第一篇：電能表相線小結

首先我們先談一下三相三線制電能表接線孔的布局吧，它是有8個接線柱，2和7接有連接片分別接在1和6接線柱上，接線的地方按順序為1、3、4、5、6、8，具體接線是這樣：將A相電源進線接1，出線接3，B相電源進線既然

4、出線接5(其實這2個接線柱是短接的)，C相電源進線接6，出線接8。具體見圖。

三相四線：

“三相電能表”與三相四線電能表"區別于內部電壓線圈的額定電壓: 三相表的電壓線圈額定電壓是380V,電流線圈額定電流是5A,要配電流互感器才能使用,其計量負荷電流可以很大(電度是倍率計);三相四線的電壓線圈額定電壓是220V,電流線圈額定電流5A、10A、20A、30A.....各檔或更大些, 可以不配電流互感器使用，(表面行度是實際電度)。

三相三線電表主要是針對三相用電器設備來說，不一定非得380V，10KV電機也可以，只要是三相用電設備就行，比如：10KV三相電動機，在此電路中不能存在每相與中性點之間的用電設備，三相四線不存在這樣的局限。

第二篇：電能表[范文]

終端電能計量表計1 概述

終端電能計量表計采用DIN35mm導軌式安裝結構、LCD顯示，測量電能及其它電參量，可進行時鐘、費率時段等參數設置，并具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現數據交換。

??? 該電能表具有體積小巧、精度高、可靠性好、安裝方便等優點，性能指標符合國標GB/T 17215-2002、GB/T 17883-1999和電力行業標準DL/T614-2007對電能表的各項技術要求，適用于政府機關和大型公建中對電能的分項計量，也可用于企事業單位作電能管理考核。2 適用環境

正常工作溫度：-10℃～+45℃ 極限工作溫度：-20℃～+60℃ 儲存溫度：-40℃～+70℃ 相對濕度：≤95%（無凝露）海拔高度：≤2500m 3 產品選型一覽表 產品介紹

4.1 DDS1352計量儀表 4.1.1功能 ● 計量

計量單相有功總電能，反向計入總電能 ● 顯示

6位寬溫型LCD顯示；有功電能脈沖LED指示 ● 輸出

有功電能脈沖輸出，無源光電隔離型輸出端口 4.1.2技術參數

項 目

性能參數電氣 特性

? 參比電壓AC220V 工作電壓0.7Un~1.2Un 電流規格5(30)A 額定頻率50Hz 準確度等級有功1.0級 電壓線路功耗≤1W，5VA 電流線路功耗≤1VA 電能脈沖輸出光耦隔離，集電極開路輸出，脈寬80ms±20ms機械特性外形尺寸 18×91×64mm，1模數最大接線能力6mm2環境 條件工作溫度-20℃~+60℃存儲溫度-40℃~+70℃相對濕度≤95℅（無凝露）

? ? ? ? ? ?

?4.1.3外形尺寸(mm)正視圖

側視圖

? 4.1.4接線端子

終端電能計量表計4.2 DDSD1352計量儀表 4.2.1 功能(■代表：標配功能；□代表：可選功能)

4.2.2 技術參數

4.2.3 外形尺寸(mm)??? 4.2.4 接線端子 4.3 DDSY1352計量儀表 4.3.1功能

● 計量雙方向有功電能（反向計入正向）? 預付費功能，實現先交費后用電?●

預報警與專用預付費斷路器控制信號輸出功能?●

?● 采用接觸式邏輯加密卡，確保電量、電費等數據安全存儲

有功電能脈沖輸出，光電隔離?● LCD液晶顯示?●

多電參量測量?●

?● RS485通訊，Modbus-RTU協議（可選）?● 配套的IC卡預付費管理系統，采用大型數據庫、數據容錯和高強度動態加密等先進的技術，操作方便，安全性和可靠性極高。具有完備的售電管理功能功能 4.3.2技術參數

項 目

性能參數電氣 特性

? 參比電壓AC 220V 工作電壓0.9Un~1.1Un 電流規格10(60)A 額定頻率50Hz 準確度等級有功1級 時鐘準確度日誤差≤0.5s/d 電壓線路功耗≤2W，10VA 電流線路功耗≤4VA 電能脈沖輸出無源輸出，外接電源DC+5V-+24V，脈寬80ms±20ms 通訊RS485接口，Modbus-RTU協議（或DL/T645規約）機械特性外形尺寸 72×86×58mm，4模數最大接線能力25mm2環境 條件工作溫度-20℃~+60℃存儲溫度-40℃~+70℃相對濕度≤95℅（無凝露）? ? ? ? ? ? ? ? ? 4.3.3外形尺寸(mm)

4.3.4 接線端子 DDSF1352計量儀表 4.4.1功能 ● 計量

計量單相有功總電能，反向計入總電能并單獨累計 ● 測量 測量單相電壓、電流 ● 分時

百年日歷、時間，閏年自動切換，最大可設置3個費率，8時段，時段最小間隔1分鐘 ● 結算

電表內存儲3個月的歷史結算數據，電能結算日缺省設置為月末24時（月末結算）● 顯示

7位寬溫型LCD顯示；有功電能脈沖、當前費率LED指示 ● 輸出

有功電能脈沖輸出，無源光電隔離型輸出端口 ● 通訊

支持RS485通訊接口，通訊規約可選（Modbus-RTU或DL/T645規約）4.4.2技術參數

4.4.3 外形尺寸(mm)

4.4.4 接線端子

4.5 DTSF1352計量儀表 4.5.1功能 ● 計量

計量總有功電能，反向計入總電能 ● 分時

百年日歷、時間，閏年自動切換，最大可設置4個費率，8時段，時段最小間隔1分鐘 ● 結算

電表內存儲3個月的歷史結算數據，電能結算日缺省設置為月末24時（月末結算）● 顯示

7位寬溫型LCD顯示；有功電能脈沖、當前費率、分相有電、功率反向LED指示 ● 輸出

有功電能脈沖輸出、時鐘脈沖輸出，無源光電隔離型輸出端口 ● 通訊

支持RS485通訊接口，通訊規約可選（Modbus-RTU或DL/T645規約）4.5.2 技術參數

4.5.3 外形尺寸(mm)

4.5.4 接線端子

4.6?DTSD1352計量儀表 4.6.1功能 ● 計量

計量總的正反向有功和無功電能（4象限電能）● 測量

測量分相電壓、分相電流、分相及總的有功功率、無功功率和視在功率、分相及總的功率因數、電網頻率 ● 需量

有功、無功功率最大需量統計 ● 分時

百年日歷、時間，閏年自動切換，最大可設置2個年時區、2套時段表、4個費率，8時段，時段最小間隔1分鐘 ● 結算

電表內存儲3個月的歷史結算數據，電能結算日缺省設置為月末24時（月末結算）● 顯示

7位寬溫型LCD顯示；有功電能脈沖、無功電能脈沖、報警、相序、失壓、當前費率LED指示

● 輸出

有功電能脈沖輸出、無功電能脈沖輸出，無源光電隔離型輸出端口 ● 通訊

支持RS485通訊接口，通訊規約可選（Modbus-RTU或DL/T645規約）4.6.2技術參數

4.6.3?外形尺寸(mm)

4.6.4 接線端子

4.7?安裝方式 ??? DDS1352、DDSD1352、DDSF1352、DTSF1352、DTSD1352、DDSY1352計量儀表采用35mm標準導軌安裝方式，如下圖： ??? ? 5 應用方案

???點此處見（詳情）

第三篇：國家電網公司電能表技術規范

國家電網公司電能表技術規范 總則

1.1本通用要求適用于國家電網公司系統(以下簡稱公司系統)計量用單相多功能載波電能表的招標采購，它包括指標、機械性能、適應環境、功能、電氣性能、抗干擾及可靠性等方面的技術要求、驗收要求以及商務、供貨、質保、售后服務等要求。

1.2 本通用要求提出的是最低限度的技術要求。凡本通用要求中未規定，但在相關設備的國家標準或IEC標準中有規定的規范條文，賣方應按相應標準的條文進行設備設計、制造、試驗和安裝。

1.3 如果賣方沒有以書面形式對本技術規范的條文提出異議, 則買方認為賣方提供的設備完全符合本通用要求。如有異議, 都應在投標書中以投標差異表為標題的專門章節中加以詳細描述。

