電能表

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)電的需求越來(lái)越大，不同時(shí)間用電量不均衡的現(xiàn)象也日益嚴(yán)重。為緩解我國(guó)日趨尖銳的電力供需矛盾，調(diào)節(jié)負(fù)荷曲線，改善用電量不均衡的現(xiàn)象，全面實(shí)行峰、平、谷分時(shí)電價(jià)制度，“削峰填谷”，提高全國(guó)的用電效率，合理利用電力資源，國(guó)內(nèi)部分省市的電力部門已開始逐步推出了多費(fèi)率電能表，對(duì)用戶的用電量分時(shí)計(jì)費(fèi)。

1995年4月，由國(guó)家計(jì)委、國(guó)家經(jīng)貿(mào)委和電力工業(yè)部聯(lián)合在上海召開的全國(guó)計(jì)劃用電工作會(huì)議上決定，用3～4年時(shí)間，在全國(guó)各大電網(wǎng)內(nèi)，有計(jì)劃、分步驟全面推行峰谷分時(shí)電價(jià)制度?？偰繕?biāo)是各網(wǎng)轉(zhuǎn)移高峰電力10～15%，全國(guó)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移高峰電力 1000～2000萬(wàn)千瓦，推行的范圍不僅是工業(yè)、商業(yè)用戶，而且對(duì)非工業(yè)、農(nóng)業(yè)用電也要逐步實(shí)行。在有條件的地區(qū)，即已經(jīng)實(shí)行一戶一表的居民用電區(qū)，也將有計(jì)劃的開發(fā)低谷用電，實(shí)行峰谷電價(jià)，以提高電能利用率，提高居民的用電質(zhì)量。對(duì)電力用戶采用不同時(shí)段和不同計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。鼓勵(lì)低谷時(shí)段的電力消費(fèi)。

1980年，河南地區(qū)首先提出了按峰、谷時(shí)間分段計(jì)量電能，以經(jīng)濟(jì)手段促進(jìn)合理、均衡、科學(xué)用電的建議，繼而開始進(jìn)行了試點(diǎn)，通過(guò)實(shí)踐，初步摸索了一些有參考價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)。隨后，山西省利用簡(jiǎn)易設(shè)備先后在一部分用電單位進(jìn)行了聯(lián)合試點(diǎn)。

1982～1985年，全國(guó)許多省市和地區(qū)也相繼實(shí)行了電能分時(shí)計(jì)量及與此相適應(yīng)的新的收費(fèi)制度，并取得了非常大的成效。一些大的電網(wǎng)局也把它作為技術(shù)改進(jìn)的重要內(nèi)容和開展科學(xué)用電的重要措施之一。至此，我國(guó)己跨進(jìn)了用多種電價(jià)作為輔助管理手段和控制用電負(fù)荷的國(guó)家行列。

早期主產(chǎn)的第一代石英鐘控分時(shí)電能表。這種電能表通過(guò)導(dǎo)線連接石英鐘各種不同時(shí)段來(lái)分別驅(qū)動(dòng)峰、谷電磁計(jì)數(shù)器，分別顯示出峰、谷電量及總電量，按總電量扣除峰、谷電量即為平常時(shí)段電量。由于這種分時(shí)計(jì)費(fèi)電能表的可靠性較差。計(jì)時(shí)分段精度太低（最小分割為5min），易受干擾，時(shí)段調(diào)整也比較麻煩，使用功能單一，不能適應(yīng)分時(shí)計(jì)費(fèi)中的一些特殊要求，目前已基本淘汰停用。

