是工藝復(fù)雜，精度也不容易到達(dá)很高。幾種電能計(jì)量方法比較幾種電子式電能表比較 表(-)A/D采樣型時(shí)分割乘法器型霍爾乘法器型精度高普通普通啟動(dòng)電流小小普通頻率呼應(yīng)KHZPM，那么將P取代PM中的值，如此類推。PM中一直堅(jiān)持分鐘平均功率的最大值最大需量。 電壓有效值計(jì)算在我國工業(yè)電網(wǎng)中電壓是Hz的正弦波，它

47、的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：式中：(/秒) 電壓最大值它的波形如圖-圖- 正弦波電壓波形圖在單芯片電子式多功能電能表的原理框圖中他們?cè)?jīng)講過，可以用A/D采樣的方法對(duì)變化的正弦波電壓模擬信號(hào)進(jìn)展逐點(diǎn)采樣并量化為數(shù)值。如圖-每隔一個(gè)很小的時(shí)間間隔圖- 電壓采樣T采樣一次電壓值，并把這些數(shù)據(jù)存在存儲(chǔ)器中，然后按電工原理提供的公式 =式中：正弦波周期時(shí)間 一個(gè)周期內(nèi)的采樣次數(shù) 電壓有效值 采樣時(shí)間間隔 在j時(shí)辰的電壓瞬時(shí)值 電流有效值計(jì)算電流數(shù)學(xué)表達(dá)式 式中：電流最大值 初相角它的波形如圖- 圖-在電子式多功能電能表內(nèi)，像對(duì)電壓信號(hào)處置方法一樣經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)之進(jìn)展采樣并數(shù)值化。采樣數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器，并按電工原

48、理提供的公式： 計(jì)算電流有效值式中：正弦波形周期 在一個(gè)周期內(nèi)采樣次數(shù) 采樣時(shí)間間隔 時(shí)辰電流值 電壓合格率 電壓合格率是供電質(zhì)量考核目的之一。電子式多功能電能表的出現(xiàn)，由于該種電表有電壓丈量功能，有記錄時(shí)間功能，有存貯功能，所以可以方便地、準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)紀(jì)錄電壓合格率。其方法是：多功能表可設(shè)定電壓考核范圍的上、下限，電壓合格率考核范圍的上、下限，并記錄考核范圍內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。圖-是一個(gè)典型的電壓運(yùn)轉(zhuǎn)圖。 圖- 電壓運(yùn)轉(zhuǎn)圖闡明如下：這段時(shí)間未進(jìn)入考核范圍。等于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。，超合格下限運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，超合格上限運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，合格運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。根據(jù)電力部定義 電壓合格率 = 以圖-為例，那么 電壓合格率 = 第四節(jié) 程

49、序框圖前面引見了電子式多功能電能表的電原理框圖、功能及計(jì)量原理，現(xiàn)以雙芯片電子式多功能電能表為例，引見電子式多功能電能表的程序框圖。普通電子式多功能電能表的程序分為兩大部分，一部分叫主程序，包括被它調(diào)用的各類程序，另一部分是中斷效力程序，它由單片機(jī)內(nèi)部、外部中斷信號(hào)啟動(dòng)執(zhí)行。主程序框圖電子式多功能電能表主程序框圖如圖- 圖- 主程序框圖 單片機(jī)初始化后首先清看門狗?？撮T狗相當(dāng)一個(gè)定時(shí)器，定時(shí)周期為T，定時(shí)器自在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)輸出周期為T的對(duì)稱方波。而單片機(jī)的運(yùn)用程序是循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)的，其循環(huán)周期小于T。在單片機(jī)的循環(huán)程序中設(shè)置這條清看門狗指令，于是在時(shí)間間隔T內(nèi)看門狗至少被去除一次。單片機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不停地送