1.4 本通用要求所建議使用的標準如與賣方所執行的標準不一致，賣方應按較高標準的條文執行或按雙方商定的標準執行。

1.5 本通用要求經買、賣雙方確認后作為訂貨合同的技術附件, 與合同正文具有同等的法律效力。規范性引用文件

下列標準中的條款通過本規范的引用而成為本規范的條款，其最新版本適用于本規范。除本規范中規定的技術參數和要求外,其余均應遵循最新版本的國家標準、電力行業標準，這是對設備的最低要求。如果供方有自已的標準或規范,應提供標準號及其有關內容，并經需方同意后方可采用。但原則上采用更高要求的標準。GB/T 15284-2002 《多費率電能表 特殊要求》

GB/T 17215-2002 《1級和2級靜止式交流有功電能表》

GB/T 18460.3-2001 《IC卡預付費售電系統 第3部分：預付費電能表》 DL/T614-2007 《多功能電能表》

DL/T645-2007 《多功能電能表通訊規約》

GB/T 17215.211-2006 《交流電測量設備通用要求 試驗和試驗條件》第11部分：測量設備 DL/T 830-2002 《靜止式單相交流有功電能表使用導則》

GB/T 17442-1998 《1級和2級直接接入靜止式交流有功電能表驗收檢驗》 JJG 596-1999 《電子式電能表》 3 術語和定義

3.1靜止式載波電能表

應用于低壓電網，測量單元由電流和電壓作用于固態(電子)器件而產生與電能成比例的輸出量，并對該輸出量具有記錄、存儲以及通過電力線進行數據交換能力的電能表。3.2CPU卡

配置有容量很大、類型不同的存儲器和邏輯控制電路及微處理(CPU)電路，能多次重復使用的IC卡。

3.3CPU卡預付費電能表

用CPU卡作為預購電費的傳輸介質實現先付費后用電的電能表。3.4ESAM模塊

嵌入式安全存取模塊，用于對IC卡進行認證和數據交換的模塊，由電力公司發行，安裝在儀表中。3.5剩余金額

在電能表中記錄的可供用戶使用的金額值，該值應大于等于零。3.6累計電量

電能表自使用以來各費率單元及總計單元累計電能值。3.7賒欠金額

用戶已使用但未繳納電費的金額值，該值小于零。3.8賒欠門限金額

允許用戶合法使用的最大賒欠電費。3.9報警金額

剩余金額不足的報警值。當剩余金額小于等于報警值時，電表給出聲光報警。3.10 階梯電量

階梯電量是將一個自然月使用電量分為兩段或多段，每一分段用電量范圍內都有一個單位電價，單位電價在分段內保持不變，但是單位電價會隨著分段而變化。3.11 階梯電價：

針對不同階梯電量制定的單位電價。3.12 負荷開關

電能表的組件，用于切斷和恢復用戶負載，包括繼電器以及繼電器相聯的電子控制部分。4 特殊資質要求

4.1 投標單位資質要求

4.1.1投標人必須是中華人民共和國境內注冊的企業法人，并具有在有效期內的企業法人營業執照和稅務登記證

4.1.2投標人企業注冊資本金須在萬元及以上人民幣

4.1.3投標企業必須是國家電網公司不信任名單之外的企業，并應有良好的財務狀況和商業信譽，具有銀行提供的AA級及以上資信證明 表1 樣品抽樣表 批量范圍N 抽樣樣本 數量n 拒收判定 Ac Re 501～1200 80 2 3 1201～3200 125 3 4 3201～10000 200 5 6 10001～35000 315 7 8 35001～150000 500 10 11 150001～500000 800 14 15 500001 1250 21 22 注： Ａc－接收數； Ｒe－柜收數。1.5 驗收結果處理

6.6.1公司系統各驗收單位應及時匯總驗收結果及相關信息并上報國家電網計量中心，這些內容將作為該供貨商的供貨品質參數記錄在案，作為今后招標過程中的評價依據。6.6.2 對于由供貨商產品質量問題造成拒收所產生的損失，買方有權向賣方提出索賠。6.6.3 對于同一批供貨連續兩次出現拒收，買方有權終止合同，并要求相應賠償此供貨商將被列入不信任名單，在今后的招標中給予考慮。

6.6.4對整批退貨的情況，投標人應予賠償，賠償費用= 本批次電能表中標單價*本批次到貨數量*15%。

6.6.5驗收與運行質量問題以買方委托的計量技術機構的判定為準。2 供貨與運行質量保證要求

7.1 供方提供的產品必須是全新的，符合國家最新規定的有關技術標準，并滿足本項目招標文件及技術協議書的規定。招、投標文件的要求與技術協議的要求不一致時，以較高標準為準。供方發貨時應提供出廠檢驗合格證明。

7.2 供貨期限：簽訂供貨合同之日起三個月內。(建議在合同中另行規定)7.3 供方提供的產品和設備經檢驗和試驗不合格或存在缺陷，買方可予以拒收如處理缺陷超過合同的規定期，應按延付交貨進度賠款，如處理后設備仍不能滿足合同中規定的技術要求時，以供貨方違反雙方簽定的合同論處，買方有權提出索賠甚至退貨。

7.4 對于設備的技術指標不滿足技術規范書要求但滿足國家標準的，買方認為可以接受時，采取賠償處理，賠償金額由供需雙方協商 不滿足技術規范書要求且不滿足國家標準的，應予以退貨處理。

7.5 供方保證本合同貨物中提供的資料正確完整，應至少提供包括原理圖、安裝圖、產品說明書、合格證、出廠報告、配套檢驗軟件光盤、裝箱單及其他相應技術資料。

7.6 供方除提供合同所列出的貨物之外，還應提供為保護貨物的安全、穩定運行及安裝維護所必須的備品備件、專用工具等附件。

7.7 交貨時供方應提供現場免費培訓，使操作人員熟悉儀器使用方法和維護保養知識。7.8 產品制造完成后并通過試驗后及時包裝，否則應得到切實保護、確保其不受污損。7.8.1 產品部件妥善包裝，或裝箱后在運輸過程中，應采取其他保護措施，以免散失損壞或被盜。

7.8.2 在包裝箱外應標明買方訂貨號、發貨號。7.8.3 各種包裝應能確保各另件部件在運輸過程中不致遭到損壞，丟失、變形、受潮和腐蝕。7.8.4 包裝箱上應有明顯的包裝儲運圖示標志(CB191)7.8.5 隨著產品或分別運輸的部件都要適合運輸和裝載的要求。7.8.6 供貨方負責運輸至買方指定地點。

7.9 在貨物出廠之前，買方可以到供方生產地進行監造和出廠檢驗，供方應提供方便。監造的時間安排由雙方協商確定。

7.10 監造代表在監造過程中如果發現貨物或材料存在質量問題，或不符合合同要求時，監造代表有權提出意見，供方須采取相應措施，以保證交貨質量。

7.11 不論供方是否參與監造與出廠檢驗，是否簽署了監造檢驗報告，均不能免除供方對貨物質量應付的責任。

7.12 在設備使用期內，因設備質量問題給買方造成的經濟等方面損失，供方應承擔相應責任。售后服務要求

8.1 供方應協助招標方進行現場試驗調試、試運行和驗收。

8.2 質量保證期為合同貨物通過驗收并投運后12個月(或18個月、3年)，如由于買方原因未在最后一批貨物到達目的地之日起10個月內完成驗收并投運，則為供方發運的最后一批貨物到達目的地之日起18個月。

8.3 質量保證期的終止不能視為供方對貨物中存在的可能引起合同貨物損壞的潛在缺陷所應負的責任的解除，潛在缺陷指在正常情況下不能在質量保證期內被發現的貨物的隱患，供方對糾正潛在缺陷應負責任。其時間應保證到質量保證期終止后第一次大修(通常為五年)。8.4 在質量保證期內，對合同貨物實行三包，在合同貨物的整個壽命周期提供必要的維修及服務負責提供設備接線圖以及必要的技術文件及圖紙等負責對用戶維護人員、運行人員進行必要的培訓，并提供培訓資料供方應提供上述相關的服務，但不局限于上述陳述的部分。8.5 設備在質量保修期內發生的質量問題，在供方更換或修理后應對相應修理和更換部件的質量保證期予以延長。

8.6 在質量保證期內，如發現供方提供的貨物有缺陷，不符合合同規定時，如屬供方責任，則買方有權向供方提出索賠。由此產生的到安裝現場的換貨費用、運費及保險費由供方負擔 8.7 在產品長期運行超出質量保質期經鑒定實屬產品先天性問題,供方應及時予以處理，對需更換的部件可收取一定的材料成本。

