- 電能表
1 定義
專門用來(lái)計(jì)量某一時(shí)間段電能累計(jì)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(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(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(jī)械式)、靜止式(電子式)、機(jī)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:?jiǎn)蜗唷⑷嗳€、三相四線電能表
按準(zhǔn)確級(jí):普通安裝式電能表(0.2S、0.5S、0.2.0.5.1.0、2.0級(jí))和攜帶式精密電能表(0.01、0.05、0.2級(jí))
按安裝接線方式:直接接入式、間接接入式
型號(hào)含義
第一部分:類別代號(hào):D:電能表
第二部分:組別代號(hào):
按相線:D—單相S—三相三線T—三相四線
按用途:B—標(biāo)準(zhǔn)D—多功能J—直流X—無(wú)功Z—最大需量F—復(fù)費(fèi)率S:全電子式
Y—預(yù)付費(fèi)H—總耗L—長(zhǎng)壽命A—安培小時(shí)計(jì)
第三部分:設(shè)計(jì)序號(hào):用阿拉伯?dāng)?shù)字表示,如862、864等
第四部分:改進(jìn)序號(hào):用小寫(xiě)的漢語(yǔ)拼音字母表示
第五部分:派生號(hào)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(kāi)關(guān)板式J—帶接收器的脈沖電能表
3 電能計(jì)量
電能計(jì)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(wú)功電能表kvar·h
字輪計(jì)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(diǎn);各字輪有倍乘系數(shù)(無(wú)小數(shù)點(diǎn)時(shí))多功能表液晶顯示有整數(shù)位和小數(shù)位兩位
準(zhǔn)確度等級(jí):
相對(duì)誤差,用置于圓圈內(nèi)的數(shù)字表示
標(biāo)定電流和額定最大電流:
標(biāo)定電流:標(biāo)明于表上作為計(jì)算負(fù)載的基數(shù)電流值:Ib。通常標(biāo)定電流的0.005倍即為電能表的啟動(dòng)電流。一個(gè)電能表的標(biāo)定電流越大,電表計(jì)量時(shí)的誤差越小。
額定最大電流:電能表能長(zhǎng)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(biāo)注:220V
三相表有三種標(biāo)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(shuō)明
有功電能表
電能可以轉(zhuǎn)換成各種能量。如:通過(guò)電爐轉(zhuǎn)換成熱能,通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,通過(guò)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(wú)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(shí)先得建立一種轉(zhuǎn)換的環(huán)境,如:電動(dòng)機(jī),變壓器等要先建立一個(gè)磁場(chǎng)才能作能量轉(zhuǎn)換,還有些電器裝置是要先建立一個(gè)電場(chǎng)才能作能量轉(zhuǎn)換。而建立磁場(chǎng)和電場(chǎng)所需的電能都是無(wú)功電能。而記錄這種電能的電表為無(wú)功電能表。無(wú)功電能在電器裝置本身中是不消耗能量的,但會(huì)在電器線路中產(chǎn)生無(wú)功電流,該電流在線路中將產(chǎn)生一定的損耗。無(wú)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(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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)始進(jìn)行了試點(diǎn),通過(guò)幾年實(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(kāi)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(kāi)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.DIF-2.DF32.DTF864MRZ、DSD66等。
6 原理應(yīng)用
電能表的工作原理
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。
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?dòng)鋁制圓盤轉(zhuǎn)動(dòng),圓盤的軸(蝸桿)帶動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)計(jì)度器的鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程即是時(shí)間量累積的過(guò)程。因此感應(yīng)式電能表的好處就是直觀、動(dòng)態(tài)連續(xù)、停電不丟數(shù)據(jù)。
感應(yīng)式電能表對(duì)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(duì)此,產(chǎn)品的相關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)都有明確的規(guī)定和要求,用低價(jià)的劣質(zhì)材料代替標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的材料是影響電能表產(chǎn)品質(zhì)量的主要問(wèn)題之一,因此像大多數(shù)商品一樣,價(jià)格過(guò)低的商品不會(huì)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(duì)溫度、濕度和空氣凈化度的要求較高。近十余年來(lái)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(chǎng)具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模,形成鮮明的中國(guó)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(chǎng)上具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)的主要因素之一。
電子式電能表運(yùn)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(guò)模擬或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量功能。由于應(yīng)用了數(shù)字技術(shù),分時(shí)計(jì)費(fèi)電能表、預(yù)付費(fèi)電能表、多用戶電能表、多功能電能表紛紛登場(chǎng),進(jìn)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(chǎng)條件優(yōu)越的原因,形成價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)力。