50、出清看門狗信號(hào)，看門狗不會(huì)溢出?？撮T狗的輸出端銜接單片機(jī)的復(fù)位端?？撮T狗不溢出，即單片機(jī)復(fù)位端一直是非復(fù)位形狀。當(dāng)單片機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常時(shí)，如程序進(jìn)入死循環(huán)，或程序停留在某條不應(yīng)停留的指令上，程序能夠執(zhí)行不到去除看門狗指令，此時(shí)看門狗產(chǎn)生溢出，輸出時(shí)間寬度為T 的復(fù)位信號(hào)，單片機(jī)復(fù)位重新開場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)，使程序回到正常的循環(huán)中去。 下面程序?yàn)樗蛿?shù)顯示和對(duì)停電判別，假設(shè)停電，單片機(jī)進(jìn)入低功耗的睡眠形狀，單片機(jī)低功耗形狀還能不斷地監(jiān)視能否“上電，假設(shè)沒上電那么堅(jiān)持低功耗形狀，假設(shè)上電重新啟動(dòng)單片機(jī)。否那么單片機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)下一個(gè)程序，即判別時(shí)鐘能否為整分鐘，假設(shè)是整分鐘，單片機(jī)就轉(zhuǎn)而處置時(shí)段更新問題、結(jié)算日問題和代表日

51、問題，一分鐘平均功率問題、求最大需量問題等等。最后查詢按鍵有無按下，接口有無呼叫。 從上面的引見中看到主程序就是電子式多功能電能表經(jīng)常性的任務(wù)，包括不斷送數(shù)去顯示，不斷查看有無按鈕按下，查看接口有無呼叫信號(hào)，能否掉電等等。特別要不斷的看時(shí)鐘能否到整分鐘，到了整分鐘單片機(jī)事情比較多。首先判別能否需求切換時(shí)段。其次看能否到結(jié)算日，假設(shè)到結(jié)算日必需把本月電量寫到上月去，這就是電量凍結(jié)。由于單片機(jī)程序循環(huán)很快，毫秒級(jí)的，所以對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)來講凍結(jié)電量較準(zhǔn)。再次是看能否到代表日的整點(diǎn)，假設(shè)是代表日的整點(diǎn)時(shí)間，就要把此時(shí)的功率記錄下來。到了一分鐘，還要處置一分鐘平均功率問題、求最大需量問題等等。電子式多功能

52、電能表就是依托主程序高速循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)完成其內(nèi)部、外部功能。 中斷子程序框圖細(xì)心的讀者會(huì)發(fā)現(xiàn)主程序沒有涉及計(jì)量問題，計(jì)量才是電子式多功能表的最根本的功能，計(jì)量由中斷效力程序完成圖-。 中斷維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)加總電量 峰時(shí)段 平常段 谷時(shí)段 尖時(shí)段加尖電量加谷電量加平電量加峰電量加分鐘電量恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 圖- 電量脈沖中斷效力程序框圖電子式多功能電能表電能計(jì)量單元完成對(duì)外線交流電壓、交流電流的計(jì)量任務(wù)，并以脈沖的方式保送給數(shù)據(jù)處置單元參看圖-。電能表常數(shù)K，或稱脈沖常數(shù)代表計(jì)量特性。K用每千瓦時(shí)多少個(gè)脈沖表示，即imp/kWh。如K=imp/kWh，那么每個(gè)脈沖代表.Wh。當(dāng)電子式多功能電能表計(jì)滿.Wh時(shí)發(fā)出一個(gè)脈沖

53、。并向單片機(jī)發(fā)出中斷懇求。單片機(jī)呼應(yīng)中斷后，中斷主程序，進(jìn)入中斷效力程序。中斷效力程序第一項(xiàng)義務(wù)是維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，就是把主程序運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)送入先進(jìn)后出的堆棧，以便恢復(fù)主程序時(shí)運(yùn)用。第二項(xiàng)義務(wù)就是把這個(gè)脈沖所代表的電量加到總電量之中，這條程序?qū)崿F(xiàn)了總電量的計(jì)量，第三項(xiàng)根據(jù)主程序通知的時(shí)段特性把這個(gè)脈沖所代表的電量再寫到相應(yīng)的費(fèi)率時(shí)段中。這條程序?qū)崿F(xiàn)了分時(shí)計(jì)費(fèi)功能。第四項(xiàng)義務(wù)是把這個(gè)脈沖所代表的能量再寫到“分鐘功率的存貯單元中。這項(xiàng)任務(wù)是為求得分鐘平均功率和求最大需量做預(yù)備的。假設(shè)分鐘內(nèi)有幾個(gè)脈沖計(jì)入“分鐘平均功率存貯單元中，那么，一分鐘平均功率P為 同樣，令P等于第個(gè)“分鐘平均功率，P等于第個(gè)“分鐘平均功