8.8 供方應對軟件進行定期更新并提供免費升級。

8.9 在供方接到買方的服務要求后，應在12小時內作出響應，48小時內按要求派人到指定地點提供服務。

3.1.4投標人必須取得權威機關頒發的3C認證證書、ISO9000系列的認證證書或等同的質量保證體系認證證書

4.1.5投標人必須提供具有和招標產品對應、有效的計量器具生產許可證或國家規定的認證機構頒發的認證證書

4.1.6 投標人為同一個人的兩個及兩個以上法人，母公司、全資子公司及其控股公司，只能有一家參加同一包(或子包)的投標

4.1.7代理國外產品的投標商，必須提供相應的代理及授權證明文件，以證明投標人投標產品的技術服務和售后服務能力，代理產品必須獲得有效的國家質檢總局的型式批準。4.2 投標單位投標設備生產能力、供貨能力及信譽要求

4.2.1投標單位必須具有生產投標產品所需的生產場地、生產設備、產品及元器件檢測設備的能力

4.2.2投標單位對外購原材料、配套元件和外部委托加工及進口散裝的部件應具備進行進廠驗收所需的檢測設備，或由生產方提供檢測合格證明 4.2.3投標單位投標設備年生產能力達萬只及以上 4.2.4投標單位近三年總銷售量達萬只及以上

4.2.5投標人應充分考慮到本次招標所提交的交貨期時最大生產能力，其已承接其他客戶的訂貨和本次若中標后承接的其他訂貨，不可以大幅度超過自己的飽和生產能力，否則將視為違背商業信用和誠實的原則。

4.2.6投標人應充分預計到：若中標并簽訂合同，在收到合同規定支付的預付款后，還應具備充足的資金，確保本次中標設備所需設備、材料的生產供貨按合同規定順利進行。任何因資金問題造成推遲供貨和其他履約缺陷，投標人不可推卸合同規定其應負的責任。

4.2.7近年投標人在國內設備/材料招投標活動、供貨合同履行、售后服務等方面，無嚴重不良紀錄,未受到國家電網公司或各省級電力公司公開通報批評投標人無涉及商業賄賂等相關違規、違紀、違法行為。

1.1 投標設備入網技術條件、運行質量要求

4.3.1國產、合資工廠生產的投標產品應出具由國家電網計量中心出具的有效期內的全性能試驗報告(含通信測試)4.3.2投標單位所投標設備或同類產品應運行穩定可靠，宜具有在公司系統年及以上的運行業績，且未發生因質量問題而引起的退換貨或投訴事件，未因該產品原因出現過事故(出現過事故，但已采取了有效的整改措施及善后處理，并得到驗證的情況，需提供文件證明)4.3.3所投標產品應有個以上省級電力公司運行記錄(附運行證明材料)。2 技術要求 2.1 規格

2.1.1 標準的參比電壓220V 2.1.2 標準的參比電流1.5、5、10、15、20A 額定最大電流：為標定電流Ib的4倍及以上，并在1.2Imax運行1h，電能表不應損壞。2.2 機械性能要求 2.2.1 通用要求

電能表的設計和結構應能保證在額定條件下使用時不引起任何危險。2.2.2 表殼

電能表應有能實施鉛封的表殼，只有破壞封印后才能觸及表內部部件。2.2.2.1 表蓋

密封防塵并有一定的強度，由能抗變形、抗腐蝕、抗老化及透明度高的阻燃材料制成。2.2.2.2 底殼、接線端座、接線端蓋

應使用絕緣、阻燃、防紫外線的材料制成。具有不燃性(熱絲試驗溫度：960℃15℃)。底殼設計應考慮安裝方便。2.2.3 輸出裝置

電能表應具備與所耗電能成正比的LED脈沖和電量脈沖輸出功能。

光測試輸出裝置的特性應符合GB/T 17215.211的要求。電測試輸出裝置的特性應符合GB/T15284-2002的要求。

電能表應具備時鐘信號輸出端子。2.2.4 通信接口

a)具有接觸/調制型紅外通訊口和載波通訊口(485接口復用)，通訊物理層必須獨立，一種通訊信道的損壞不得影響另一信道。

b)通信波特率可靈活設置，標準速率為1200bps、2400bps、4800bps、9600bps。

c)電能表通信規約以DL/T645為基礎，增補部分按《多功能電能表通信協議》備案文件執行。

d)紅外通信接口通信距離： 5m，通信角度：15。

e)RS485通信接口抗干擾性能參照DL/T614-2007相關要求執行。

f)為保護電能表，RS485通信接口必須和電能表內部電路實行電氣隔離,并有失效保護電路 g)單相載波通訊口具體針腳定義見附錄C.2.2.5 銘牌

標志應清晰，能防紫外線輻射，不退色，并符合DL/T830-2002 《靜止式單相交流有功電能表使用導則》附錄A要求。條形碼應符合有關規定。2.2.6 開關、按鍵

開關、按鍵等應靈活可靠，無卡死或接觸不良現象，各部件應緊固無松動。電能表設計兩個按鍵, 分別為顯示鍵和編程鍵。編程鍵應能施加鉛封，防止非授權人操作。2.2.7 插口

介質的插口應能防塵、防水。

防塵應達到GB 4208中規定的IP5X防護等級要求，對于防水室內型的應達到IPXl防護等級

2.2.8 卡座

CPU卡在卡座中連續插拔20次后，卡片及觸點應無劃裂，并能用該卡作正常讀寫。

電能表在正常工作狀態下，將金屬片插入卡座5min后拔出，試驗后電能表能正常工作，內存數據不丟失。2.2.8.1 觸點壓力

卡座讀寫頭觸點對卡的每一個觸點的壓力應保證滿足接觸點不可大于0.6N，在插拔過程中不應損壞卡和集成電路或使之產生劃痕。2.2.8.2 接觸電阻

干凈卡的觸點與于凈的卡座觸點的接觸電阻應不大于100 毫歐 2.2.8.3 短路保護

卡座應具有承受觸點間短路的能力，不論短路時間長短，短路觸點數量多少，均不應損壞卡座或引起功能上的改變。2.2.8.4 電源通斷保護

已插入IC卡的卡座出現突然通斷電現象時，接觸觸點上不應出現引起卡誤操作的信號。2.2.8.5 工作壽命

在規定的使用條件下，卡座應能承受不小于2萬次的IC卡插拔 2.2.9 負荷開關

最大電流在40A及以下的單相電能表，采用內置磁保持繼電器，繼電器應有消弧措施，其出口回路應有防誤動作和便于現場測試的安全措施。觸點壽命：通、斷上述電流不小于6000次。電能表電壓線路施加參比電壓，電流線路通過1.2Imax，使繼電器通斷10次。試驗后，電能表應能正常工作。

最大電流大于40A的單相電能表，設計一組繼電器開關信號，正常工作時,電能表內部繼電器閉合,繼電器開關信號輸出220V電壓至外置微型斷路器,允許用戶用電，當滿足控制條件時，內部繼電器斷開,繼電器開關信號輸出0V，控制外置微型斷路器動作, 切斷用戶用電。當滿足控制條件時，電能表繼電器開關信號應在1s內動作。2.2.10鉛封

電能表應有可靠的雙鉛封位置。鉛封具有一次性防撬和防偽功能，并有明顯廠家標志。出廠的電能表表殼需具備完整雙鉛封。1.1.1 接線圖

每只電能表應標出接線圖。1.1.1 表內配件

表內所有器件均能防銹蝕、防氧化。訂貨時需方可對各零部件型號、規格等提出具體要求。1.1.2 包裝

供方應根據GB/T154641995《儀器儀表包裝用通用技術條件》可靠包裝。1.2 適應環境要求 1.2.1 溫度范圍

規定工作溫度范圍為-25℃～+55℃工作極限溫度范圍為-40℃～+70℃貯存和運輸極限溫度范圍為-40℃～+70℃。需方可根據實際使用情況對溫度范圍提出特殊要求。1.2.2 相對濕度

