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電子電度表帶來(lái)電力計(jì)量應(yīng)用的變革 電度表技術(shù)指標(biāo)

時(shí)間:2020-07-29    來(lái)源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
與傳統(tǒng)的機(jī)械電度表相比,電子電度表能實(shí)現(xiàn)記錄用電時(shí)間、預(yù)付費(fèi)、自動(dòng)讀表三種重要的功能,而且具有精度高、低功耗、低功率因素檢測(cè)和精確的有功功率測(cè)量和防亂接行為檢測(cè)等功能特性。通過(guò)本文,你可以進(jìn)一步深入了解電子電度表如何實(shí)現(xiàn)這些功能特性,以及基于單片模擬前端芯片MCP3905/6和閃存微控制器PIC18F8490的電子電度表設(shè)計(jì)方案。

配電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)由兩個(gè)同等重要的部分構(gòu)成:網(wǎng)絡(luò)的物理布線;測(cè)量用電量的電度表系統(tǒng)。電子電度表已經(jīng)成為那些新用戶增長(zhǎng)快速的地區(qū)的自然選擇,由于這些地區(qū)沒(méi)有沿用下來(lái)的機(jī)械式電度表,為充分利用電子方案所具備的新功能優(yōu)勢(shì)提供了理想的環(huán)境。

電子電度表的靈活性允許實(shí)現(xiàn)過(guò)去機(jī)械式電度表所做不到的三項(xiàng)重要的計(jì)費(fèi)功能,即記錄用電時(shí)間、預(yù)付費(fèi)、自動(dòng)讀表。

記錄用電時(shí)間技術(shù)的基礎(chǔ)是電度表具備記錄每天不同時(shí)間段的能耗,并針對(duì)每個(gè)時(shí)段采用不同費(fèi)率的功能。這種功能是電力公司的重要工具,因?yàn)樗兄诠膭?lì)用戶每天合理地使用電力、平衡能耗并降低用電高峰,從而優(yōu)化整個(gè)電網(wǎng)的使用。

預(yù)付費(fèi)技術(shù)要求電度表實(shí)際控制供電,只要證明客戶提供的付款(通過(guò)磁卡、智能卡和其它技術(shù))嚴(yán)格達(dá)到授信額度的要求。顯然,電力公司因免去了現(xiàn)金的征收成本而獲益匪淺。

為了執(zhí)行記錄用電時(shí)間和/或預(yù)付費(fèi)功能,電子電度表采用時(shí)鐘和日歷精確地跟蹤用電時(shí)間,如一天的每一個(gè)小時(shí)和一周的每一天(周末通常都不是用電高峰期)。

自動(dòng)讀表(AMR)技術(shù)指的是電度表利用專用線路和/或現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施將讀數(shù)傳送到全自動(dòng)計(jì)費(fèi)和通信中心的技術(shù)。目前,在各地區(qū)實(shí)現(xiàn)AMR的技術(shù)有如下幾種,包括:短距離RF應(yīng)用,ZigBee協(xié)議開(kāi)始成為重要的競(jìng)爭(zhēng)技術(shù);長(zhǎng)距離RF應(yīng)用,例如接入現(xiàn)有的蜂窩電話網(wǎng)絡(luò);數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的電話線;電力線載波(PLC),利用配電網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)短到中距離數(shù)據(jù)通信。

更常見(jiàn)的情況是采用部分自動(dòng)采集系統(tǒng),因?yàn)檫@種方法提供了成本和可靠性的更佳折衷。在發(fā)展中地區(qū)尤其如此,那里在安裝電度表時(shí)還沒(méi)有完整的通信基礎(chǔ)設(shè)施,勞動(dòng)力可能仍然相對(duì)便宜。電力公司不需要電度表直接與計(jì)費(fèi)中心通信,在同一建筑中一個(gè)或多個(gè)電度表的讀數(shù)被采集到一個(gè)點(diǎn),在那里由工作人員通過(guò)連接電子讀表設(shè)備來(lái)讀取。電度表和電子讀表設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸可靠(優(yōu)于手工抄表),速度、精度和整個(gè)抄表過(guò)程的總效率提高,這就證明采用AMR技術(shù)的可行性,即使采用這種方法有可能一次僅抄取一只電度表的讀數(shù)。部分自動(dòng)采集方案通常采用下列技術(shù)之一來(lái)實(shí)現(xiàn)與讀表設(shè)備之間的連接:串行端口(RS-485)用于聯(lián)網(wǎng)一個(gè)位置(如大樓)內(nèi)的所有電度表;紅外連接用于實(shí)現(xiàn)到實(shí)際讀表設(shè)備的連接,通常通過(guò)電度表面板。