第二代機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)的分時(shí)電能表。這種電能表采用1.0級(jí)感應(yīng)系電能表機(jī)芯為基礎(chǔ)，采用紅外光電變換器，脈沖輸出和中央處理器（CPU），單片機(jī)電路，使用附帶的鍵盤編程或者紅外無(wú)線鍵盤來(lái)進(jìn)行各種需求量、時(shí)鐘、時(shí)段、雙休日的設(shè)定，可保護(hù)本月最大需求量、上月最大需求量和本月峰、平、谷最大需求量顯示及存儲(chǔ)。帶有脈沖輸出及RS-232串行通信口，便于數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳送與監(jiān)控。儀表性能比較精密可靠，功能可滿足我國(guó)現(xiàn)階段分時(shí)計(jì)費(fèi)需求，生產(chǎn)工藝比較成熟，價(jià)格具有競(jìng)爭(zhēng)力，是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的一代產(chǎn)品。但是美中不足的是各生產(chǎn)廠家均為自行開發(fā)專用單片機(jī)，存在產(chǎn)品兼容性差，維修困難的缺點(diǎn)。這一系列產(chǎn)品常見(jiàn)的有DF68、DF93、DTF33、DF86、DSF20、DIF2、DF32、DTF864、MRZ、DSD66等。

（1）電能表按其使用的電路可分為直流電能表和交流電能表。交流電能表按其相線又可分為單相電能表、三相三線電能表和三相四線電能表。

（2）電能表按其工作原理可分為電氣機(jī)械式電能表和電子式電能表（又稱靜止式電能表、固態(tài)式電能表）。電氣機(jī)械式電能表用于交流電路作為普通的電能測(cè)量?jī)x表，其中最常用的是感應(yīng)型電能表。電子式電能表可分為全電子式電能表和機(jī)電式電能表。

（3）電能表按其結(jié)構(gòu)可分為整體式電能表和分體式電能表。

（4）電能表按其用途可分為有功電能表、無(wú)功電能表、最大需量表、標(biāo)準(zhǔn)電能表、復(fù)費(fèi)率分時(shí)電能表、預(yù)付費(fèi)電能表、損耗電能表和多功能電能表等。

（5）電能表按其準(zhǔn)確度等級(jí)可分為普通安裝式電能表（0.2、0.5、1.0、2.0、3.0級(jí)）和攜帶式精密級(jí)電能表（0.01、0.02、0.05、0.1、0.2級(jí)）。

1．型號(hào)及其含義

電能表型號(hào)是用字母和數(shù)字的排列來(lái)表示的，內(nèi)容包括類別代號(hào) 組別代號(hào) 設(shè)計(jì)序號(hào) 派生號(hào)。

（1）類別代號(hào)。D—電能表。

（2）組別代號(hào)。

1）表示相線：D—單相；T—三相四線有功；S—三相三線有功；X—三相無(wú)功。

2）表示用途：B—標(biāo)準(zhǔn)；D—多功能；M—脈沖；S—全電子式；Z—最大需量；Y—預(yù)付費(fèi)；F—復(fù)費(fèi)率。

（3）設(shè)計(jì)序號(hào)。用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。

（4）派生號(hào)。T—濕熱、干燥兩用；TH—濕熱帶用；TA—干熱帶用；G—高原用；H—船用；F—化工防腐用。

例如：

DD表示單相電能表，如DD862型、DD701型、DD95型。

DS表示三相三線有功電能表，如DS8、DS310、DS864型等。

DT表示三相四線有功電能表，如DT862型、DT864型。

DX表示無(wú)功電能表，如DX8、DX9、DX310、DX862型。

DZ表示最大需量表，如DZl型。

DB表示標(biāo)準(zhǔn)電能表，如DB2型、DB3型。

2．銘牌

銘牌上應(yīng)包含以下內(nèi)容：

（1）商標(biāo)。

（2）計(jì)量許可標(biāo)志（CMC）。

（3）計(jì)量單位名稱或符號(hào)，如：有功電能表為“千瓦·時(shí)”或“kWh”；無(wú)功電能表為“千乏·時(shí)”或“kvarh”。

字輪式計(jì)度器的窗口，整數(shù)位和小數(shù)位用不同的顏色區(qū)分，中間有小數(shù)點(diǎn)；若無(wú)小數(shù)點(diǎn)位，窗口各字輪均有倍乘系數(shù)，如×100、×10、×1等。對(duì)于液晶顯示屏的整數(shù)位和小數(shù)位，中間有小數(shù)點(diǎn)。