應符合表1的相對濕度要求。表1 相對濕度 年平均 ＜75％

30天(一年內這些天是以自然方式分布)95％

在其他天偶然出現 85％

1.3 功能要求 1.3.1 計量功能

a)計量多時段正向有功電能,并存儲其數據。

b)至少存儲上12個月的總電能和各費率電能量值，數據存儲分界時間為月末24：00或其他(1日～28日)指定日。

c)當出現反向用電時，應能正確計量反向總有功電能，同時將反向電量計入對應時段的正向電量。

d)能夠測量電壓值及火線、零線的電流、功率因數值。1.3.2 控制功能

應能實現用戶先買電后用電的功能：當電能表內剩余金額小于或等于系統所設的報警金額時，應能以聲、光或其他方式提醒用戶當電能表內剩余金額為零或雙方約定的允許的賒欠門限金額時，可發出斷電信號控制負荷開關自動切斷。如果不能自動切斷，應能記錄賒欠金額。在電能表輸入新購金額后，應首先扣除賒欠金額，剩余金額大于零時，能自動恢復供電(必要時，也可輔以手工恢復)。1.3.3 事件記錄

a)永久記錄電表清零事件的電量信息

b)至少記錄12個月中編程總次數，最近10次編程的時刻、操作者代碼 c)至少記錄12個月中校時總次數，最近10次校時的時刻、操作者代碼 d)記錄最近3次發生跳閘時間、日期。e)過負荷記錄。1.3.4 費率時段

有日歷、時鐘，在24h內至少可以任意編程8個時段(最小間隔15分鐘)，至少有兩個費率顯示。

至少具有兩套費率時段表，可在指定時間進行切換。至少具有兩套電價方案，可在指定時間進行切換。支持通過紅外及RS-485通信口修改費率時段表及電價方案，并應有防止非授權人操作的安全措施。

1.3.5 顯示功能

a)電能表至少應能顯示以下信息： 1)當月月度和上月月度累計電量 2)本次夠電金額 3)當前剩余金額 4)當前階梯電價

5)各費率累計電能值和總累計電量 6)當前時間 7)凍結電量

8)報警代碼或提示 9)插卡及通訊狀態提示 10)表號和戶號。

b)電量顯示單位為千瓦時(kWh)，顯示位數為8位，含2位小數。c)剩余金額顯示單位為元，顯示位數為8位，含2位小數。d)LCD背光喚醒方式包括按鍵喚醒、紅外喚醒(任意紅外設備均可喚醒)和插卡喚醒，卡片拔出后背光熄滅。顯示信息詳見附錄B 1.3.6 報警功能

當出現下列故障或報警項時,應在循環顯示第一項顯示報警代碼或報警提示，并且LCD背光燈持續點亮：

a)當剩余電費小于報警電費時，提示請購電

b)當電能表出現故障時，提示出錯信息碼(用ErrXX表示)。1)Err-01 繼電器錯誤 2)Err-02 ESAM錯誤

3)Err-03 繼電器及ESAM故障 4)Err-04 時鐘電池電壓低 5)Err-08 時鐘故障 6)Err-10 認證錯誤 7)Err-16 修改密鑰錯誤 1.3.7 記憶功能

當供電線路停止供電時，剩余剩余金額以及其他需要保護的信息不應丟失。1.3.8 迭加功能

輸入電能表的本次購電金額與電能表內的剩余金額應能迭加，當表內有賒欠金額時，應首先扣除過賒欠金額。1.3.9 辨偽功能

使用非指定介質時，電能表不應接受。1.3.10返寫功能

用戶將CPU卡插入電能表后，電能表應能自動將當前剩余金額、電能表狀態等信息返寫至CPU卡中，以供CPU卡預付費售電管理系統查詢。1.3.11受檢功能

電能表應能接受由售電管理系統制作的檢測卡的檢查，并能將電能表當前狀態的信息反寫至檢測卡中，以便對電能表運行狀態進行檢查。1.1.1 補遺功能

當用戶原售電卡遺失，通過一定程序補遺后電能表應能接受新補的售電卡。并能拒絕原售電卡。

1.1.1 安全防護功能

當使用非指定介質或進行非法操作時，電能表應有防護功能。在撤銷非指定介質或非法操作后，電能表應能正常工作且數據不丟失。1.1.2 響應時間

在售電卡插入后電能表應在2s內讀寫完畢。1.1.3 凍結功能(正點抄表)定時凍結：按照指定的時間凍結電能量數據，每個凍結量至少保存12次 瞬時凍結：在非正常情況下，凍結當前的所有電量數據、日歷和時間、以及重要的測量數據。瞬時凍結量保存最后3次數據

約定凍結：在新老兩種費率/時段轉換，或電力公司認為有特殊要求時，凍結轉換時刻的電量以及其他重要數據保存最后2次凍結數據。

日凍結：連續凍結每日零點的累計總電量和剩余金額，保存60天。1.1.4 計時功能

應有計時功能，時鐘電路采用硬件時鐘電路，在參比溫度(23℃2℃)范圍內，時鐘準確度優于0.5s/d 在使用溫度(-20℃～55℃)范圍內，在交流供電和直流電池供電條件下，時鐘準確度優于1.0s/d。(每天只允許一次)時間指示偏差5min內的校準功能。1.1.5 停電顯示功能

停電時可通過按鍵喚醒顯示，背光燈不點亮6S內不按鍵顯示屏熄滅，不支持紅外通訊和485通訊。

1.2 電氣性能要求 1.2.1 功率消耗 1.2.1.1 電壓線路 在參比電壓、參比溫度和參比頻率下，電能表電壓線路的有功功率和視在功率消耗不應超過3W和12VA。1.2.1.2 電流線路

在基本電流、參比溫度和參比頻率下，電能表電流線路的視在功率消耗不應超過1VA。1.2.2 電源電壓影響 1.2.2.1 電壓范圍 電壓范圍見表2 表1 電壓范圍 規定的工作范圍 0.9Un～1.1Un 擴展的工作范圍 0.8Un～1.15Un 極限工作范圍 0.0Un～1.15Un 輔助供電電源規定的工作范圍 0.8Un～1.2Un 注： 電壓在規定工作范圍內變化時引起的允許誤差改變量極限應滿足GB/T17215.301-2007的相關要求。注： 電壓在0.8Un~0.9Un和1.1Un~1.15Un范圍內改變時引起(儀表電測量單元)的允許誤差改變值，應不超過其規定工作范圍內允許誤差改變值極限的3倍，當電壓低于80%額定電壓時儀表的誤差可能在+10%~100%的范圍內變化。1.2.2.2 短時過電壓影響

電能表電壓線路施加380V電壓1小時,無損壞,試驗后電能表應能正常工作。1.2.2.3 電源中斷影響

電源中斷對電能表無實質性影響。1.2.3 短時過電流影響

電能表應能經受30Imax(允差為+0～-10%)的短時過電流，無損壞，施加時間為額定頻率的半個周期。試驗后，電能表應能正常工作，誤差改變量不超過1.5%(I=Ib, cosj=1.0)。1.2.4 自熱影響

由自熱引起的誤差改變量不應超過表3的規定。表2 自然引起的改變量 電流值 功率因素

電能表誤差改變量極限(%)2級表 Imax 1 0.7 0.5L 1.0 1.2.5 溫升影響

在正常工作條件下，絕緣不應達到對電能表工作有不利影響的溫度。在環境溫度不超過40℃時，外表面的溫升不超過25K。1.2.6 絕緣

電能表在正常使用條件下應保持足夠的介電質量，要考慮到大氣影響和在正常使用條件下經受不同的電壓。1.2.7 脈沖電壓試驗

電能表應能經受規定的脈沖電壓試驗。1.2.8 交流電壓試驗

電能表應能經受規定的交流電壓試驗。1.2.9 電池

電池應采用環保產品，電池容量1Ah。斷電后可維持電表的表內程序和時鐘連續運行5年以上，使用壽命10年。不要求支持停電抄表。不允許使用可充電電池。1.3 準確度要求

1.3.1 電流改變引起的誤差極限 1.3.1.1 驗收誤差極限

驗收試驗時,電能表在參比條件下,其百分數誤差保證在表4誤差限的60%以內。1.3.1.2 檢定誤差極限

經驗收試驗合格的電能表方可進行檢定。電能表檢定應按照《電子式電能表》JJG596-1999進行，其百分數誤差不應超過規程誤差限的60%。1.3.1.3 可靠性驗證運行中誤差極限 電能表在規定的參比條件下，其百分數誤差不應超過表4中規定的誤差 表3 百分數誤差限 負載電流 功率因素

電能表誤差極限(%)2級表

0.05IbI＜0.1Ib 1.0 1.5 0.1IbIImax 1.0 0.1IbI＜0.2Ib 0.5L,0.8C 1.5 0.2IbIImax 1.0 1.3.2 剩余電量遞減準確度

電能表累計用電能量增加數與計算剩余電能量減少數之差應不大于計度器的一個最小分辨率值的計量單位。計算剩余電能量減少數由剩余金額減少數與當前電價相除得出。1.1.1 電價切換試驗

