電能表

1 定義

　　專門用來計量某一時間段電能累計值的儀表叫做電能表，俗稱電度表、火表。

2 分類

　　分類

　　按用途：有功電能表、無功電能表、最大需量表、標準電能表、復(fù)費率分時電能表、預(yù)付費電能表（分投幣式、磁卡式、電卡式）、損耗電能表、多功能電能表和智能電能表

　　按工作原理：感應(yīng)式（機械式）、靜止式（電子式）、機電一體式（混合式）

　　按接入電源性質(zhì)：交流表、直流表

　　按結(jié)構(gòu)：整體式、分體式

　　按接入相線：單相、三相三線、三相四線電能表

　　按準確級：普通安裝式電能表（0.2S、0.5S、0.2.0.5.1.0、2.0級）和攜帶式精密電能表（0.01、0.05、0.2級）

　　按安裝接線方式：直接接入式、間接接入式

　　型號含義

　　第一部分：類別代號：D：電能表

　　第二部分：組別代號：

　　按相線：D—單相S—三相三線T—三相四線

　　按用途：B—標準D—多功能J—直流X—無功Z—最大需量F—復(fù)費率S:全電子式

　　Y—預(yù)付費H—總耗L—長壽命A—安培小時計

　　第三部分：設(shè)計序號：用阿拉伯數(shù)字表示，如862、864等

　　第四部分：改進序號：用小寫的漢語拼音字母表示

　　第五部分：派生號T—濕熱和干熱兩用TH—濕熱帶用G—高原用H—船用F—化工防腐用

　　K—開關(guān)板式J—帶接收器的脈沖電能表

3 電能計量

　　電能計量單位

　　有功電能表kW·h（俗稱度1kw。h=3.6×10的6次方在數(shù)值上表示功率1kw的用電器工作1h所消耗的電能）

　　無功電能表kvar·h

　　字輪計度器窗口（液晶顯示窗口）：

　　整數(shù)位和小數(shù)位不同顏色，中間小數(shù)點；各字輪有倍乘系數(shù)（無小數(shù)點時）多功能表液晶顯示有整數(shù)位和小數(shù)位兩位

　　準確度等級：

　　相對誤差，用置于圓圈內(nèi)的數(shù)字表示

　　標定電流和額定最大電流：

　　標定電流：標明于表上作為計算負載的基數(shù)電流值：Ib。通常標定電流的0.005倍即為電能表的啟動電流。一個電能表的標定電流越大，電表計量時的誤差越小。

　　額定最大電流：電能表能長期正常工作，誤差和溫升完全滿足要求的最大電流值：Imax

　　額定電壓：

　　單相電能表標注：220V

　　三相表有三種標注法：

　　a.直接接入式三相三線：3×380V

　　b.直接接入式三相四線：3×380/220V

　　電能表常數(shù)：電能表記錄的電能與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)或脈沖數(shù)之間關(guān)系的比例數(shù)：r/kWh；imp/kWh

　　額定頻率：50Hz

4 產(chǎn)品說明

　　有功電能表

　　電能可以轉(zhuǎn)換成各種能量。如：通過電爐轉(zhuǎn)換成熱能，通過電機轉(zhuǎn)換成機械能，通過電燈轉(zhuǎn)換成光能等。在這些轉(zhuǎn)換中所消耗的電能為有功電能。而記錄這種電能的電表為有功電能表。

　　無功電能表

　　電工原理告訴我們，

　　有些電器裝置在作能量轉(zhuǎn)換時先得建立一種轉(zhuǎn)換的環(huán)境，如：電動機，變壓器等要先建立一個磁場才能作能量轉(zhuǎn)換，還有些電器裝置是要先建立一個電場才能作能量轉(zhuǎn)換。而建立磁場和電場所需的電能都是無功電能。而記錄這種電能的電表為無功電能表。無功電能在電器裝置本身中是不消耗能量的，但會在電器線路中產(chǎn)生無功電流，該電流在線路中將產(chǎn)生一定的損耗。無功電能表是專門記錄這一損耗的，一般只有較大的用電單位才安裝這種電表。