目前,在中國(guó)紅外連接應(yīng)用已經(jīng)被編撰到針對(duì)電度表的專用DL/T645規(guī)范之中的情況,它定義的紅外協(xié)議物理層與其它常見(jiàn)的紅外應(yīng)用有很大差異。

其它重要的功能特性

提高精度:電子電度表可以輕松地達(dá)到0.2%的精度,而機(jī)械電度表的典型精度是2%。因此,一個(gè)單一的電子硬件平臺(tái)能滿足大量電度表應(yīng)用的需求,能提高產(chǎn)量并降低成本。

專用的32kHz振蕩器和定時(shí)器用于RTCC應(yīng)用。

低功耗:電力行業(yè)通常接受耗電量較多為2W的電度表方案。顯然,即使如此少的耗電量,當(dāng)安裝量達(dá)到數(shù)百萬(wàn)只時(shí),仍會(huì)導(dǎo)致巨大的電力成本。

低功率因素檢測(cè)和精確的有功功率測(cè)量:近年來(lái),電機(jī)、公路照明和其它低功率因素應(yīng)用的耗能比例增幅巨大(據(jù)稱僅電機(jī)就占平均負(fù)載的40%),由于無(wú)功功率成分(未測(cè)量)浪費(fèi)了寶貴的電能,給電力設(shè)施帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。

防亂接行為檢測(cè):反接電度表實(shí)施盜電在某些地區(qū)可能相當(dāng)猖獗,因此現(xiàn)在的電度表都專門(mén)設(shè)計(jì)了識(shí)別盜電的功能,例如:負(fù)載接地-檢測(cè)回路電流(和不平衡負(fù)載);電流路徑逆轉(zhuǎn)-檢測(cè)改接電度表的企圖;永久磁鐵線圈飽和-利用分路和不同通道上的線圈并比較結(jié)果;主電壓斷開(kāi)-能檢測(cè)到主電壓斷開(kāi),還能提供次電壓源。

電子電度表便于檢測(cè)

為了滿足電力行業(yè)的需要,并幫助設(shè)計(jì)先進(jìn)的電子電度表,一些半導(dǎo)體制造商已經(jīng)開(kāi)發(fā)了更為新穎、簡(jiǎn)單和靈活的解決方案。這些方案中的第一個(gè)配套電路就是將執(zhí)行電壓和電流乘積需要的所有模擬功能集成到單片模擬前端(AFE)之中,例如Microchip技術(shù)公司的MCP3905/6器件,這種電度表AFE的功能包括:

兩個(gè)16位delta-sigmaA/D轉(zhuǎn)換器提供高達(dá)1000:1的動(dòng)態(tài)范圍(在MCP3906中)和0.1%的典型精度;

提供極小的28引腳SSOP封裝,當(dāng)工作在-40到+85℃溫度范圍內(nèi)時(shí),它僅僅消耗5mA的典型電流(功耗的典型值是25mW或僅僅是2W預(yù)算的一小部分),參考熱漂移僅僅為15ppm/℃;

可編程增益放大器與電流感應(yīng)通道的高靈敏度相結(jié)合,允許使用很低的分路電阻值(低于200μΩ);

當(dāng)檢測(cè)到負(fù)功率的情況(線路反接)時(shí),提供反接自動(dòng)報(bào)警。

MCP3905/6只要幾個(gè)外部元件就能實(shí)現(xiàn)完整和廉價(jià)的單相電度表設(shè)計(jì)。而如果將其與先進(jìn)的閃存微控制器如PIC18F8490配合使用,則可增強(qiáng)性能。

PIC18系列高性能8位微控制器有100多個(gè)基于閃存技術(shù)的型號(hào),配備了對(duì)電度表應(yīng)用至關(guān)重要的各種功能和外設(shè),以PIC18F8490為例,可用的功能包括:

直接與MCP3905/6AFE(具有調(diào)頻有功功率輸出)接口的輸入捕獲和比較邏輯;

片上LCD顯示驅(qū)動(dòng)器,允許對(duì)復(fù)雜LCD顯示(高達(dá)192段顯示)實(shí)現(xiàn)低功耗和廉價(jià)的控制;

16KB增強(qiáng)型閃存程序存儲(chǔ)器,允許在線(生產(chǎn))編程和校準(zhǔn)及方便的現(xiàn)場(chǎng)固件升級(jí);

靈活的編碼保護(hù)機(jī)制,為實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)和AMR應(yīng)用所使用的密碼提供必要的安全措施;

用于功率管理的納瓦技術(shù),允許電度表以非常低的功耗工作,以維持電度表的使用壽命,并在執(zhí)行AMR和記費(fèi)功能時(shí)維持高性能;

片上低功耗32kHz振蕩器用做實(shí)時(shí)鐘和日歷,以支持“用電時(shí)間”和其它先進(jìn)的計(jì)費(fèi)功能;

靈活的異步串行端口,能夠支持RS485及DL/T645紅外自動(dòng)電度表讀表應(yīng)用;

靈活的同步串行端口,支持連接到外部使用I2C和/或SPI協(xié)議的非易失性存儲(chǔ)器件(串行EEPROM);

片上10位A/D轉(zhuǎn)換器,支持防反接功能和/或溫度感應(yīng)功能;

斷電檢測(cè)和低壓檢測(cè)電路,提高魯棒性并增加防反接功能。
電度表的型號(hào)含義

  電度表型號(hào)是用字母和數(shù)字的排列來(lái)表示的,內(nèi)容如下:類別代號(hào)+組別代號(hào)+設(shè)計(jì)序號(hào)+派生號(hào)。

  如我們常用的家用單相電度表:DD862-4型、DDS97l型、DDSY97l型等。

  1、類別代號(hào):D--電度表

  2、組別代號(hào)

  表示相線:D--單相;S--三相三線;T--三相四線。

  表示用途的分類:D--多功能;S--式;X--無(wú)功;Y--預(yù)付費(fèi);F--復(fù)費(fèi)率。

  3、設(shè)計(jì)序號(hào)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。

  每個(gè)制造廠的設(shè)計(jì)序號(hào)不同,如希麥特設(shè)計(jì)生產(chǎn)的電度表產(chǎn)品備案的序列號(hào)為971,正泰公司的為666等。

  綜合上面幾點(diǎn):

  DD--表示單相電度表:如DD971型DD862型

  DS--表示三相三線有功電度表:如DS862,DS97l型

  DT--表示三相四線有功電度表:如DT862、DT971型

  DX--表示無(wú)功電度表:如DX97l、DX864型

  DDS--表示單相電子式電度表:如DDS97l型

  D丅S--表示三相四線電子式有功電度表:如DTS97l型

  DDSY--表示單相電子式預(yù)付費(fèi)電度表:如DDSY97l型

  DTSF--表示三相四線電子式復(fù)費(fèi)率有功電度表:如DTSF97l型

  DSSD--表示三相三線多功能電度表:如DSSD97l型

  4、基本電流和額定最大電流

  基本電流是確定電度表有關(guān)特性的電流值,額定最大電流是儀表能滿足其制造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的準(zhǔn)確度的最大電流值。

  如5(20)A即表示電度表的基本電流為5A,額定最大電流為20A,對(duì)于三相電度表還應(yīng)在前面乘以相數(shù),如3x5(20)A。

  5、參比電壓

  指的是確定電度表有關(guān)特性的電壓值

  對(duì)于三相三線電度表以相數(shù)乘以線電壓表示,如3x380V。

  對(duì)于三相四線電度表則以相數(shù)乘以相電壓或線電壓表示,如3x220/380V。

  對(duì)于單相電度表則以電壓線路接線端上的電壓表示,如220V。

標(biāo)簽: 電度表
電度表 電度表的型號(hào)含義_電度表



    電能表是用來(lái)測(cè)量電能的儀表,指測(cè)量各種電學(xué)量的儀表。常見(jiàn)的故障問(wèn)題小編總結(jié)了一下幾點(diǎn):