當累計月用電量超過階梯電量一個最小分辨率值的計量單位時，應切換到對應電價。1.1.1 費率時段電能示值誤差

按照GB/T 15284-2002中5.8.1規定執行。1.1.2 計度示值組合誤差

按照GB/T 15284-2002中5.8.2規定執行。1.1.3 由其他影響量引起的誤差改變極限

影響量相對于參比條件的變化引起的附加的百分數誤差改變不應超過表5規定的極限。表1 影響量 影響量 電流值 功率因數

百分數誤差改變極限% 2級表

電壓改變10%a Ib 1 0.5L 0.7 1.0 頻率改變2% Ib 1 0.5L 0.5 0.7 電壓和電流線路中諧波分量 0.5Imax 1.0 0.8 交流線路中直流和偶次諧波 0.707Imax 1.0 3.0 交流線路中奇次諧波 0.5Ib 1.0 3.0 交流線路中次諧波 0.5Ib 1.0 3.0 外部0.5mT磁感強度 Ib 1.0 2.0 外部恒定電磁場 Ib 1 2.0 高頻電磁場 Ib 1 2.0 射頻場感應的傳導騷擾 Ib 1 2.0 a 電壓－30%～－10%和+10%～+30%，以百分數誤差表示的改變量為本表規定值的3倍 1.1.4 環境溫度的影響

平均溫度系數不應超過表6規定的極限。表2 溫度系數 電流值 功率因數

電能表電能表平均溫度系數%/℃ 2級表

0.1Ib～Imax 1 0.05 0.2Ib～Imax 0.5L 0.07 1.1.5 起動和潛動 1.1.5.1 起動

在功率因數為1和電流為0.4%Ib下，電能表應能起動并連續記錄。1.1.5.2 潛動

當電能表施加參比電壓的115%而電流線路無電流時，電能表測試輸出不應產生多于一個的脈沖。

1.1.6 電能表常數

電能表測試輸出與計度顯示指示之間的關系應與銘牌標志一致。1.1.7 計度示值誤差

在試驗室條件下，電能表輸出脈沖累計值n與計度顯示累計值E應符合下式要求: 電子顯示計度器： 式中：

E計度器示值誤差

N 計數器記錄的累計電能表輸出脈沖數 C 電能表脈沖常數(imp/kWh)E 電能表計度累計值

電能表計度顯示的小數位數。1.2 載波通信模塊

1.2.1 載波輸出信號要求

頻帶和電平、使用頻帶外的干擾電平等指標符合DL/T698.35要求。1.2.2 數據影響要求

在系統內通信時，電能表存貯的計量數據和參數不應受到影響和改變。1.3 電磁兼容性

1.3.1 靜電放電抗擾度試驗

符合GB/T17215.211-2006 7.5.2規定。1.3.2 射頻電磁場抗擾度試驗

符合GB/T17215.211-2006 7.5.3規定。1.3.3 快速瞬變脈沖群試驗

符合GB/T17215.211-2006 7.5.4規定。1.3.4 射頻場感應的傳導騷擾抗擾度試驗 符合GB/T17215.211-2006 7.5.5規定。1.3.5 浪涌抗擾度試驗

符合GB/T17215.211-2006 7.5.6規定。1.3.6 衰減震蕩波抗擾度試驗

符合GB/T17215.211-2006 7.5.7規定。1.3.7 無線電干擾抑制

符合GB/T17215.211-2006 7.5.8規定。1.4 軟件要求

a)電表廠家應提供操作應用軟件，并可通過紅外接口或RS485等接口將電表內部記錄的信息下載到數據載體中。

b)涉及計量準確性的設置要明確提供資料說明，并經過試驗驗證其穩定可靠。c)表內軟件和操作應用軟件必須成熟、完整，表內軟件出廠后不允許遠程及現場升級更改操作應用軟件應滿足用戶要求。d)軟件要有良好的向下兼容性。

e)操作應用軟件應具有權限和密碼保護，采用分級密碼體系，并記錄操作人員、內容、時間，備份被改寫的內容。1.5 可靠性要求

5.10.1在正常工作條件下，電能表的平均壽命不少于10年。產品在正常使用條件下，若5年內因質量問題導致批量失效，則供方應負責無償更換。5.10.2可靠性特征量

電能表產品的可靠性特征量規定為平均壽命(MTTF)。電能表產品的可靠性特征量MTTF的值為：10年。相對應的下限值m1為：2.19104h 注： 居民用電平均電流值I/基本電流Ib=1/4,2436510=87600h ,87600/4=21900h。2 驗收要求

2.1 驗收的基本條件

到貨產品應符合下列條件買方才開始驗收，否則買方有權拒收該批次產品 6.1.1 供貨方按照合同要求提供了相應配件、使用說明等。

6.1.2 供貨方按照相關要求進行了出廠試驗，并能夠提供所要驗收產品的出廠試驗數據。6.1.3 產品外包裝未出現可能影響產品性能的損壞。1.1 試驗條件

試驗時的參比條件應滿足所驗收產品的相應國標中的要求。1.2 試驗方案

6.3.1 試驗項目按照試驗項目明細表中規定的項目進行。

6.3.2 試驗方法參照DL/T614-2007、GB/T 18460.3-2001、GB/T 15284-2002中相應條款的規定進行。

6.3.3被驗收設備的技術要求應滿足本集中招標通用要求中技術要求部分本要求中未提及的試驗的技術要求需滿足DL/T 614-2007、GB/T 17215-2002、GB/T 15284-2002及GB/T 17215.211-2006中的相關要求。如果幾個標準出現不一樣描述時，應采用DL/T 614-2007及GB/T 17215.211-2006中的描述。1.3 檢驗規則 1.3.1 全性能檢驗

按6.5.1規定的全性能檢驗的抽樣方案進行檢驗，確定電能表的特征與本標準的一致性。由與招標中心同級對應的電能計量中心開展抽樣全性能試驗樣品，檢驗項目見附錄A。1.3.2 驗收檢驗

按6.5.2規定的驗收檢驗的抽樣方案對每批電能表按本標準規定驗收檢驗項目進行檢驗，確定批電能表的質量是否可以接收。由由網省級電能計量中心(試驗院)或地(市)級電能計量中心開展抽樣檢驗，檢驗項目見附錄A 1.3.3 全檢試驗

抽樣檢驗通過后，由網省級或地(市)級電能計量中心進行100%驗收檢驗。全檢驗收基本誤差的誤差限值按照最新JJG596中要求誤差限的60%的要求進行驗收。1.3.4 可靠性驗證試驗

由國網公司電能計量中心負責檢驗，檢驗項目參照DL/T830-2002《靜止式單相交流有功電能表使用導則》。1.3.5 試驗結果判定 6.4.5.1有下列情形之一者則判定驗收不合格，買方對本批次產品采取退貨處理。

(1)依據投標樣品，未經買方有效書面確認，出現元器件不符、工藝簡化、軟件改動等改動產品的情況

(2)依據本技術規范，抽樣全性能試驗、抽樣驗收試驗及全檢試驗樣品中出現電磁兼容、功能、通信測試不通過

(3)依據本技術規范，抽樣全性能試驗、抽樣驗收試驗檢測結果不滿足判定標準要求(4)全檢驗收合格率低于98.5%(5)驗收檢測過程中發現有3只及以上樣品存在同類問題，判定該批次產品存在質量隱患。6.4.5.2全檢驗收合格批次中經檢驗不合格的電能表賣方應給予免費退換。1.4 抽樣檢驗程序的相應要求 1.4.1 全性能試驗的抽樣方案

6.5.1.1在供貨方確認可以批量供貨后，對供貨方確認的批量產品采取隨機方式進行抽樣(買方可選擇在供貨方庫房抽取或到貨后抽取)6.5.1.2全性能試驗抽樣方案按GB2829選擇判別水平I、不合格質量水平RQL=30的二次抽樣方案。即： 4 0 2 [n Ac Re]= 4 1 2 式中：

n試驗樣本大小，臺 Ac接收數 Re柜收數。

6.5.1.3 如果在第一樣本的n個樣本量中發現不合格數小于或等于第一接收數Ac，則接收該批而無需檢查第二樣本如果發現樣本不合格數大于或等于第一拒收數Re，則拒收該批而無需檢查第二樣本。然而如果樣本不合格數大于第一接收數Ac且小于第一拒收數Re，則必須進行第二次抽樣檢驗。當需要抽取第二樣本時，第二樣本也應逐個進行檢驗，然后把兩個樣本中發現的不合格數相加，如果累計的不合格數小于或等于第二接收數Ac時，則接收該批如果累計的不合格數大于或等于第二拒收數Re時，則拒收該批。1.4.2 抽樣驗收試驗的抽樣方案

