電能表用微型電流互感器

備案信息

備案號：55082-2016

備案公告： 2016年第8號(總第200號)

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，分壓器取得電壓采樣信號，經(jīng)乘法器得到電壓、電流的乘積信號，再經(jīng)頻率變換產(chǎn)生一個頻率與電壓、電流乘積成正比的計數(shù)脈沖，通過分頻驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)，使計度器計量。

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)電能表通過電阻分壓網(wǎng)絡(luò)和分流元件分別對電壓信號和電流信號采樣，送到電能計量芯片，在計量芯片內(nèi)部經(jīng)過差分放大、A—D轉(zhuǎn)換和乘法器電路進(jìn)行乘法運(yùn)算，完成被計量電能的瞬時功率測量再通過濾波和數(shù)字、頻率轉(zhuǎn)換器，輸出與被計量電能平均功率成比例的頻率脈沖信號，其中高頻脈沖輸出可供校驗(yàn)使用，低頻脈沖輸出給計度器顯示電量及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，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。

1）功耗。由于智能電表采用電子元件設(shè)計方式，因此一般每塊表的功耗僅有0.6～0.7W左右，對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級電子式電能表在5%～400%標(biāo)定電流范圍內(nèi)測量的誤差為±2%，而且目前普遍應(yīng)用的都是準(zhǔn)確等級為1.0級，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，最終誤差越來越大。國家電網(wǎng)曾對感應(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，其誤差就超過了允許的范圍。

3）過載、工頻范圍。智能電表的過載倍數(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)，可以通過相關(guān)的通信協(xié)議與計算機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，通過編程軟件實(shí)現(xiàn)對硬件的控制管理。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，而且可以通過對控制軟件中不同參數(shù)的修改，來滿足對控制功能的不同要求，而這些功能對于傳統(tǒng)的感應(yīng)式電表來說都是很難或不可能實(shí)現(xiàn)的。

（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量儀表，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、無功電能表、最大需量表、標(biāo)準(zhǔn)電能表、復(fù)費(fèi)率分時電能表、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)確度等級可分為普通安裝式電能表（0.2、0.5、1.0、2.0、3.0級）和攜帶式精密級電能表（0.01、0.02、0.05、0.1、0.2級）。

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、型號盡管很多，但它們的結(jié)構(gòu)基本相似，都是由測量機(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)的時間就是電能表的壽命。電能表的下軸承對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)動元件懸浮于空間。磁力軸承由于減少了機(jī)械磨損，延長了電能表的使用壽命。目前逐步推廣應(yīng)用的長壽命電能表，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)，使其壽命可延長至10年左右。

（2）寬量程電能表。近年來，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，運(yùn)行電流可能低于電能表額定電流的10%而使計量不準(zhǔn)；反之若電能表額定電流選擇偏小，一旦家用電器同時使用，電能表就可能因過負(fù)載而燒毀。而寬量程電能表就能克服以上問題，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壽命、寬量程電能表。寬量程電能表又叫高過載倍數(shù)電能表，其過載能力可達(dá)2～4倍。即這種電能表的額定電流并非一個固定值，而是一個彈性范圍。如單相表銘牌標(biāo)有：2.0級，220V，10（40）A，則說明該表過載能力為4倍；電能表的額定電流在10～40A以內(nèi)時，準(zhǔn)確性仍能滿足2.0級的要求。而2.0級，220V，10A的普通電能表，其過載能力一般只有1.5～2倍。

電能表電子式電能表

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

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

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

圖1中計量芯片W是高度集成的專用三相計量芯片，它完成功率信號P（即UI乘積）的產(chǎn)生；P—f的頻率轉(zhuǎn)換。而脈沖累計、分時計量、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）計量及存儲功能。能計量多種時段的單、雙向有功、無功電能；能完成當(dāng)前功率、需量、功率因數(shù)等參數(shù)的測量和顯示。能至少儲存上一個抄表周期的數(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。能對客戶實(shí)行時段控制和負(fù)荷控制。前者用于多費(fèi)率分時計費(fèi)；后者是指通過通信接口接收遠(yuǎn)方控制指令或通過表計內(nèi)部的編程（考慮時段和負(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，還具有所購電能將用盡時的報警延時、拉閘停電的控制功能。

4）管理功能。電子式電能表通過通信接口，與電力系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)或抄表系統(tǒng)連接起來，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)確無誤地對其完成時段、時段費(fèi)率、時段功率限額、剩余電量報警限額、代表日、凍結(jié)日、需量的方式、時間和滑差等的設(shè)置；調(diào)用、查看客戶的實(shí)時功率；抄讀其相關(guān)用電量，并將電能計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、電能交換和營業(yè)計費(fèi)等使用。