    一、總表與分表對(duì)不上
    1.問(wèn)題的表現(xiàn)
    一宿舍小區(qū),發(fā)現(xiàn)其總表所累計(jì)的電量與其所帶的幾塊分表所累計(jì)的電量之和對(duì)不上,并且相差很大。
    2.分析與處理
    此表為三相四線表,它所累計(jì)的電量應(yīng)該是它本身所帶的幾塊分表所累計(jì)的電量之和,所以它是收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)。
    但在正常的負(fù)荷下,突然發(fā)現(xiàn)此表所累計(jì)的電量下降,與往常所累計(jì)的數(shù)據(jù)相差很大。從表的外觀上看未發(fā)現(xiàn)異常,表盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)和計(jì)度器工作均正常。隨后檢查表尾接線是否有虛接現(xiàn)象,也未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象,接線方式正確。但在活動(dòng)表尾的其中一條線時(shí)(B相電壓線),發(fā)現(xiàn)此線有一段很軟(該線采用的均是單股塑料硬線),懷疑內(nèi)部金屬部分已斷開(kāi)。經(jīng)仔細(xì)檢查確認(rèn)此相電路已斷路。
    這樣一來(lái),此表所累計(jì)的電量就會(huì)丟失為正常時(shí)累計(jì)電量的1/3。當(dāng)B相電壓回路斷路,此表所累計(jì)的電量?jī)H為A相和B相的功率之和。由于B相斷開(kāi)的是此表的電壓回路而不是電流回路,所以均不影響各分表以及各用戶所帶的負(fù)載正常使用。
    根據(jù)以上的分析表明,此故障的出現(xiàn)是很不正常的。因?yàn)榭偙肀砦菜拥木€均是單股塑料硬線,并且金屬部分較粗,一般從內(nèi)部是不容易斷開(kāi)的。因此,經(jīng)多方面的調(diào)查和了解,充分證明了此故障的確是人為造成。由于表尾蓋都用鉗封已封好無(wú)法拆開(kāi),只好用鉗子將內(nèi)部金屬折斷,但絕緣外皮完好如初,很難被人們發(fā)現(xiàn),從而達(dá)到竊電的目的。此問(wèn)題已交有關(guān)部門(mén)進(jìn)行處理。
    二、現(xiàn)場(chǎng)電能表的測(cè)量數(shù)據(jù)的正確選擇
    近年來(lái)人們?cè)絹?lái)越關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)電流、電壓、相位、功率以及電能表的高準(zhǔn)確度測(cè)量。為了達(dá)到這一目的,往往需要通過(guò)反復(fù)拆、接線將高準(zhǔn)確度測(cè)量?jī)x器的電流互感器串入電路,這既不安全又費(fèi)時(shí)間。同時(shí)隨著測(cè)試的次數(shù)不斷增加,將會(huì)導(dǎo)致接線盒的接線螺絲滑扣,造成接觸不良甚至使電流回路開(kāi)路,引起事故的發(fā)生。但現(xiàn)有的鉗形電流互感器由于要開(kāi)口,這樣將會(huì)使導(dǎo)磁系數(shù)大大降低,同時(shí)它和位置相關(guān)性也很大,極大地限制了測(cè)量準(zhǔn)確度的提高,使測(cè)出的數(shù)據(jù)產(chǎn)生了可疑性。為了解決這一問(wèn)題并充分利用現(xiàn)有的測(cè)量?jī)x器,其方法是首先在測(cè)量前弄清鉗形電流互感器本身所產(chǎn)生的附加誤差,然后將現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)出的數(shù)據(jù)減去它本身的附加誤差即為實(shí)際所測(cè)的結(jié)果。
    一般現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)儀在周期校驗(yàn)時(shí)分兩步進(jìn)行。一是將校驗(yàn)儀的電壓和電流的輸入端與校驗(yàn)裝置的電壓和電流輸出端通過(guò)導(dǎo)線分別連接好,然后測(cè)出一組數(shù)據(jù)。二是再用鉗形電流互感器的接線方式,在相同的負(fù)荷點(diǎn)的條件下,測(cè)出第二組數(shù)據(jù),最后用第二組數(shù)據(jù)減去第一組數(shù)據(jù)即為電流夾鉗的附加誤差。