（4）電能表的名稱及型號(hào)。

（5）基本電流和額定最大電流?；倦娏鳎?biāo)定電流）是確定電能表有關(guān)特性的電流值，是電能表的基本工作電流，以I_b表示；額定最大電流是儀表能滿足其制造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的準(zhǔn)確度的最大電流值。以I_max表示。如1.5（6）A即電能表的基本電流值為1.5A，額定最大電流為6A。如果額定最大電流小于基本電流的150%時(shí)，則只標(biāo)明基本電流。對(duì)于三相電能表應(yīng)在前面乘以相數(shù)，如3×5（20）A。

（6）參比電壓。參比電壓是確定電能表有關(guān)特性的電壓值，是電能表的工作電壓，以U_n表示。參比電壓對(duì)于三相三線電能表以相數(shù)乘以線電壓表示，如3×100V：對(duì)于三相四線電能表則以相數(shù)乘以相電壓/線電壓表示，如3×220/380V；對(duì)于單相電能表則以相電壓表示，如220V。

（7）參比頻率。參比頻率是確定電能表有關(guān)特性的頻率值，即工頻，以赫茲（Hz）作為單位。

（8）電能表常數(shù)。電能表常數(shù)是電能表記錄的電能和相應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)或脈沖數(shù)之間關(guān)系的常數(shù)，有功電能表以r（imp）/kwh或kwh/r（imp）形式表示，無(wú)功電能表以r（imp）/kvarh或kvarh/r（imp）形式表示。兩種常數(shù)互為倒數(shù)關(guān)系。

（9）準(zhǔn)確度等級(jí)。以記入圓圈中的等級(jí)數(shù)字表示，如面．勻、@．習(xí)，無(wú)標(biāo)志時(shí)，電能表視為2級(jí)。

（10）相數(shù)、線數(shù)的符號(hào)。

（11）耐受環(huán)境條件的能力級(jí)別，分P、S、A、B共4組。

（12）制造標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)把電能表接入被測(cè)電路時(shí)，電流線圈和電壓線圈中就有交變電流流過(guò)，這兩個(gè)交變電流分別在它們的鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通；交變磁通穿過(guò)鋁盤，在鋁盤中感應(yīng)出渦流；渦流又在磁場(chǎng)中受到力的作用，從而使鋁盤得到轉(zhuǎn)矩（主動(dòng)力矩）而轉(zhuǎn)動(dòng)。負(fù)載消耗的功率越大，通過(guò)電流線圈的電流越大，鋁盤中感應(yīng)出的渦流也越大，使鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩就越大。即轉(zhuǎn)矩的大小跟負(fù)載消耗的功率成正比。功率越大，轉(zhuǎn)矩也越大，鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)也就越快。鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，又受到永久磁鐵產(chǎn)生的制動(dòng)力矩的作用，制動(dòng)力矩與主動(dòng)力矩方向相反；制動(dòng)力矩的大小與鋁盤的轉(zhuǎn)速成正比，鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)得越快，制動(dòng)力矩也越大。當(dāng)主動(dòng)力矩與制動(dòng)力矩達(dá)到暫時(shí)平衡時(shí)，鋁盤將勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。負(fù)載所消耗的電能與鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)成正比。鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)計(jì)數(shù)器，把所消耗的電能指示出來(lái)。這就是電能表工作的簡(jiǎn)單過(guò)程。

電能表機(jī)械電能表

機(jī)械電能表（也叫感應(yīng)式電能表）的種類、型號(hào)盡管很多，但它們的結(jié)構(gòu)基本相似，都是由測(cè)量機(jī)構(gòu)、補(bǔ)償調(diào)整裝置和輔助部件（外殼、機(jī)架、端鈕盒、銘牌）組成。以下是幾種常用機(jī)械電能表。

（1）長(zhǎng)壽命電能表。正常使用的機(jī)械式電能表的壽命主要取決其下軸承的磨損程度。那么從投入使用到由于下軸承磨損使電能表的基本誤差超差，其間所持續(xù)的時(shí)間就是電能表的壽命。電能表的下軸承對(duì)電能表的使用壽命有很大影響。