6.5.2.1 樣本的設定及判定是基于AQL值制定的，對所有試驗均選取AQL=1%。6.5.2.2 應保證隨機方式進行抽樣 6.5.2.3 一次抽樣方案在表7中給出

引用網址：http://

第四篇：電能表和電功教案

電能表和電功

一、教學目標

⑴知道電能表是測量電功的儀表；知道電功的概念及其單位。

⑵會根據家用電能表的表頭數據初步計算電功。

⑶通過演示實驗得出并理解電功公式，發展分析問題、歸納問題的能力。

二、教學重點：電能表作用，電能表表頭示數意義，電功公式的得出過程，電功的含義

三、教學難點：電功的含義，電功公式的得出過程。

四、學生知識基礎：機械功的知識；能量的概念；初步的能量轉化知識；初步的實驗觀察與分析能力。

五、教學方法：實驗認知法、閱讀討論法、練習法。

六、教具準備：電能表、家庭電路示教板、電動機、導線若干、鐵架臺、鉤碼、棉線等。

七、教學過程：

㈠課題導入

師：最近一段時間以來，我們一直在學習電學知識。但說到電，其實，我們最熟悉或最關心的還是家庭用電和每月要交多少電費。你們家每個月所交電費相同嗎？那是根據什么來收電費的？

生：根據所用電能的多少。

師：誰知道你家用來測量每月消耗多少電能的儀表叫什么？ 生：電能表；

師：用電器在有電流時會消耗電能，轉化為它形式的能，是電流能做功嗎？從今天開始我們來學習相關的知識。板書標題。㈡引導學習

我們先來了解如何測量家里一段時間消耗的電能；觀察電能表及它是如何表示消耗電能多少的。（演示電能表），接著請同學自己看書上P2-3有關電能表上各參數的意義。

一、電能表：測量消耗電能的工具。

正在工作的電度表表盤實物投影，由教師一一解釋各個參數。

A、(千瓦時)：電能表示數的單位。1 KW.h=3.6×106焦 Ｂ、電能表示數：四位整數加一位小數。（請同學讀出此時電能表的示數）

前后兩次讀數之差表示一段時間消耗的電能 B、“220V”??電能表適用的額定電壓； C、“10A”??電能表持續工作時允許通過的最大電流； D、“50Hz”??我國交流電的頻率是５０赫茲； E、“3000r/ KW.h”：每消耗1度電，電能表轉盤轉動３０００轉。

新式電表上“６４００imp/KW.h”表示：?????

P3書上例題

二、電功

前面我們學過做功的知識，知道水流可以對水輪機做功，那么電流是否做功呢？ 演示：電動機提起重物。

（１）電流可以做功：電動機的拉力對鉤碼做了功。電動機是通了電流才工作的，所以，重物上升實際上是電流做功的結果。

（２）電流做功的表現形式是多種多樣的：電流通過電動機可以做功，那么電流通過電

燈時發光，電流通過電爐時發熱，算不算做功呢？

在這里我們應把“功”的概念加以擴大。用電動機移動物體，是電流做功的一種表現。電流使導體發熱、發光，是電流做功的又一種表現，總之，電流做功的現象很多。凡是通過電流引起的任何變化，都是電流做功的表現

（３）電流做功：電動機轉動：電能―――>機械能

電燈發光： 電能―――>內能和光能

電水壺燒水：電能―――>內能

電流做功的實質：電能轉化為其它形式的能。電流做了多少功，就有多少電能轉化為其它形式的能。

（４）電流做功多少與哪些因素有關呢？

演示：當電流通過電動機時，電動機轉動對鉤碼做功(兩節、三節電池分別做一次)電動機轉動時，電動機兩端必須存在什么? 電動機中會有什么通過?據此我們是否可以猜想一下，電功的大小會跟哪些因素有關呢? 猜想：影響電流做功大小的因素有：電流、電壓、時間； 下面我們設計實驗來證明這些因素是否影響電功的大小。

提問１：桌面上有兩只小燈炮，當有電流通過時，如何知道電流做功的大小呢？ 介紹：白熾燈是將電能轉化為內能進而轉化為光能的裝置，在相同時間內，電流做功越多，電能就消耗得越多，電能轉化為光能就越多，小燈泡就越亮。所以我們可以根據小燈泡的亮度來比較相同時間內電流做功的多少。

提問２：應該用什么方法研究各個因素對電功是如何影響的呢？ 答 ：控制變量法，分別研究各個變量對電功的影響。實驗１：

提問３：如何設計實驗研究電功與電壓的關系？

答 ：控制電流、通電時間一定時，電壓不同，比較電功大小。

提問４：如何設計電路？（請同學按照上面條件說出小燈泡的連接方式及小燈泡的選擇）

師：對照電路圖，說明本實驗觀察亮的燈的兩端電壓是否較大？下面請同學開始做實驗。(５分鐘)（投影電路實物連接圖）

請同學說出實驗現象及結論。

實驗２：

提問１：如何設計實驗研究電功與電流的關系？

提問２：如何設計電路？（請同學按照上面條件說出小燈泡的連接方式）

師：對照電路圖，說明本實驗觀察亮的燈的通過它的電流是否較大？下面請同學開始做實驗。(５分鐘)（投影電路實物連接圖）

請同學說出實驗現象及結論。

根據生活經驗，我們知道電功與通電時間有關。所以我們為了節約用電，人離開教室，要隨手關燈。白天光線充足時，在家里開燈，爸爸媽媽就會說我們浪費電了。

綜上所述，電功與電壓、電流、通電時間有關。請同學總結這三個因素是如何影響電功大小的？（電壓越大、電流越大、通電時間越大，電流以做功越多。）

指出：上述實驗，所得出的電功與電壓、電流和通電時間的關系，是定性關系，如果把實驗做到精確些，可以得出：電功跟電流、電壓、通電時間都是正比關系，如果電壓U的單位用伏，電流I的單位用安，時間t的單位用秒，電功W的單位用焦，則有W=UIt

三、電功的計算 公式：W=UIt 注意：一是公式中的W、U、I均指電路中同一段電路（即某個用電器）

二是W、U、I、t必須統一采用國際單位制

例題：一小燈泡接在電壓為3V的電路中，通過的電流是0.3A,求工作10min后，電流做了多少功？

（三）小結：

本節課觀察了電能表的各技術參數，了解了電能表的用途-----測量電功或消耗的電能； 學習了影響電功的因素----U、I、t；及如何計算電功。下面做達標練習。

第五篇：三項電能表 文獻綜述2

三相電能表的設計

學校代碼：11517 學號：200910710123

HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING

文獻綜述

題目三相電能表的設計 學生姓名韓天璽

專業班級電氣工程及其自動化0941班 學號200910710123

系（部）電氣信息工程學院 指導教師(職稱)梅楊

完成時間 2013 年 3 月 1 日

三相電能表的設計

文獻綜述

——三相電能表的設計

摘要：隨著我國經濟的飛速發展，電能消耗日益增加，電能成為現代社會國民經濟和人民生活的重要保障。本文所設計的新型多功能電子式電能表除了提高計量精確度外還實現了分時計量、對異常情況進行實時監控并記錄事件等功能；可提高電能的合理利用，為用戶提供公正、公平的用電環境。

論文首先綜述了多功能電子式電能表的發展現狀及電能測量的基本原理，然后給出了系統的設計目標和總體方案，并按功能進行了各個硬件電路單元的設計，包括電源單元、計量單元、功能管理單元、顯示單元、通信接口單元等。在軟件設計方面，采用模塊化軟件設計方法實現了有功和無功的能量分時計量、RS485通訊、紅外通訊、按鍵顯示、異常檢測及記錄等功能。文中對三相電能表的抗干擾設計也有很詳細的介紹。