54、率，等于第j分鐘的“分鐘平均功率，那么 P(),p(),p(j)是滑差時(shí)間為分鐘的需量，其中最大者為這段時(shí)間內(nèi)的最大需量。即 式中的PM為最大需量。 滑差時(shí)間為分鐘，分鐘，分鐘時(shí)，只是Pj中序號(hào)j有所區(qū)別而已。綜上所述填寫“分鐘平均功率存貯單元，是中斷程序的任務(wù)，取走“分鐘平均功率，用“分鐘平均功率求最大需量是主程序的任務(wù)。 至此，他們用主程序框圖和中斷數(shù)據(jù)效力程序框圖闡明了電子式多功能電能表，是怎樣計(jì)量電能的，是怎樣計(jì)量分時(shí)電能的，怎樣計(jì)算功率的，怎樣求得最大需量的?；叵攵喙δ茈娔鼙矶x：由丈量單元和數(shù)據(jù)處置單元組成，除計(jì)量有功無功電能外，還具有分時(shí)、丈量需量等兩種以上功能、并能顯示、儲(chǔ)存和

55、數(shù)據(jù)輸出的電能表。定義中的絕大多數(shù)內(nèi)容都已進(jìn)展了詳細(xì)地引見。數(shù)據(jù)輸出問題將在第六節(jié)中引見。第五節(jié) 誤差補(bǔ)償原理 本節(jié)僅引見電能計(jì)量誤差及其補(bǔ)償方法。引起誤差的緣由較多：如溫度、電壓、工頻頻率等外界條件影響；電壓、電流變換線路元器件的分散性的影響；以及電能計(jì)量的方法等。外界條件影響往往由硬件設(shè)計(jì)處理，有些要加硬件補(bǔ)償電路，如霍爾傳感器對(duì)溫度最敏感，能夠需求溫度補(bǔ)償線路。電壓傳感放大線路和電流傳感放大線路引起幅值與相位誤差，是誤差的主要來源。本節(jié)重點(diǎn)分析幅值誤差與相位誤差的軟件與硬件補(bǔ)償方法。 軟件補(bǔ)償法 首先請(qǐng)參閱第一節(jié)圖-單芯片A/D采樣數(shù)值計(jì)算原理的電子式多功能電能表，研討PT、CT和A/D

56、的前置運(yùn)算放大器引入的相位誤差和幅值誤差對(duì)電能表的精度有什么影響。 ,代表沒有附加誤差時(shí)一個(gè)周期之內(nèi)電能計(jì)算公式。其中，代表正弦波周期，、是電流電壓的有效值。為相差。假定由PT、CT或A/D采樣引入一個(gè)相位誤差的情況，那時(shí)計(jì)算電能值就變成 電能表誤差用表示，那么 式中: 電流、電壓相位差 附加相位差上式闡明電能表誤差不但與有關(guān)，還與附加相位差有關(guān)。普通情況，既有幅值誤差又有相位誤差時(shí)，令 式中: 實(shí)踐電壓幅值 實(shí)踐電流幅值 實(shí)際電壓幅值 實(shí)際電流幅值 令 ,那么 a U I d b I t I P f c P圖- 幅值誤差, 相位誤差對(duì)瞬時(shí)功率的影響 t 幅值與相位的影響可從分時(shí)采樣求瞬時(shí)功率

57、的圖示中看出:當(dāng)沒有附加相位差時(shí), 式中： 表示瞬時(shí)功率 表示實(shí)際電壓瞬時(shí)值 表示實(shí)際電流瞬時(shí)值 當(dāng)電流有幅值和相位誤差時(shí)，瞬時(shí)功率等于 式中: 表示實(shí)踐電流值代表了由于幅值誤差和相位誤差引進(jìn)的功率誤差。任何一只電能表經(jīng)電壓互感器變換,經(jīng)電流互感器變換,又經(jīng)A/D的前置運(yùn)算器放大,由于元器件的分散性,A/D采樣所遇到的電壓、電流之間存在一個(gè)相位誤差和一個(gè)乘積的幅值誤差。實(shí)踐上電能計(jì)量芯片都是按計(jì)算電能的。所謂軟件補(bǔ)償方法就尋覓一個(gè)、的函數(shù)使得按實(shí)踐電能計(jì)算公式計(jì)算出的乘以近似等于，即 為了更簡明的了解軟補(bǔ)償過程,請(qǐng)看以下圖(圖-) A/DPT與前置機(jī)放大 CT與前置機(jī)放大 圖- 軟件補(bǔ)償表示圖