現(xiàn)代電能表的軸承結(jié)構(gòu)主要有：鋼珠寶石軸承、石墨軸承和磁力軸承等。寶石軸承它可分為單寶石軸承和雙寶石軸承。雙寶石軸承的摩擦力較小，耐磨性能更好。磁力軸承主要靠同極性磁鐵之間的排斥力將轉(zhuǎn)動(dòng)元件懸浮于空間。磁力軸承由于減少了機(jī)械磨損，延長(zhǎng)了電能表的使用壽命。目前逐步推廣應(yīng)用的長(zhǎng)壽命電能表，大多是在軸承上采用了磁力結(jié)構(gòu)。

普通機(jī)械電能表采用單寶石軸承，使用壽命一般是5年。長(zhǎng)壽命電能表的軸承由于采用了或磁力軸承或石墨軸承或雙寶石軸承等新材料、新技術(shù)，使其壽命可延長(zhǎng)至10年左右。

（2）寬量程電能表。近年來(lái)，由于居民生活水平的提高，裝設(shè)的家用電器日益增多，容量很大，但同時(shí)使用的可能性較小。如果選用舊式的單量程電能表，額定電流選擇偏大，在實(shí)際負(fù)荷很小時(shí)，運(yùn)行電流可能低于電能表額定電流的10%而使計(jì)量不準(zhǔn)；反之若電能表額定電流選擇偏小，一旦家用電器同時(shí)使用，電能表就可能因過(guò)負(fù)載而燒毀。而寬量程電能表就能克服以上問(wèn)題，只要所使用家用電器的電流總和在電能表的額定電流范圍之內(nèi)，都可以安全準(zhǔn)確的計(jì)量。因此農(nóng)網(wǎng)和城網(wǎng)改造中居民安裝的電能表一般為長(zhǎng)壽命、寬量程電能表。寬量程電能表又叫高過(guò)載倍數(shù)電能表，其過(guò)載能力可達(dá)2～4倍。即這種電能表的額定電流并非一個(gè)固定值，而是一個(gè)彈性范圍。如單相表銘牌標(biāo)有：2.0級(jí)，220V，10（40）A，則說(shuō)明該表過(guò)載能力為4倍；電能表的額定電流在10～40A以內(nèi)時(shí)，準(zhǔn)確性仍能滿足2.0級(jí)的要求。而2.0級(jí)，220V，10A的普通電能表，其過(guò)載能力一般只有1.5～2倍。

電能表電子式電能表

具有單一電能計(jì)量功能的機(jī)械電能表難以同時(shí)勝任分時(shí)計(jì)量、負(fù)荷控制、參數(shù)預(yù)置、測(cè)量數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)傳輸?shù)榷喾N功能，因此全電子式新型計(jì)量器具應(yīng)運(yùn)而生。

多功能電能表。無(wú)論什么電能表，要完成電能的計(jì)量至少要具備兩項(xiàng)功能，一是產(chǎn)生與實(shí)際功率相符的功率信號(hào)；二是將該功率信號(hào)進(jìn)行累加從而獲得電能數(shù)值。

電子式電能表也不例外。它首先對(duì)實(shí)際線路的電壓、電流進(jìn)行采樣，并通過(guò)UI乘法器產(chǎn)生功率信號(hào)；其次利用U/f（壓/頻）轉(zhuǎn)換器將功率信號(hào)變?yōu)榫哂幸欢l率的脈沖信號(hào)，并由計(jì)數(shù)器將脈沖信號(hào)累計(jì)而得電能量。多功能電能表的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1中計(jì)量芯片W是高度集成的專用三相計(jì)量芯片，它完成功率信號(hào)P（即UI乘積）的產(chǎn)生；P—f的頻率轉(zhuǎn)換。而脈沖累計(jì)、分時(shí)計(jì)量、缺相處理、液晶顯示、RS485通信等功能則由微處理器CPU控制完成。