目前從總體來(lái)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(shì)。
2.按測(cè)量電能的準(zhǔn)確度等級(jí)劃分,一般有1級(jí)和2級(jí)表:1級(jí)表示電能表的誤差不超過(guò)±1%;2級(jí)表示電能表的誤差不超過(guò)±2%
3.按附加功能劃分,有多費(fèi)率電能表、預(yù)付費(fèi)電能表、多用戶電能表、多功能電能表、載波電能表等。多費(fèi)率電能表或稱分時(shí)電能表、復(fù)費(fèi)率表,俗稱峰谷表,是近年來(lái)為適應(yīng)峰谷分時(shí)電價(jià)的需要而提供的一種計(jì)量手段。它可按預(yù)定的峰、谷、平時(shí)段的劃分,分別計(jì)量高峰、低谷、平段的用電量,從而對(duì)不同時(shí)段的用電量采用不同的電價(jià),發(fā)揮電價(jià)的調(diào)節(jié)作用,鼓勵(lì)用電客戶調(diào)整用電負(fù)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(jī)電式電能表;預(yù)付費(fèi)電能表俗稱卡表,用IC卡預(yù)購(gòu)電,將IC卡插入表中可控制按費(fèi)用電,防止拖欠電費(fèi),屬電子式或機(jī)電式電能表;多用戶電能表一只表可供多個(gè)用戶使用,對(duì)每個(gè)用戶獨(dú)立計(jì)費(fèi),因此可達(dá)到節(jié)省資源,并便于管理的目的,還利于遠(yuǎn)程自動(dòng)集中抄表,屬電子式電能表;多功能電能表集多項(xiàng)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(yuǎn)程自動(dòng)集中抄表,屬電子式電能表。
7 使用
使用電能表時(shí)要注意,在低電壓(不超過(guò)500伏)和小電流(幾十安)的情況下,電能表可直接接入電路進(jìn)行測(cè)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(duì)于直接接入線路的電能表,要根據(jù)負(fù)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(fù)載的電壓或電流。另外,負(fù)載的用電量要在電能表額定值的10%以上,否則計(jì)量不準(zhǔn)。甚至有時(shí)根本帶不動(dòng)鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)。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(dāng)前電力行業(yè)電能計(jì)量?jī)x表的主要方案一般都是基于半導(dǎo)體技術(shù)而實(shí)現(xiàn)精確計(jì)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(hào)進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換,然后利用高速微處理器對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析、處理和數(shù)據(jù)再加工、分揀,從而產(chǎn)生各種計(jì)量數(shù)據(jù);最后利用各種通訊接口、人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)與各種設(shè)備進(jìn)行對(duì)接。
電能表是采樣技術(shù)、微處理技術(shù)、設(shè)計(jì)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)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(jì)的理解和應(yīng)用技巧,實(shí)現(xiàn)電能表的各項(xiàng)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(dāng)前各種計(jì)量的要求,如有功計(jì)量、無(wú)功計(jì)量、需量計(jì)算,電網(wǎng)質(zhì)量檢測(cè)、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(jìn)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(guò)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(lái)越高的信息化管理要求。產(chǎn)品技術(shù)上綜合了當(dāng)前成熟的電能表計(jì)量功能、電磁測(cè)量技術(shù)、DSP數(shù)據(jù)處理技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)、無(wú)線遠(yuǎn)傳技術(shù)、低壓電力線載波通訊技術(shù)、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)軟件平臺(tái)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(guó)內(nèi)外廠商目前的技術(shù)水平基本處在同一水平上,與國(guó)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(guó)際上已經(jīng)處于快速發(fā)展階段,屬于朝陽(yáng)行業(yè),全球包括發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體和發(fā)展中國(guó)家均在進(jìn)行電能表的更新?lián)Q代,以適應(yīng)當(dāng)前整個(gè)世界形勢(shì)的變化。一是全球性的節(jié)能減排要求,必須進(jìn)行能量的精確計(jì)量,促進(jìn)各用電主體根據(jù)能量的變化進(jìn)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(guò)智能電能表作為電網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn),可以快速有效地了解電力用戶、變電站等計(jì)量測(cè)量點(diǎn)的用電實(shí)時(shí)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(fù)荷的增大,相關(guān)的用電設(shè)備要求使用三相供電。同時(shí)利用三相供電可以提高負(fù)荷平衡率、降低電力線損。目前發(fā)達(dá)國(guó)家居民用電大部分已經(jīng)采用三相供電,國(guó)內(nèi)如寧波等沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)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(kuò)展到居民用電領(lǐng)域。因此三相計(jì)量電能表的需求將越來(lái)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(jìn)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(shí)現(xiàn)對(duì)用電用戶的“全覆蓋、全采集、全費(fèi)控”,將促進(jìn)用電信息采集系統(tǒng)產(chǎn)品技術(shù)的提升。
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