5  發(fā)展

　　隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各行各業(yè)對電的需求越來越大，不同時間用電量不均衡的現(xiàn)象也日益嚴重。為緩解我國日趨尖銳的電力供需矛盾，調(diào)節(jié)負荷曲線，改善用電量不均衡的現(xiàn)象，全面實行峰、平、谷分時電價制度，“削峰填谷”，提高全國的用電效率，合理利用電力資源，國內(nèi)部分省市的電力部門已開始逐步推出了多費率電能表，對用戶的用電量分時計費。1995年4月，由國家計委、國家經(jīng)貿(mào)委和電力工業(yè)部聯(lián)合在上海召開的全國計劃用電工作會議上決定，用3～4年時間，在全國各大電網(wǎng)內(nèi)，有計劃、分步驟全面推行峰谷分時電價制度。總目標是各網(wǎng)轉(zhuǎn)移高峰電力10～15%，全國實現(xiàn)轉(zhuǎn)移高峰電力1000～2000萬千瓦，推行的范圍不僅是工業(yè)、商業(yè)用戶，而且對非工業(yè)、農(nóng)業(yè)用電也要逐步實行。在有條件的地區(qū)，即已經(jīng)實行一戶一表的居民用電區(qū)，也將有計劃的開發(fā)低谷用電，實行峰谷電價，以提高電能利用率，提高居民的用電質(zhì)量。對電力用戶采用不同時段和不同計費標準。鼓勵低谷時段的電力消費。

　　1980年，河南地區(qū)首先提出了按峰、谷時間分段計量電能，以經(jīng)濟手段促進合理、均衡、科學(xué)用電的建議，繼而開始進行了試點，通過幾年實踐，初步摸索了一些有參考價值的經(jīng)驗。隨后，山西省利用簡易設(shè)備先后在一部分用電單位進行了聯(lián)合試點。1982～1985年，全國許多省市和地區(qū)也相繼實行了電能分時計量及與此相適應(yīng)的新的收費制度，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，我國己跨進了用多種電價作為輔助管理手段和控制用電負荷的國家行列。

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

　　第二代機電一體化結(jié)構(gòu)的分時電能表。這種電能表采用1.0級感應(yīng)系電能表機芯為基礎(chǔ)，采用紅外光電變換器，脈沖輸出和中央處理器（CPU），單片機電路，使用附帶的鍵盤編程或者紅外無線鍵盤來進行各種需求量、時鐘、時段、雙休日的設(shè)定，可保護本月最大需求量、上月最大需求量和本月峰、平、谷最大需求量顯示及存儲。帶有脈沖輸出及RS-232串行通信口，便于數(shù)據(jù)遠程傳送與監(jiān)控。儀表性能比較精密可靠，功能可滿足我國現(xiàn)階段分時計費需求，生產(chǎn)工藝比較成熟，價格具有競爭力，是目前國內(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，存在產(chǎn)品兼容性差，維修困難的缺點。這一系列產(chǎn)品常見的有DF68.DF93.DTF33.DF86.DSF20.DIF－2.DF32.DTF864MRZ、DSD66等。

6 原理應(yīng)用

　　電能表的工作原理

　　當把電能表接入被測電路時，電流線圈和電壓線圈中就有交變電流流過，這兩個交變電流分別在它們的鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通；交變磁通穿過鋁盤，在鋁盤中感應(yīng)出渦流；渦流又在磁場中受到力的作用，從而使鋁盤得到轉(zhuǎn)矩（主動力矩）而轉(zhuǎn)動。負載消耗的功率越大，通過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)動的力矩就越大。即轉(zhuǎn)矩的大小跟負載消耗的功率成正比。功率越大，轉(zhuǎn)矩也越大，鋁盤轉(zhuǎn)動也就越快。鋁盤轉(zhuǎn)動時，又受到永久磁鐵產(chǎn)生的制動力矩的作用，制動力矩與主動力矩方向相反；制動力矩的大小與鋁盤的轉(zhuǎn)速成正比，鋁盤轉(zhuǎn)動得越快，制動力矩也越大。當主動力矩與制動力矩達到暫時平衡時，鋁盤將勻速轉(zhuǎn)動。負載所消耗的電能與鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)成正比。鋁盤轉(zhuǎn)動時，帶動計數(shù)器，把所消耗的電能指示出來。這就是電能表工作的簡單過程。

