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电子电度表带来电力计量应用的变革 电度表技术指标

时间:2020-07-29    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
与传统的机械电度表相比,电子电度表能实现记录用电时间、预付费、自动读表三种重要的功能,而且具有精度高、低功耗、低功率因素检测和精确的有功功率测量和防乱接行为检测等功能特性。通过本文,你可以进一步深入了解电子电度表如何实现这些功能特性,以及基于单片模拟前端芯片MCP3905/6和闪存微控制器PIC18F8490的电子电度表设计方案。

配电网络的设计由两个同等重要的部分构成:网络的物理布线;测量用电量的电度表系统。电子电度表已经成为那些新用户增长快速的地区的自然选择,由于这些地区没有沿用下来的机械式电度表,为充分利用电子方案所具备的新功能优势提供了理想的环境。

电子电度表的灵活性允许实现过去机械式电度表所做不到的三项重要的计费功能,即记录用电时间、预付费、自动读表。

记录用电时间技术的基础是电度表具备记录每天不同时间段的能耗,并针对每个时段采用不同费率的功能。这种功能是电力公司的重要工具,因为它有助于鼓励用户每天合理地使用电力、平衡能耗并降低用电高峰,从而优化整个电网的使用。

预付费技术要求电度表实际控制供电,只要证明客户提供的付款(通过磁卡、智能卡和其它技术)严格达到授信额度的要求。显然,电力公司因免去了现金的征收成本而获益匪浅。

为了执行记录用电时间和/或预付费功能,电子电度表采用时钟和日历精确地跟踪用电时间,如一天的每一个小时和一周的每一天(周末通常都不是用电高峰期)。

自动读表(AMR)技术指的是电度表利用专用线路和/或现有的网络基础设施将读数传送到全自动计费和通信中心的技术。目前,在各地区实现AMR的技术有如下几种,包括:短距离RF应用,ZigBee协议开始成为重要的竞争技术;长距离RF应用,例如接入现有的蜂窝电话网络;数据调制解调器,通过标准的电话线;电力线载波(PLC),利用配电网络实现短到中距离数据通信。

更常见的情况是采用部分自动采集系统,因为这种方法提供了成本和可靠性的更佳折衷。在发展中地区尤其如此,那里在安装电度表时还没有完整的通信基础设施,劳动力可能仍然相对便宜。电力公司不需要电度表直接与计费中心通信,在同一建筑中一个或多个电度表的读数被采集到一个点,在那里由工作人员通过连接电子读表设备来读取。电度表和电子读表设备之间的数据传输可靠(优于手工抄表),速度、精度和整个抄表过程的总效率提高,这就证明采用AMR技术的可行性,即使采用这种方法有可能一次仅抄取一只电度表的读数。部分自动采集方案通常采用下列技术之一来实现与读表设备之间的连接:串行端口(RS-485)用于联网一个位置(如大楼)内的所有电度表;红外连接用于实现到实际读表设备的连接,通常通过电度表面板。

目前,在中国红外连接应用已经被编撰到针对电度表的专用DL/T645规范之中的情况,它定义的红外协议物理层与其它常见的红外应用有很大差异。

其它重要的功能特性

提高精度:电子电度表可以轻松地达到0.2%的精度,而机械电度表的典型精度是2%。因此,一个单一的电子硬件平台能满足大量电度表应用的需求,能提高产量并降低成本。

专用的32kHz振荡器和定时器用于RTCC应用。

低功耗:电力行业通常接受耗电量较多为2W的电度表方案。显然,即使如此少的耗电量,当安装量达到数百万只时,仍会导致巨大的电力成本。

低功率因素检测和精确的有功功率测量:近年来,电机、公路照明和其它低功率因素应用的耗能比例增幅巨大(据称仅电机就占平均负载的40%),由于无功功率成分(未测量)浪费了宝贵的电能,给电力设施带来了沉重的负担。

防乱接行为检测:反接电度表实施盗电在某些地区可能相当猖獗,因此现在的电度表都专门设计了识别盗电的功能,例如:负载接地-检测回路电流(和不平衡负载);电流路径逆转-检测改接电度表的企图;永久磁铁线圈饱和-利用分路和不同通道上的线圈并比较结果;主电压断开-能检测到主电压断开,还能提供次电压源。

电子电度表便于检测

为了满足电力行业的需要,并帮助设计先进的电子电度表,一些半导体制造商已经开发了更为新颖、简单和灵活的解决方案。这些方案中的第一个配套电路就是将执行电压和电流乘积需要的所有模拟功能集成到单片模拟前端(AFE)之中,例如Microchip技术公司的MCP3905/6器件,这种电度表AFE的功能包括:

两个16位delta-sigmaA/D转换器提供高达1000:1的动态范围(在MCP3906中)和0.1%的典型精度;