58、 外線電壓、電流是規(guī)范的正弦波，相位差為。一個(gè)周期的電能。他們把叫實(shí)際值。由于按計(jì)算出的電能是用戶真正耗費(fèi)的電能。但是，PT，CT與A/D的前置放大器引入了幅值誤差和相位誤差。 使電壓、電流變?yōu)榻?jīng)A/D采樣變?yōu)閿?shù)字量j=，單片機(jī)利用第三節(jié)給出的A/D采樣用計(jì)算機(jī)進(jìn)展數(shù)值計(jì)算求電能時(shí),一個(gè)周期的電能用表示,那么 由于含幅值與相位誤差,所以計(jì)算所得電能也含幅值與相位誤差。前文曾經(jīng)把含誤差的稱為實(shí)踐電能.假設(shè)在CPU運(yùn)算時(shí)參與一個(gè)補(bǔ)償系數(shù),使得 即 就叫做軟件補(bǔ)償系數(shù)。這種補(bǔ)償方法被稱為軟件補(bǔ)償。. 硬件補(bǔ)償方法請(qǐng)參看(圖-). U(tj)CPU I(tj) J=,n A/D補(bǔ)償電路PT與前置放大

59、補(bǔ)償電路CT與前置放大 圖- 硬件補(bǔ)償表示圖外線電壓經(jīng)過PT、CT與前置放大以后,輸出已包含幅值與相位誤差,假設(shè)在電壓、電流轉(zhuǎn)換線路中參與模擬補(bǔ)償電路使其輸出恢復(fù)為形狀。計(jì)算機(jī)取樣后，只需計(jì)算 即可。計(jì)算結(jié)果是準(zhǔn)確的。 硬件補(bǔ)償電路大致有二種補(bǔ)償方法：一種利用電位器和半可調(diào)電容調(diào)整；第二種利用阻容網(wǎng)絡(luò)調(diào)整。在丈量電路加可調(diào)元器，能夠會(huì)引起誤差漂移，普通以為在計(jì)量電路中，不允許運(yùn)用可調(diào)元器件，所最好的方法加阻容網(wǎng)絡(luò)。 比較圖-和圖-兩個(gè)表示圖知道，軟件補(bǔ)償在單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)展，硬件補(bǔ)償在計(jì)算機(jī)外部進(jìn)展。 比較軟硬件補(bǔ)償方法，軟件補(bǔ)償至少有以下五個(gè)益處：軟件補(bǔ)償省去了補(bǔ)償線路，對(duì)PT、CT和運(yùn)算放大器

60、一致性要求降低。軟件可以多點(diǎn)補(bǔ)償，能使補(bǔ)償后的誤差曲線趨向平直。由于是軟件補(bǔ)償可以用計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)校，把繁瑣的調(diào)表任務(wù)變成計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)進(jìn)展，提高了精度，節(jié)約了校表時(shí)間。把傳統(tǒng)的電能表調(diào)試方法，從不平衡負(fù)載條件下一相一相調(diào)校改為平衡負(fù)載條件下三相一同調(diào)校，在平衡負(fù)載調(diào)校根底上找到一個(gè)根底值，調(diào)整根底值可以使誤差曲線平移。第六節(jié) 通訊技術(shù) 具有通訊功能是電子式多功能電能表的一個(gè)重要特點(diǎn)。電能表與外界通訊本質(zhì)上是電能表內(nèi)單片機(jī)與外界通訊。本節(jié)引見電子式電能表是怎樣與外界進(jìn)展數(shù)據(jù)通訊的。.通訊根底知識(shí) 以兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間進(jìn)展通訊或以一個(gè)計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備進(jìn)展通訊為例引見通訊根本概念。串行通訊與并行通訊 信