　　按原理劃分

　　1.電能表分為感應(yīng)式和電子式兩大類：

　　感應(yīng)式電能表采用電磁感應(yīng)的原理把電壓、電流、相位轉(zhuǎn)變?yōu)榇帕?，推動鋁制圓盤轉(zhuǎn)動，圓盤的軸（蝸桿）帶動齒輪驅(qū)動計度器的鼓輪轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的過程即是時間量累積的過程。因此感應(yīng)式電能表的好處就是直觀、動態(tài)連續(xù)、停電不丟數(shù)據(jù)。

　　感應(yīng)式電能表對工藝要求高，材料涉及廣泛，有金屬、塑料、寶石、玻璃、稀土等等，對此，產(chǎn)品的相關(guān)材料標準都有明確的規(guī)定和要求，用低價的劣質(zhì)材料代替標準規(guī)格的材料是影響電能表產(chǎn)品質(zhì)量的主要問題之一，因此像大多數(shù)商品一樣，價格過低的商品不會有好的質(zhì)量保證。

　　感應(yīng)式電能表的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，但早已成熟和穩(wěn)定，工裝器具也全面配套。生產(chǎn)環(huán)境對溫度、濕度和空氣凈化度的要求較高。近十余年來在杭州、寧波、溫州等地發(fā)展形成的電能表的材料和零部件市場具有相當?shù)囊?guī)模，形成鮮明的中國集約化大生產(chǎn)的特色，這也是那里生產(chǎn)的電能表在市場上具有價格優(yōu)勢的主要因素之一。

　　電子式電能表運用模擬或數(shù)字電路得到電壓和電流向量的乘積，然后通過模擬或數(shù)字電路實現(xiàn)電能計量功能。由于應(yīng)用了數(shù)字技術(shù)，分時計費電能表、預(yù)付費電能表、多用戶電能表、多功能電能表紛紛登場，進一步滿足了科學(xué)用電、合理用電的需求。

　　電子式電能表在江蘇、浙江、深圳一帶的產(chǎn)量較高，這與電子產(chǎn)品集中在這一地區(qū)是一致的，也正是由于材料和零部件市場條件優(yōu)越的原因，形成價格的競爭力。

　　目前從總體來看，感應(yīng)式電能表與電子式電能表相比，感應(yīng)式電能表生產(chǎn)的數(shù)量為多。但電子式電能表的產(chǎn)量有明顯上升的趨勢。

　　2.按測量電能的準確度等級劃分，一般有1級和2級表：1級表示電能表的誤差不超過±1%；2級表示電能表的誤差不超過±2%

　　3.按附加功能劃分，有多費率電能表、預(yù)付費電能表、多用戶電能表、多功能電能表、載波電能表等。多費率電能表或稱分時電能表、復(fù)費率表，俗稱峰谷表，是近年來為適應(yīng)峰谷分時電價的需要而提供的一種計量手段。它可按預(yù)定的峰、谷、平時段的劃分，分別計量高峰、低谷、平段的用電量，從而對不同時段的用電量采用不同的電價，發(fā)揮電價的調(diào)節(jié)作用，鼓勵用電客戶調(diào)整用電負荷，移峰填谷，合理使用電力資源，充分挖掘發(fā)、供、用電設(shè)備的潛力，屬電子式或機電式電能表；預(yù)付費電能表俗稱卡表，用IC卡預(yù)購電，將IC卡插入表中可控制按費用電，防止拖欠電費，屬電子式或機電式電能表；多用戶電能表一只表可供多個用戶使用，對每個用戶獨立計費，因此可達到節(jié)省資源，并便于管理的目的，還利于遠程自動集中抄表，屬電子式電能表；多功能電能表集多項功能于一身，屬電子式電能表；載波電能表利用電力載波技術(shù)，用于遠程自動集中抄表，屬電子式電能表。

7 使用

　　使用電能表時要注意，在低電壓（不超過500伏）和小電流（幾十安）的情況下，電能表可直接接入電路進行測量。在高電壓或大電流的情況下，電能表不能直接接入線路，需配合電壓互感器或電流互感器使用。對于直接接入線路的電能表，要根據(jù)負載電壓和電流選擇合適規(guī)格的，使電能表的額定電壓和額定電流，等于或稍大于負載的電壓或電流。另外，負載的用電量要在電能表額定值的10%以上，否則計量不準。甚至有時根本帶不動鋁盤轉(zhuǎn)動。所以電能表不能選得太大。若選得太小也容易燒壞電能表。