提供极小的28引脚SSOP封装,当工作在-40到+85℃温度范围内时,它仅仅消耗5mA的典型电流(功耗的典型值是25mW或仅仅是2W预算的一小部分),参考热漂移仅仅为15ppm/℃;

可编程增益放大器与电流感应通道的高灵敏度相结合,允许使用很低的分路电阻值(低于200μΩ);

当检测到负功率的情况(线路反接)时,提供反接自动报警。

MCP3905/6只要几个外部元件就能实现完整和廉价的单相电度表设计。而如果将其与先进的闪存微控制器如PIC18F8490配合使用,则可增强性能。

PIC18系列高性能8位微控制器有100多个基于闪存技术的型号,配备了对电度表应用至关重要的各种功能和外设,以PIC18F8490为例,可用的功能包括:

直接与MCP3905/6AFE(具有调频有功功率输出)接口的输入捕获和比较逻辑;

片上LCD显示驱动器,允许对复杂LCD显示(高达192段显示)实现低功耗和廉价的控制;

16KB增强型闪存程序存储器,允许在线(生产)编程和校准及方便的现场固件升级;

灵活的编码保护机制,为实现计费和AMR应用所使用的密码提供必要的安全措施;

用于功率管理的纳瓦技术,允许电度表以非常低的功耗工作,以维持电度表的使用寿命,并在执行AMR和记费功能时维持高性能;

片上低功耗32kHz振荡器用做实时钟和日历,以支持“用电时间”和其它先进的计费功能;

灵活的异步串行端口,能够支持RS485及DL/T645红外自动电度表读表应用;

灵活的同步串行端口,支持连接到外部使用I2C和/或SPI协议的非易失性存储器件(串行EEPROM);

片上10位A/D转换器,支持防反接功能和/或温度感应功能;

断电检测和低压检测电路,提高鲁棒性并增加防反接功能。
电度表的型号含义

  电度表型号是用字母和数字的排列来表示的,内容如下:类别代号+组别代号+设计序号+派生号。

  如我们常用的家用单相电度表:DD862-4型、DDS97l型、DDSY97l型等。

  1、类别代号:D--电度表

  2、组别代号

  表示相线:D--单相;S--三相三线;T--三相四线。

  表示用途的分类:D--多功能;S--式;X--无功;Y--预付费;F--复费率。

  3、设计序号用阿拉伯数字表示。

  每个制造厂的设计序号不同,如希麦特设计生产的电度表产品备案的序列号为971,正泰公司的为666等。

  综合上面几点:

  DD--表示单相电度表:如DD971型DD862型

  DS--表示三相三线有功电度表:如DS862,DS97l型

  DT--表示三相四线有功电度表:如DT862、DT971型

  DX--表示无功电度表:如DX97l、DX864型

  DDS--表示单相电子式电度表:如DDS97l型

  D丅S--表示三相四线电子式有功电度表:如DTS97l型

  DDSY--表示单相电子式预付费电度表:如DDSY97l型

  DTSF--表示三相四线电子式复费率有功电度表:如DTSF97l型

  DSSD--表示三相三线多功能电度表:如DSSD97l型

  4、基本电流和额定最大电流

  基本电流是确定电度表有关特性的电流值,额定最大电流是仪表能满足其制造标准规定的准确度的最大电流值。

  如5(20)A即表示电度表的基本电流为5A,额定最大电流为20A,对于三相电度表还应在前面乘以相数,如3x5(20)A。

  5、参比电压

  指的是确定电度表有关特性的电压值

  对于三相三线电度表以相数乘以线电压表示,如3x380V。

  对于三相四线电度表则以相数乘以相电压或线电压表示,如3x220/380V。

  对于单相电度表则以电压线路接线端上的电压表示,如220V。

标签: 电度表
电度表 电度表的型号含义_电度表



    电能表是用来测量电能的仪表,指测量各种电学量的仪表。常见的故障问题小编总结了一下几点:

    一、总表与分表对不上
    1.问题的表现
    一宿舍小区,发现其总表所累计的电量与其所带的几块分表所累计的电量之和对不上,并且相差很大。
    2.分析与处理
    此表为三相四线表,它所累计的电量应该是它本身所带的几块分表所累计的电量之和,所以它是收费标准的依据。
    但在正常的负荷下,突然发现此表所累计的电量下降,与往常所累计的数据相差很大。从表的外观上看未发现异常,表盘的转动和计度器工作均正常。随后检查表尾接线是否有虚接现象,也未发现异常现象,接线方式正确。但在活动表尾的其中一条线时(B相电压线),发现此线有一段很软(该线采用的均是单股塑料硬线),怀疑内部金属部分已断开。经仔细检查确认此相电路已断路。
    这样一来,此表所累计的电量就会丢失为正常时累计电量的1/3。当B相电压回路断路,此表所累计的电量仅为A相和B相的功率之和。由于B相断开的是此表的电压回路而不是电流回路,所以均不影响各分表以及各用户所带的负载正常使用。
    根据以上的分析表明,此故障的出现是很不正常的。因为总表表尾所接的线均是单股塑料硬线,并且金属部分较粗,一般从内部是不容易断开的。因此,经多方面的调查和了解,充分证明了此故障的确是人为造成。由于表尾盖都用钳封已封好无法拆开,只好用钳子将内部金属折断,但绝缘外皮完好如初,很难被人们发现,从而达到窃电的目的。此问题已交有关部门进行处理。
    二、现场电能表的测量数据的正确选择
    近年来人们越来越关注现场电流、电压、相位、功率以及电能表的高准确度测量。为了达到这一目的,往往需要通过反复拆、接线将高准确度测量仪器的电流互感器串入电路,这既不安全又费时间。同时随着测试的次数不断增加,将会导致接线盒的接线螺丝滑扣,造成接触不良甚至使电流回路开路,引起事故的发生。但现有的钳形电流互感器由于要开口,这样将会使导磁系数大大降低,同时它和位置相关性也很大,极大地限制了测量准确度的提高,使测出的数据产生了可疑性。为了解决这一问题并充分利用现有的测量仪器,其方法是首先在测量前弄清钳形电流互感器本身所产生的附加误差,然后将现场所测出的数据减去它本身的附加误差即为实际所测的结果。
    一般现场校验仪在周期校验时分两步进行。一是将校验仪的电压和电流的输入端与校验装置的电压和电流输出端通过导线分别连接好,然后测出一组数据。二是再用钳形电流互感器的接线方式,在相同的负荷点的条件下,测出第二组数据,最后用第二组数据减去第一组数据即为电流夹钳的附加误差。
    这样一来,此问题基本得到解决,同时使现场测试工作效率大大提高。以前在测试现场表计时,出现误差偏大甚至超差,计量测试人员就盲目下结论,认为此表不合格或性能不好,其实不然,这些测试数据很可能与测试方法和处理方法不妥有关系,这一点切莫忘记。
    三、电能表的转速不稳
    一般电能表的转速不稳均是由于机械故障导致的。如:
    1.当电能表的上、下轴承因缺油而使摩擦力矩增大,有时还伴有吱吱的摩擦振动响声,使电能表的转速变慢。
    处理方法:将表壳打开,在上、下轴承中加一点表油,问题即可得到解决。如果上下轴承已损坏或轴尖磨损严重,可换新的器件。
    2.由于电能表长期使用或由于制动磁铁质量不好,导致失磁现象,使制动力矩减小,表盘转速变快。处理方法:将制动磁铁充磁或更换磁铁。
    3.当磁铁间有杂物或铁渣时,会使表盘转速时快时慢。处理方法:清理杂物并对不平的表盘进行校正。
    上述现象都是造成电能表转速不稳的主要原因,但这也不能一概而论。电能表的转速不仅和以上所述原因有关,同时还和它所带的负荷性质有关。以三相三线电能表为例,当它的负荷为纯阻性时(即功率因数为1.0,Φ角为0°时),它的两组元件都会在转盘上产生一个转动力矩。它的功率计算公式为:PZ=UABIAcos(Φ+30°)+UCBICcos(Φ-30°)[式中:PZ为总功率;Φ为相电压与相电流之间的夹角;(Φ+30°)和(Φ-30°)均为线电压与相电流之间的夹角]。
    当负载为感性或容性时(功率因数为0.5,Φ角为60°时),在两组元件中的其中一组功率为零,这样它的总功率就为原来总功率的一半,当然转速就比负荷为纯阻性时的转速慢。由于线路的负荷有时在不断地变化,因此,电能表的转速也就随之变化,但这是正常现象。
    四、两表交替使用,造成电量丢失
    1.问题的表现
    据某单位宿舍电工反映,某用户根据他的实际负荷及平常用电量来判断,该户电表所累计的用电量突然下降,经检查也未发现异常现象。
    2.分析与处理
    根据以上所述,有关人员决定到现场进行观察和分析。经过一段时间后,有关计量人员来到现场对此表进行观察,表箱没有被锁,观察中突然发现此表的表底数以及编号和原始记录都对不上,表的外壳虽然有铅封但表尾盖却没铅封。根据这一系列情况判断,可能是用户已将表更换。为了证明此用户是否有窃电行为,决定到抄表日再来一趟。果然到了抄表日此表又换了新面目,无论是表底数还是编号都与原始记录对上了。无疑此户是利用了两表交替使用进行窃电活动。即上半月用新表,下半月用原始表(月底为抄表日)。这样一来,原始表所累计的电量仅为正常累计电量的1/2。







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