调查结果见表1。
表1 已全部更换电子式电能表的情况
供电所 村(街道)名 更换前低压线损 更换后低压线损 城区供电所 和平街 14%~16% 11% 城区供电所 左家王庄 15%~16% 11% 探沂供电所 王夫庄 16%~17% 14% 梁邱供电所 梁邱西村 17%~18% 5%~6%
单相电子式电能表与单相感应式电能表相比,具有如下优势:
1 功耗低
根据GB/T15283-1994《0.5、1和2级交流有功电度表》国家标准规定,单相感应式电能表自身功耗不得大于2W。实际上我国单相感应式电能表大多为1.2W~1.3W,即每月耗电量为0.876~0.948kW·h,而单相电子式电能表功耗为0.4~0.5W,即每月耗电量为0.292~0.365kW·h。如按我县四到户表25万只单相表计算:
每年少可节省电量:
250000×12×(0.876-0.365)=1533000(kW·h)
每年多可节省电量:
250000×12×(0.948-0.292)=1968000(kW·h)
按四到户电价计算:0.52元/kW·h。
每年少可增收:
1533000×0.52=797160(元)
每年多可增收:1968000×0.52=1023360(元)
由此可见:更换为电子式电能表后经济效益非常可观。
在降低低压线损方面:
使用感应式电能表时:
表损为:0.876~0.948kW·h/月,平均按0.9kW·h/月计算,大部分用户月用电量在10~30kW·h之间,则表损形成的低压损耗为:3%~9%;
使用电子式电能表时:
表损为:0.292~0.365kW·h/月,平均按0.34kW·h/月计算,大部分用户月用电量在10~10kW·h之间,则表损形成的低压损耗为:1.13%~3.4%;
由此分析:全部更换为电子式电能表的村庄的低压线损下降,下降的幅度在4~9个百分点就是在情理之中,如表1所示。
2 误差曲线线性好
感应式电能表的误差曲线线性很差,特别是在轻载和过载时,误差曲线都是向负方向发展。
在轻载和过载时有一定的电量损失。而电子式电能表的误差曲线线性非常好,从轻载到过载4倍、6倍乃至10倍时,它的误差曲线基本上是一条直线。
安装前只要把电子式电能表误差值调至一定值后,在轻载至满载乃至过载情况下,电能表误差变化非常小,从而保证了电能计量的准确性。
3 防窃电功能
感应式电能表几乎没有防窃电功能,它是有方向的,只能对正方向电量正常计量。而电子式电能表,它是无方向的。即对正反方向的电量都能正确计量。所以,针对目前很多能使感应式电能表反转的窃电装置,安装电子式电能表后,就从根本上消除了这一隐患,从而达到了反窃电的目的。
4 过载能力强
由于感应式电能表存在电流自制动力矩,过载能力受到限制。目前一般能做到过载4倍的电能表,但大规模地生产过载5倍、6倍电能表尚有困难。而且从误差曲线分析,过载4倍至6倍及以上时误差曲线向负方向发展,同样存在损失电量的现象。而电子式电能表就不存在这一现象。因为它没有电流自制动力矩,例如我们公司用量多的额定电流为5A的电子式电能表可以过载到50A,而其误差曲线仍然保持平直,也就是说,即使过载10倍,其误差曲线依然良好,不会过多地损失电量。
5 启动电流小
根据GB/T15283-1994《0.5、1和2级交流有功电度表》国家标准规定,电能表(2.0级)启动电流不许大于额定电流的0.5%。实际上运行一段时间以后,感应式电能表各转动部件就会有磨损,导致摩擦力增大,启动电流可能还要大一些,这就导致了负荷电流较小时电量的损失。而电子式电能表启动电流不大于额定电流的0.2%,仅为感应式电能表的35%~40%,特别适合轻载负荷比较小的电力用户,可以大大降低因负荷电流较小而损失的电量。
6 精度高
众所周知,单相感应式电能表设计成1.0级是可能的,但从经济的角度是不合算的。所以直到目前,此类电能表都是2.0级的。而单相电子式电能表可以普遍做成1.0级的。因为对电子表而言,1.0级和2.0级生产工艺上是完全相同的,仅在误差数据控制上有些不同而已,价格也相差无几。因此,在更换电能表时应该全部换成1.0级电子式电能表,同时电能表的计量误差由±2%提高到±1%,也全面提高了单相电能计量等级。
7 体积小,重量轻,振动影响小
由于感应式电能表内部有电流线圈、电压线圈、铁芯、表架及转盘等体积大、重量大的元件,从而造成感应式电能表体积不可能很小,重量也不可能比较轻,同时在运输过程中的振动对电能表误差的影响很大。而电子式电能表内部没有这些体积大、重量大的元件,所以体积比较小、重量比较轻。一般情况下,体积为感应式电能表的1/2;重量为感应式电能表的1/3。在运输中的振动对电能表误差的影响基本可以忽略不计。
8 对安装要求不严格
单相感应式电能表对安装的要求是很严格的。
在国标和相应的技术规程中对感应式电能表的安装要求是很高的。如果安装不慎或不认真,便可能使电能表变慢或根本不走,使之无法正常计量电量。而对电子式电能表而言,就没有这些顾虑,因为电子表内部无转动部件(计数器除外),所以无论怎样放置都不会影响其正确计量电量。