8 技術(shù)分析

　　當前電力行業(yè)電能計量儀表的主要方案一般都是基于半導(dǎo)體技術(shù)而實現(xiàn)精確計量目的。電能表一般均采用了高精度的A/D轉(zhuǎn)換器，將電網(wǎng)的電壓、電流信號進行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后利用高速微處理器對數(shù)字信號進行分析、處理和數(shù)據(jù)再加工、分揀，從而產(chǎn)生各種計量數(shù)據(jù)；最后利用各種通訊接口、人機界面實現(xiàn)與各種設(shè)備進行對接。

　　電能表是采樣技術(shù)、微處理技術(shù)、設(shè)計技術(shù)和經(jīng)驗相結(jié)合的產(chǎn)物，是跨學(xué)科的高技術(shù)產(chǎn)品。電能表制造商根據(jù)自身設(shè)計的理解和應(yīng)用技巧，實現(xiàn)電能表的各項功能。電能表產(chǎn)品上，目前已經(jīng)具備了多功能、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化的需求，能夠滿足當前各種計量的要求，如有功計量、無功計量、需量計算，電網(wǎng)質(zhì)量檢測、電網(wǎng)事件記錄等復(fù)雜功能，并能夠作為通訊從站與中央控制主站進行數(shù)據(jù)交互。

　　目前，用電信息采集系統(tǒng)產(chǎn)品技術(shù)處于持續(xù)發(fā)展和提升過程中，產(chǎn)品要求和產(chǎn)品功能不斷優(yōu)化、不斷增加，以適應(yīng)越來越高的信息化管理要求。產(chǎn)品技術(shù)上綜合了當前成熟的電能表計量功能、電磁測量技術(shù)、DSP數(shù)據(jù)處理技術(shù)、工業(yè)自動控制技術(shù)、無線遠傳技術(shù)、低壓電力線載波通訊技術(shù)、嵌入式實時操作系統(tǒng)軟件平臺技術(shù)；是跨學(xué)科、高技術(shù)的系統(tǒng)性產(chǎn)品，屬于新興產(chǎn)品，國內(nèi)外廠商目前的技術(shù)水平基本處在同一水平上，與國際知名廠商在技術(shù)上、性能上差距不大。

　　電能表行業(yè)目前主流產(chǎn)品在國際上已經(jīng)處于快速發(fā)展階段，屬于朝陽行業(yè)，全球包括發(fā)達經(jīng)濟體和發(fā)展中國家均在進行電能表的更新?lián)Q代，以適應(yīng)當前整個世界形勢的變化。一是全球性的節(jié)能減排要求，必須進行能量的精確計量，促進各用電主體根據(jù)能量的變化進行用電控制，改變用電習(xí)慣；二是適應(yīng)電力企業(yè)管理現(xiàn)代化、信息化的要求，通過智能電能表作為電網(wǎng)的一個節(jié)點，可以快速有效地了解電力用戶、變電站等計量測量點的用電實時情況，提供更加精確的服務(wù)和管理。

　　電能表產(chǎn)品中需求量最大的是單相居民電能表，但是由于居民用電量的逐年增加、用電負荷的增大，相關(guān)的用電設(shè)備要求使用三相供電。同時利用三相供電可以提高負荷平衡率、降低電力線損。目前發(fā)達國家居民用電大部分已經(jīng)采用三相供電，國內(nèi)如寧波等沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，三相電子式電能表的應(yīng)用范圍已逐步從工業(yè)用電為主擴展到居民用電領(lǐng)域。因此三相計量電能表的需求將越來越大，在電能表的需求結(jié)構(gòu)中的占比將逐步提升。

　　為推進智能電網(wǎng)建設(shè)，智能電能表和用電信息采集系統(tǒng)將作為智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分，實現(xiàn)對用電用戶的“全覆蓋、全采集、全費控”，將促進用電信息采集系統(tǒng)產(chǎn)品技術(shù)的提升。