本三相多功能電子式電能表具有運行穩定、可靠性高、通用性好和抗干擾能力強等優點，適應電表市場的需求。

關鍵詞：電能計量，多功能電子式電能表，復費率，ATT7022B，時

三相電能表的設計

鐘芯片 電能表的發展及現狀

1.1感應式電能表（機械表）

自從1831年法拉第發現電磁感應定律以來，人們就不斷的探索使用和測量電能。電能表作為測量電能的專用儀表，至今已有100多年的歷史。1880年美國人愛迪生研制成功世界上最早的電能表，是基于電解原理的直流電能表。隨著交流電的出現和使用，1888年意大利物理學家費拉里斯提出了將旋轉磁場理論用于交流電能測量的觀點;1889年，匈牙利崗茲公司的布勒泰制成了第一臺交流感應式電能表。最早出現的電能表是根據旋轉磁場理論制作的感應式電能表，其核心是電磁線圈和轉動部件，經過一百多年的不斷改進和完善，感應式電能表的制造技術也已相當成熟。

目前普遍使用的感應式電能表是根據交變磁場中金屬圓盤的感應電流與有關的磁場形成力的原理制成的，即利用金屬鋁轉盤中感應的電流與通有交流電流的固定線圈的磁場相互作用，產生驅動力矩驅動鋁盤旋轉，累計消耗的電能。感應式電能表具有制造簡單、操作安全、維修方便、可靠性好和價格低廉等特點，因此，至今在包括我國的許多發展中國家甚至是一些發達國家里，感應式電能表仍作為一種計量工頻電能的儀表被廣泛使用。[2]

三相電能表的設計

1.2 機電一體式電能表

隨著電能開發及利用的加快，對電能管理和電能表性能提出了更高的要求。電力系統的不斷擴大以及對電能合理利用的探索，使感應系電能表逐漸暴露出準確度低、適用頻率范圍窄和功能單一等缺點。感應式電能表由于受其原理和結構等因素的制約，要對它進行較大的改進是很困難的。

基于微電子技術和計算機技術的不斷發展，人們開發出了基于感應電能表的機電一體式電能表，這種電能表是利用感應系電能表的測量機構作為工作元件，使用光電傳感器完成電能脈沖的采集，經微處理器處理后，對電能脈沖進行計量，從而實現對電能的數字化測量。這種電能表的顯著特點是感應式測量機構配以脈沖發生裝置，因此也被稱為感應式脈沖電能表或機電脈沖式電能表。這種電能表和機械禍合式多費率電能表都是感應式電能表向全電子式電能表過渡過程中的電能計量品種，它們對分時電價、需量電價制度的實施起了積極的推動作用。

1.3 全電子式電能表

機電脈沖式電能表采用感應式測量機構測量電壓電流，決定了它同樣具有感應式電能表準確度低、適用頻率范圍窄等缺點。電子式電能計量方案使用乘法器實現功率和電能的測量，在一塊集成芯片上完成電能采樣和AD轉換，比較先進的是∑-⊿AD轉換原理。功率是電流與電壓的乘積，電能是功率對時間的積分。

20世紀80年代末90年代初，國外著名電測儀表公司相繼推出了全電子式多功能電能表，如瑞士蘭地斯公司(LANols&oYR)、法國斯倫貝謝公司(Sehlumberger)和美國通用電氣公司(GE)等。我國從20世紀90年代初開始研制全電子式電能表，1994年威勝集團、恒通公司等相繼推出了全電子式

三相電能表的設計

多功能電能表，隨后有多家公司開始小批量生產。經過技術的引進、消化和吸收，我國電子式電能表開發設計和制造技術得到了飛速的發展。全電子式電能表最早用于進行計量鑒定，也就是做標準表，隨著元器件性能的提高和價格的下降，全電子式電能表計量精度較高，且能實現復費率及用電控制，便于實現抄表自動化系統，而且生產成本較低，全電子式電能表逐步開始大量民用，目前使用數量已經遠遠超過機械表。[3]

1.4多功能電能表現狀及發展趨勢

目前的電能表市場中全電子電能表所占比例逐年增加，機械表由于先天性在通信方面的不足，所以很難在集中自動化抄表方面有發展，機電一體式電能表雖可以進行電能信息的遠程通信，但其可提供的用電信息比較少，例如頻率，有功，無功等，另外實現復費率計量也比較困難。雖然基于機電一體式的電能表實現了預付費，但鑒于安全性和其他方面的原因，國家并不主張大范圍的使用這種電能表。

全電子電能表克服了上面兩種表的缺點，可以方便的計量電能的各種信息，并且實現遠程通信完成抄表工作和實現配電網絡自動化。近年來隨著全國用電缺口的急劇擴大，國家發改委決定全面推行峰谷分時電價和避峰電價，鼓勵用戶合理移峰用電，這一政策的出臺，帶動了全國各地供電部門對復費率、多功能電表需求的快速上升。

目前，在抄表方式上，存在有RS485、紅外、GPRS和電力線載波等多種抄表方式。其中RS485抄表和紅外抄表技術比較成熟。各種抄表方式具有各自的特點，RS485需要專門布線，但其抗干擾能力較強；紅外抄表由于其通信距離的限制，不能實現遠程監控的目的；電力線載波通信抄表

三相電能表的設計

技術無需專門的通信線，利用現有的電力線作為通信信道，信道建設工作量極少，但其技術較為復雜，通信出錯率較高。目前還存在著GPRS無線抄表方式，GPRS是通用分組無線業務(General PacketRadio Service)的簡稱，是在現有GSM系統上發展出來的一種新的承載業務，目的是為GSM用戶提供分組形式的數據業務。GPRS抄表技術在未來將會有很廣的應用。

電能計量技術將會向著智能化、多功能、集中管理及網絡化的方向發展。在信息化技術不斷發展和成熟的現代社會，高效的電能計量和管理技術將是信息化家庭智能管理系統的一個重要組成部分。[4]

2電能測量原理

2.1三相電路接線方式

三相電源有兩種基本連接方式[5]：星形連接和三角形連接。星形連接示意如圖2.1（a）。三相對稱星形連接時，有如下關系：

Ul?3Up，Il?Ip

(2-1)式中：Ul，Il---線電壓和線電流；Up，Ip---相電壓和相電流。對稱三相電源可以采用三角形連接(△連接)，如果不對稱程度比較大，所產生的環路電流將燒壞繞組。三角形連接示意如圖2.2(b)。三相對稱三角形連接時，有如下關系：

Ul?Up，Il?3Ip

(2-2)

式中：Ul，Il---線電壓和線電流；Up，Ip---相電壓和相電流。

三相電能表的設計

AA?UAN?UC?UBBCC?UA?UB?UCB(a)星形連接(b)三角形連接圖2.1三相電源的星形連接和三角形連接

三相負載根據其接線方法一般有三相三線和三相四線之分，以下只討論電源為Y形連接時的情況。當發電機三相繞組按星形方式連接時，負載接成三角形方式，如圖2.2(a)所示，稱為三相三線制。當發電機繞組按星形方式連接時，負載也接成星形方式，如圖2.2(b)所示，稱為三相四線制。三相四線方式時，流過各相負載的電流等于各相電源流過的電流。當電路為對稱三相電路時，中線電流為零。此時中線可以去掉，變為三相三線制。

A?IA?UANZAZ?UB?UCBC?IB?IC?ICAC?IABZ?IBCB

(a)負載三相三線連接

三相電能表的設計

A?IA?UANZ?ZN?UBBC?INZN’ Z?IB?IC?UC

(b)負載的三線四線連接 圖2.2三相負載接法圖示

以上討論了三相電源和負載的接線方法，這些知識有利于理解三相多功能電能表的參數采集電路和外部接線方式。[6]

2.2電能測量原理

電能在物理上可以看成是從電源流向負載的能量流。用戶在某一時刻消耗電能的“速度”我們稱為瞬時功率，它在數學上等于該時刻瞬時電壓值與瞬時電流值的乘積，將所有這樣的“瞬間”消耗的電能加在一起就得到了總的用戶消耗電能的數量。因此，有功電能的計算可以用電壓與電流瞬時值的乘積在時間上做積分得到，其測量可簡單地描述如下。[7]

設在t時刻負載兩端的交流電壓和流過負載的交流電流的表達式為：

u(t)=Umsin?t?2Usin?t

(2.1)

2Usin(?t??)

(2.2)i(t)?Imsin(?t??)?Um－電壓峰值；其中u(t)-t時刻電壓瞬時值；i(t)－t時刻電流瞬時值；

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Im－電流峰值；U－電壓有效值；I－電流有效值；?－電壓與電流相位差；ω－角頻率。

則在一個周期內平均有功功率P為

P?1T1T1TTT?u(t)i(t)dt0m??U0Tsin?tIm(?t??)dt

(2.3)??UI??cos(2?t??)?cos??dt0?UIcos?一個周期內的電能W為

TW??u(t)i(t)dt?TUIcos?