多功能電能表一般具有以下幾種功能：

1）計(jì)量及存儲(chǔ)功能。能計(jì)量多種時(shí)段的單、雙向有功、無(wú)功電能；能完成當(dāng)前功率、需量、功率因數(shù)等參數(shù)的測(cè)量和顯示。能至少儲(chǔ)存上一個(gè)抄表周期的數(shù)據(jù)。

2）監(jiān)視功能。能監(jiān)視客戶功率及最大需量，并通過(guò)分析客戶電力負(fù)荷曲線防止其竊電行為。

3）控制功能。能對(duì)客戶實(shí)行時(shí)段控制和負(fù)荷控制。前者用于多費(fèi)率分時(shí)計(jì)費(fèi)；后者是指通過(guò)通信接口接收遠(yuǎn)方控制指令或通過(guò)表計(jì)內(nèi)部的編程（考慮時(shí)段和負(fù)荷定額）控制負(fù)荷。帶IC卡接口的電子式電能表不僅能完成預(yù)付費(fèi)功能，還具有所購(gòu)電能將用盡時(shí)的報(bào)警延時(shí)、拉閘停電的控制功能。

4）管理功能。電子式電能表通過(guò)通信接口，與電力系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)或抄表系統(tǒng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)與外界的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換。電力網(wǎng)絡(luò)中具有權(quán)限的客戶服務(wù)器利用電能表的地址編碼（一般為12位十進(jìn)制數(shù)字），可準(zhǔn)確無(wú)誤地對(duì)其完成時(shí)段、時(shí)段費(fèi)率、時(shí)段功率限額、剩余電量報(bào)警限額、代表日、凍結(jié)日、需量的方式、時(shí)間和滑差等的設(shè)置；調(diào)用、查看客戶的實(shí)時(shí)功率；抄讀其相關(guān)用電量，并將電能計(jì)量信息按需要傳送給相應(yīng)的部門，供系統(tǒng)調(diào)度、電能控制、電能交換和營(yíng)業(yè)計(jì)費(fèi)等使用。

在科技迅猛發(fā)展的今天，新型電能表已快步進(jìn)入千家萬(wàn)戶。下面介紹具有較高科技含量的靜止式電能表和電卡預(yù)付費(fèi)電能表。

電能表靜止式電能表

靜止式電能表是借助于電子電能計(jì)量的先進(jìn)機(jī)理，繼承傳統(tǒng)感應(yīng)式電能表的優(yōu)點(diǎn)，采用全屏蔽、全密封的結(jié)構(gòu)，具有良好的抗電磁干擾性能，集節(jié)電、可靠、輕巧、高準(zhǔn)確度、高過(guò)載、防竊電等為一體的新型電能表。

靜止式電能表由分流器取得電流采樣信號(hào)，分壓器取得電壓采樣信號(hào)，經(jīng)乘法器得到電壓、電流的乘積信號(hào)，再經(jīng)頻率變換產(chǎn)生一個(gè)頻率與電壓、電流乘積成正比的計(jì)數(shù)脈沖，通過(guò)分頻驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，使計(jì)度器計(jì)量。

靜止式電能表按電壓分為單相電子式、三相電子式和三相四線電子式等，按用途又分為單一式和多功能（有功、無(wú)功和復(fù)合型）等。

靜止式電能表的安裝使用要求，與一般機(jī)械式電能表大致相同，但接線宜粗，避免因接觸不良而發(fā)熱燒毀。

電能表電卡預(yù)付費(fèi)電能表

電卡預(yù)付費(fèi)電能表即為機(jī)電一體化預(yù)付費(fèi)電能表，又稱IC卡表或磁卡表，如圖2所示。它不僅具有電子式電能表的各種優(yōu)點(diǎn)，而且電能計(jì)量采用先進(jìn)的微電子技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和保存，實(shí)現(xiàn)先付費(fèi)后用電的管理功能。