从以上分析可以看出,电子式电能表有着感应式电能表无法比拟的优势。无论在用电负荷较小的农村,还是用电负荷迅速增长的城镇居民用户,电子式电能表在降低低压线损、提高经济效益、提高电能计量精度方面都起着极其重要的作用。因此,在二期网改工程的四到户低压整改过程中,把感应式电能表更换为电子式电能表是非常必要的。
电子式电能表是由电能测量机构和数据处理机构两大部分组成的。根据电能测量机构又可以分为机电脉冲式和全电子式两大类;
1.机电脉冲式电子电能表
它是一款出现较早的电能表,简称机电式电能表或脉冲电能表,它沿用了感应系测量机构,数据处理机构则由电子电路和计算机控制系统实现。在制造上只需将普通感应系电能表的机械式传动计数器换为以单片机为核心的电子计数装置即可。因而机电脉冲式电子电能表是一种电子线路与机电转换单元相结合的半电子式的电能表。
机电脉冲式电子电能表主要由感应系测量机构、光电转换器和分频器、计数器以及显示器四大部分组成。感应系测量机构的主要功能是将电能信号转变为转盘的转数;光电转换器的功能是将正比于电能的转盘转数转换为电脉冲,此脉冲数同时也正比于被测电能;分频器和计数器的主要功能是对经光电转换成的脉冲信号进行分频、计数,从而得到被测量的电能量;显示器的功能是利用电子器件显示电能表所测量的电能a和其他电参数,便于读取数据。
(机电脉冲式电能表的工作原理)
所谓分频,就是降低电能输出脉冲信号频率,使输出信号的频率分为输入信号频率的整数分之一。分频的目的,一是为了方便取出电能计量单位的位数和正常的校表习惯;二是为了考虑计数器长期计数的容量问题。
所谓计数,就是把经过分频处理的电能脉冲,通过累计脉冲个数的方式,最终以数码的形式显示电能测量的结果。
因为集成器件的工作可靠性、抗干扰能力、功率消耗、电路保安和机械尺寸均优于分立元件电路,所以分频器和计数器采用CMOS集成器件。
光电转换器是连接电能测量机构和数据处理机构的纽带。光电转换器包括光电头和光电转换电路两部分。单向脉冲电能表只有一套光电转换器,而双向脉冲电能表有两套光电转换器,具有同时计量正向电量和反向电量的功能。
2.全电子式电能表
全电子式电能表是在数字功率表的基础上发展起来的,全电子式电表与机电脉冲式电能表不一样,它的测量机构不再使用感应系的,改用乘法器完成对负荷功率的测量。由于采用了先进的电子测量技术,全电子式电能表除了兼有机电脉冲式电子电能表的多种功能外,还具有更高的准确度级别、更低的功耗、更强的过负荷能力、更快的电压和频率响应速度等优点。
其工作原理是:被测的高电压、大电流经电压变换器和电流变换器转换后送至乘法器,乘法器完成电压和电流瞬时值相乘,输出一个与一段时间内的平均功率成正比的直流电压,然后再利用U/F转换器,直流电压被转换成相应的脉冲频率,将该频率由分频器分频输出(供检定用),并通过一段时间内计数器的计数,显示出相应的电能。
以下是单相全电子(数字式)电能表和(模拟式)电能表的工作原理图:
单相全电子式(数字式)电能表工作原理图
三相有功电子电能表通常是通过两个或者三个模拟乘法器,分别将每一路有功功率运算成与该路有功功率成正比的电压信号,通过模拟加法器将两个或者三个电压信号相加获得一个和电压信号Uo,此模拟电压信号Uo与三相有功功率P成正比,模拟量Uo通过U/F转换器转换成频率脉冲输出,经计数器累积计数去驱动计度器,从而将三相三线电能数值或三相四线电能数值显示出来。
(单相全电子式(模拟式)电能表工作原理图)
以上是关于机电脉冲式电子电能和全电子式电能表说明工作详细说明,更多请查询阅读。
电子式电能表是在数字功率表的基础上发展起来的,它采用乘法器实现对功率的测量,其工作原理如图所示。被测高电压u、大电流i经电压变换器和电流变换器转换后送至乘法器M,乘法器M完成电压和电流瞬时值相乘,输出一个与—段时间内的平均功率成正比的直流电压U0,后再利用电压/频率转换器,U0被转换成相应的脉冲频率f0,即得到f0正比于平均功率,将该频率分频,并通过一段时间内计数器的计数,显示出相应的电能。
全电子式电能表的工作原理
由电子式电能表的测量原理可以看出电子计量模块从结构功能上可以分为以下三个部分:
第一部分:电压、电流输入回路,是将被测功率的电压和电流分别通过分压器和变换为适合于电子式电能表乘法器所需要的小电压送至乘法器。
第二部分:乘法器。乘法器是用来完成两个电量(如电压、电流)相乘运算的器件。由全电子式电能表工作原理可以看出,乘法器是全电子式电能表的核心,它的准确度直接影响着电能表的准确度。根据所采用乘法器的不同,可以将全电子式电能表做进—步划分。乘法器主要有模拟乘法器和数字乘法器两大类。模拟乘法器又有晶体管阵列平方乘法器、热偶乘法器、对数—反对数型乘法器、可变跨导型乘法器、双斜积分乘法器、霍尔效应乘法器、时分割乘法器等多种。数字乘法器则是以微处理器为核心,采用A/D转换器将电压和电流进行数字化相乘。
第三部分:变换器也称电压—频率转换电路。因乘法器输出的是一个模拟量(直流电压),用电压表(数字式表)测量这个电压,用功率单位(W或KW)表示的测量结果就是功率值。测量电能则需将这个电压转换成相应的脉冲数,在一段时间内所累计的脉冲数,才是要测的电能量。