(2.4)

0對于三相電路，總能量可以表示為三個分相能量之和：

W?WA?WB?WC(2-5)在實際電網中，電壓電流信號基本上都不是只包含50Hz頻率分量的正弦信號，而是含有很多諧波信號。事實上我們可以發現瞬時功率信號P?ui本身是一個含有直流分量和高頻分量的信號，而任何頻率不為0的頻率分量從長期來看對于時間積分都沒有貢獻，因此電能計量數學上就相當于計算瞬時功率P的直流分量在時間上的積分。為了得到有功功率分量（即直流分量），需要對瞬時功率信號進行低通濾波處理。[9]

2.3三相有功電能的計量[8]

三相電路分為三相三線制和三相四線制兩種接法，下邊分別討論這兩

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種電路的測量方法。測量三相三線電路有功電能可以采用一表法和二表法。一表法只能用于三相對稱電路，實際中一般不會采用；工程中經常采用二表法計量三相電能。

三相三線電路的瞬時功率可表示為：

P?uAiA?uBiB?uCiC?uABiA?uCBiC

(2.6)

式中：uAB?uA?uB；uCB?uC?uB；uAB、uCB——線電壓的瞬時值。由式(2.6)，用兩只單相電能表測量三相三線電路的總電能，稱為二表法，用這種方法測量三相三線有功電能的接線和原理如圖2.4。兩只單相電能表計量值相加即為三相總能量。

ABC圖2.3二表法測三相能量接線原理圖

三相四線電路可看成由三個單相電路組成的。其平均功率P等于各相有功功率之和，即

P?PA?PB?PC?UAIAcos?A?UBIBcos?B?UCICcos?C

(2.7)

無論三相電路是否對稱，上述公式都成立。

測量三相四線電路的有功電能經常用三只單相有功電能表（DD型）,即三表法或三相四線式有功電能表（DT型），三表法就是在三根相線與零線之間分別跨接一只單相有功電能表，總能量即為三只單相表計量值之和，三相電能表的設計

三相四線式有功電能表可以直接通過外部接線計量三相電能。三相四線電路因為零線電流一般不為零，所以用二表法測量時會存在較大的測量誤差。

以上介紹了傳統的三相電能測量方法，分別考慮了三相三線和三相四線方式，在電子式電能表成為主流的今天，越來越多的設計方案開始采用專用的三相電能IC芯片，例如ADE7752、ATT7022、TM7752等，這類芯片一般具有測量精度高、外圍電路簡單、校表容易等特點，并且在不改變電路設計的前提下，可同時適用于三相三線和三相四線方式，專用電能IC芯片已經成為三相電子式電能表設計的首選。

2.4電子式電能表的測量原理

電能表測量電能的基本方法是將電壓、電流相乘，然后在時間上累加起來，即積分。電子式電能表實現積分的方法，是將功率轉換為脈沖頻率輸出，該脈沖稱為電能計量標準脈沖fH（或fL），其頻率正比于負荷功率。

電子式電能表中起主要作用的是電能測量單元，而乘法器是該單元的核心組成部分，乘法器是實現被測電壓、電流相乘，輸出為功率的器件。常用的乘法器可分為模擬乘法器和數字乘法器兩類，[2]模擬乘法器的又分為霍爾效應型、時分割型等；數字乘法器又分為硬件乘法器和軟件乘法器。目前的電子式電能表多以數字乘法器為主。

2.4.1模擬乘法器

2.4.1.1 霍爾乘法器

[10]霍爾元件是如圖2.6所示的半導體薄片，當它處于磁場感應強度為B的磁場中時，如果在它相對的兩端通以控制電流I，則在半導體另外兩端將

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會產生一個大小與控制電流和磁感應強度乘積成正比的電勢UH。如式(2.8)所示。

UH?KHIB(2.8)式中KH-霍爾元件的靈敏度；UH-霍爾電勢。

圖2.4霍爾元件示意圖

由被測電壓u產生磁場，其磁感應強度為B?u；被測電流i通過霍爾電動勢就能反映被測電壓、電流的相乘積。霍爾乘法器是一個四象限乘法器，其相乘精度甚佳，可達0.3%左右。工作頻率在10kHz以內。根據霍爾乘法原理實現的靜止式電能表可用圖2.7表示。

電壓電流霍爾乘法器積分器V/F變換脈沖輸出圖2.5霍爾乘法器型靜止式電能表霍爾乘法器輸出的是瞬態功率信號。瞬態功率信號通過變換很容易產生有

三相電能表的設計

功電能、無功電能等所需的數據。圖2.7所示的屬于直接檢測式霍爾乘法器。這種結構在輕載時誤差較大。

霍爾乘法器實現的靜止電能表主要優點是頻率響應寬，準確度能長期保證；抗干擾能力強；可以不需要電流互感器，不存在引入互感器誤差。電壓電流回路彼此獨立，檢測和校準相對容易，且線性也較好。主要缺點是工藝復雜，精度也不容易達到很高。2.4.1.2 時分割乘法器[11]

時分割乘法器的工作基于計算式

W??T0mmKKuidt??tlimm???uk?1i??t?uKiKk?

1(2.11)式中m：在一個周期內電流、電壓的采樣次數。

由式(2.11)可知，負載在一個周期內消耗的電能近似等于m個電壓、電流相乘再求和。m取值越大，上述近似計算產生的誤差越小。由此，時分割乘法器的基本思想有兩個，即分割和相乘。

時分割乘法器分為電壓型和電流型時分割乘法器，電壓型由于尖峰電壓的干擾現在已基本不用，現在使用的多為電流型時分割乘法器。所謂電流型時分割乘法器是指被測電壓、電流都變成電流形式后相乘，其乘積即功率大小也以電流形式表示。

時分割電能測量方法的特點有：(1)時分割乘法器構成的電能儀表電路簡單、成本低；(2)時分割方法測量工頻范圍內的電能線性度高；(3)時分割方法頻率測量范圍窄，大多數不適于畸變波形下的功率測量；(4)電能測量準確度級別一般為2.0～1.0級。

2.4.2數字乘法器

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數字乘法器是將數字量相乘，首先將被測電壓、電流的模擬量變為數字量，然后相乘。實現數字量相乘有兩中方法：

1）采用硬件乘法電路。硬件乘法電路是由移位寄存器、加法器和時序控制電路組成，在時序電路控制下，根據每位乘數是“1”或是“0”，來決定是否累加被乘數，每進行一位運算后需要將累加和（即乘積）右移一位。采用硬件乘法器運算速度高，但需提供硬件電路。

2）采用軟件乘法器。利用計算機的乘法指令實現數字量相乘，這實際是利用一系列的累加和移位完成運算的，采用這種方法運算速度較慢，但可以節約硬件。若CPU里含有硬件乘法器或采用專用的芯片作控制器，運算速度仍非常快。

總之，采用數字乘法器來實現電能計量時，電路里必須有A/D轉換器，這是數字乘法器與模擬乘法器最根本的區別。本設計所采用了專用的三相電能計量芯片ATT7022B,該芯片不僅內置7路A/D轉換器，而且A/D轉換采用的是較普通A/D轉換器更為先進的??? A/D轉換器。其主要采用了增量調制、噪聲整形、數字濾波、和采樣抽取等技術，使其在測量精度、線性度、穩定性和抗干擾能力等方面得到顯著改善，具有更好的發展前景。

三相電能表的設計

參考文獻

[1] 孫方漢．電能計量及其管理．北京：中國水利水電出版社，2005 [2] 黃偉．電能計量技術．北京：中國電力出版社，2004 [3] 鄭堯．電能計量技術手冊．北京：中國電力出版社，2002 [4] 雷文．電能計量．北京：中國電力出版社，2004 [5] 康廣庸．電能計量裝置故障接線分析模擬與檢測．北京：中國水利水電出版社，2007 [6] 邱炳正．交流電能表錯誤接線100例解析．第三版．北京：中國計量出版社，2005 [7] 陳向群.電能計量技能考核培訓教材.北京：中國電力出版社，2003 [8] 趙四海.高精度電度表的研制：[華東理工大學碩士學位論文].上海：華東理工大

學，2003 [9] 劉建民.電測儀表與電能計量.北京：中國電力出版社，1998 [10] TLC1543C/I/Q10-Bit Analog-TO-Digital Converter with Serial Control and 11 Analog Inputs [11] 汪國林.基于MSP430的數字電能表的設計技術研究：[合肥工業大學碩士學位論文].合肥：合肥工業大學，2004

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