    這樣一來(lái),此問(wèn)題基本得到解決,同時(shí)使現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作效率大大提高。以前在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)表計(jì)時(shí),出現(xiàn)誤差偏大甚至超差,計(jì)量測(cè)試人員就盲目下結(jié)論,認(rèn)為此表不合格或性能不好,其實(shí)不然,這些測(cè)試數(shù)據(jù)很可能與測(cè)試方法和處理方法不妥有關(guān)系,這一點(diǎn)切莫忘記。
    三、電能表的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)
    一般電能表的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)均是由于機(jī)械故障導(dǎo)致的。如:
    1.當(dāng)電能表的上、下軸承因缺油而使摩擦力矩增大,有時(shí)還伴有吱吱的摩擦振動(dòng)響聲,使電能表的轉(zhuǎn)速變慢。
    處理方法:將表殼打開(kāi),在上、下軸承中加一點(diǎn)表油,問(wèn)題即可得到解決。如果上下軸承已損壞或軸尖磨損嚴(yán)重,可換新的器件。
    2.由于電能表長(zhǎng)期使用或由于制動(dòng)磁鐵質(zhì)量不好,導(dǎo)致失磁現(xiàn)象,使制動(dòng)力矩減小,表盤(pán)轉(zhuǎn)速變快。處理方法:將制動(dòng)磁鐵充磁或更換磁鐵。
    3.當(dāng)磁鐵間有雜物或鐵渣時(shí),會(huì)使表盤(pán)轉(zhuǎn)速時(shí)快時(shí)慢。處理方法:清理雜物并對(duì)不平的表盤(pán)進(jìn)行校正。
    上述現(xiàn)象都是造成電能表轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的主要原因,但這也不能一概而論。電能表的轉(zhuǎn)速不僅和以上所述原因有關(guān),同時(shí)還和它所帶的負(fù)荷性質(zhì)有關(guān)。以三相三線電能表為例,當(dāng)它的負(fù)荷為純阻性時(shí)(即功率因數(shù)為1.0,Φ角為0°時(shí)),它的兩組元件都會(huì)在轉(zhuǎn)盤(pán)上產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。它的功率計(jì)算公式為:PZ=UABIAcos(Φ+30°)+UCBICcos(Φ-30°)[式中:PZ為總功率;Φ為相電壓與相電流之間的夾角;(Φ+30°)和(Φ-30°)均為線電壓與相電流之間的夾角]。
    當(dāng)負(fù)載為感性或容性時(shí)(功率因數(shù)為0.5,Φ角為60°時(shí)),在兩組元件中的其中一組功率為零,這樣它的總功率就為原來(lái)總功率的一半,當(dāng)然轉(zhuǎn)速就比負(fù)荷為純阻性時(shí)的轉(zhuǎn)速慢。由于線路的負(fù)荷有時(shí)在不斷地變化,因此,電能表的轉(zhuǎn)速也就隨之變化,但這是正?,F(xiàn)象。
    四、兩表交替使用,造成電量丟失
    1.問(wèn)題的表現(xiàn)
    據(jù)某單位宿舍電工反映,某用戶根據(jù)他的實(shí)際負(fù)荷及平常用電量來(lái)判斷,該戶電表所累計(jì)的用電量突然下降,經(jīng)檢查也未發(fā)現(xiàn)異?,F(xiàn)象。
    2.分析與處理
    根據(jù)以上所述,有關(guān)人員決定到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行觀察和分析。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,有關(guān)計(jì)量人員來(lái)到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)此表進(jìn)行觀察,表箱沒(méi)有被鎖,觀察中突然發(fā)現(xiàn)此表的表底數(shù)以及編號(hào)和原始記錄都對(duì)不上,表的外殼雖然有鉛封但表尾蓋卻沒(méi)鉛封。根據(jù)這一系列情況判斷,可能是用戶已將表更換。為了證明此用戶是否有竊電行為,決定到抄表日再來(lái)一趟。果然到了抄表日此表又換了新面目,無(wú)論是表底數(shù)還是編號(hào)都與原始記錄對(duì)上了。無(wú)疑此戶是利用了兩表交替使用進(jìn)行竊電活動(dòng)。即上半月用新表,下半月用原始表(月底為抄表日)。這樣一來(lái),原始表所累計(jì)的電量?jī)H為正常累計(jì)電量的1/2。







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