電卡預(yù)付費(fèi)電能表通過(guò)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)和分流元件分別對(duì)電壓信號(hào)和電流信號(hào)采樣，送到電能計(jì)量芯片，在計(jì)量芯片內(nèi)部經(jīng)過(guò)差分放大、A—D轉(zhuǎn)換和乘法器電路進(jìn)行乘法運(yùn)算，完成被計(jì)量電能的瞬時(shí)功率測(cè)量再通過(guò)濾波和數(shù)字、頻率轉(zhuǎn)換器，輸出與被計(jì)量電能平均功率成比例的頻率脈沖信號(hào)，其中高頻脈沖輸出可供校驗(yàn)使用，低頻脈沖輸出給計(jì)度器顯示電量及CPU進(jìn)行通信抄收等數(shù)數(shù)據(jù)處理。

電卡預(yù)付費(fèi)電能表也有單相和三相之分。

電能表智能電表的工作特點(diǎn)

智能電表采用了電子集成電路的設(shè)計(jì)，因此與感應(yīng)式電表相比，智能電表不管在性能還是操作功能上都具有很大的優(yōu)勢(shì)。

1）功耗。由于智能電表采用電子元件設(shè)計(jì)方式，因此一般每塊表的功耗僅有0.6～0.7W左右，對(duì)于多用戶集中式的智能電表，其平均到每戶的功率則更小。而一般每只感應(yīng)式電表的功耗為1.7W左右。

2）準(zhǔn)確度。就表的誤差范圍而言，2.0級(jí)電子式電能表在5%～400%標(biāo)定電流范圍內(nèi)測(cè)量的誤差為±2%，而且目前普遍應(yīng)用的都是準(zhǔn)確等級(jí)為1.0級(jí)，誤差更小。感應(yīng)式電表的誤差范圍則為0.86%～5.7%，而且由于機(jī)械磨損這種無(wú)法克服的缺陷，導(dǎo)致感應(yīng)式電能表越走越慢，最終誤差越來(lái)越大。國(guó)家電網(wǎng)曾對(duì)感應(yīng)式電表進(jìn)行抽查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)50%以上的感應(yīng)式電表在用了5年以后，其誤差就超過(guò)了允許的范圍。

3）過(guò)載、工頻范圍。智能電表的過(guò)載倍數(shù)一般能達(dá)到6～8倍，有較寬的量程。目前8～10倍率的表正成為越來(lái)越多用戶的選擇，有的甚至可以達(dá)到20倍率的寬量程。工作頻率也較寬，范圍為40～1000Hz。而感應(yīng)式電表的過(guò)載倍數(shù)一般僅為4倍，且工作頻率范圍僅為45～55Hz。

4）功能。智能電表由于采用了電子技術(shù)，可以通過(guò)相關(guān)的通信協(xié)議與計(jì)算機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)編程軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的控制管理。因此智能電表不僅有體積小的特點(diǎn)，還具有遠(yuǎn)程控制、復(fù)費(fèi)率、識(shí)別惡性負(fù)載、反竊電、預(yù)付費(fèi)用電等功能，而且可以通過(guò)對(duì)控制軟件中不同參數(shù)的修改，來(lái)滿足對(duì)控制功能的不同要求，而這些功能對(duì)于傳統(tǒng)的感應(yīng)式電表來(lái)說(shuō)都是很難或不可能實(shí)現(xiàn)的。

電功通常用電能表（俗稱電度表）來(lái)測(cè)定，把電能表接在電路中，電能表的計(jì)數(shù)器上前后兩次讀數(shù)之差，就是這段時(shí)間內(nèi)用電的度數(shù)。

現(xiàn)如今有一種IC卡電能表，用戶買來(lái)IC卡后插入電能表讀取卡中的金額。一旦金額用完，電能表切斷電路，這時(shí)需要到銀行為IC卡儲(chǔ)值，重新插入電能表。

通常實(shí)驗(yàn)室用伏安法測(cè)電能。

2011年7月29日，《標(biāo)準(zhǔn)電能表》發(fā)布。

2011年12月1日，《標(biāo)準(zhǔn)電能表》實(shí)施。