电能计量结课论文

沈阳工程学院
电能计量技术结课论文
题目：电能计量装置分类及智能电能表在计量管理中的应用
姓名：王秋弟
学号：2008310109
学院：沈阳工程学院
专业班级：测控技术与仪器081 班
任课教师：雷彦华
2011年12 月1 0 日
摘要
电力的生产和其他产品的生产不同，其特点是发电厂发电、供电部门供电、用户用电这三个部门是连成一个系统，不间断地同时完成，而且是相互紧密联系缺一不可，而它们之间电量如何销售，如何经济计算，那就需要一个计量器具在三个部门之间进行测量计算出电能的数量，这个装置就是电能计量装置。

没有它，在发、供、用电三个方面就没法进行销售、买卖，所以电能计量装置在发、供用电的地位是十分重要的。

通过电能计量装置测量发电厂的发电量、厂用电量和供电量，为制定生产计划、供电计划和搞好经济核算合理计收电费等提供依据。

工农业用电部门通过电能计量装置来加强管理，考核单位产品耗电量，指定电力消耗额度，以利于开展节约用电，提高经济效益。

随着人名生活水平的不断提高，居民用电量与日俱增，电能表已成为千家万户不可缺少的电器仪表。

关键词：电能计量装置，电能表
目录
摘要....................................................................................................................................... - 1 -目录....................................................................................................................................... - 2 -电能计量装置分类............................................................................................................. - 3 -电能计量装置计量方式................................................................................................... - 3 -电表功能介绍……………………………………………………………………………..- 3 - 管理及其他…………………………………………………………………………………...- 3 - 智能电能表在计量管理中的应用..................................................................................... - 6 -1智能电网的定义及特点.............................................................................................. - 6 -2智能电能表的构成及工作原理.................................................................................. - 7 -3智能电表的特点.......................................................................................................... - 7 -4智能电表的发展方向.................................................................................................. - 7 -5智能电表应用前景...................................................................................................... - 9 -
电能计量装置分类
电能表是电力企业中使用普遍的电测仪表。

应用上分为：广大用电户使用和电业部门自身使用。

自全国主要城市(乡镇)推广普及“一户一表”及大部分农村电网经过改造后，电能表的拥有量直线上升。

电能表(以下称电表)不同于其他电测仪表，是《计量法》规定的强制检定贸易结算的计量器具。

随着我国电力事业的发展，电业部门本身的重要经济指标如发电量、供电量、售电量、线损等电能计量装置(以下称计量装置)，也日益增多。

装置分类
现行有关规程规定，运行中的计量装置按其所计量电能多少和计量对象的重要性分为5类。

Ⅰ类：月平均用电量500万kW及以上或受电变压器容量为10MVA以上的高压计费用户；200MW及以上的发电机(发电量)、跨省(市)高压电网经营企业之间的互馈电量交换点，省级电网经营与市(县)供电企业的供电关口计电量点的计量装置。

Ⅱ类：月平均用电量100万kW及以上或受电变压器容量为2MVA及以上高压计费用户，100MW及以上发电机(发电量)供电企业之间的电量交换点的计量装置。

Ⅲ类：月平均用电量10万kW及以上或受电变压器容量315kVA及以上计费用户，100MW以上发电机(发电量)、发电厂(大型变电所)厂用电、所用电和供电企业内部用于承包考核的计量点，考核有功电量平衡的100kV及以上的送电线路计量装置。

Ⅳ类：用电负荷容量为315kVA以下的计费用户，发供电企业内部经济指标分析，考核用的计量装置。

Ⅴ类：单相供电的电力用户计费用的计量装置(住宅小区照明用电)。

电能计量装置计量方式
我国目前高压输电的电压等级分为500(330)、220和110kV。

配置给大用户的电压等级为110、35、10kV，配置给广大中小用户(居民照明)的电压为三相四线380、220V，独户居民照明用电为单相220V。

供电局对各种用户计量方式有3种：
(1)高压供电，高压侧计量(简称高供高计)
指我国城乡普遍使用的国家电压标准10kV及以上的高压供电系统，须经高压电压互感器(PT)、高压电流互感器(CT)计时。

电表额定电压：3×100V(三相三线三元件)或3×100/57.7V(三相四线三元件)，额定电流：1(2)、1.5(6)、3(6)A。

计算用电量须乘高压PT、CT倍率。

10kV/630kVA受电变压器及以上的大用户为高供高计。

(2)高压供电，低压侧计量(简称高供低计)
指35、10kV及以上供电系统。

有专用配电变压器的大用户，须经低压电流互感器(CT)计量。

电表额定电压3×380V(三相三线二元件)或3×380/220V(三相四线三元件)。

额定电流 1.5(6)、3(6)、2.5(10)A。

计算用电量须乘以低压CT 倍率。

10kV受电变压器500kVA及以下为高供低计。

(3)低压供电，低压计量(简称低供低计)
指城乡普遍使用，经10kV公用配电变压器供电用户。

电表额定电压：单相220V(居民用电)，3×380V/220V(居民小区及中小动力和较大照明用电)，额定电流：5(20)、5(30)、10(40)、15(60)、20(80)和30(100)A用电量直接从电表内读出。

10kV受电变压器100kVA及以下为低供低计。

低压三相四线制计量方式中，也可以用3只单相电表来计量，用电量是3只单相电表之和。

为达到正确计量，高压计量装置要根据电力系统主接线的运行方式配置。

如为了提高供电可靠性，城乡普遍使用的10kV配电系统，是采用中心点不接地运行方式，应配置三相三线二元件电表。

为了节约投资和金属材料，我国500、220kV 的跨省(市)高压输电系统，目前普遍使用自耦式降压变压器，是中心点直接接地运行方式，应配置三相四线三元件电表。

城乡普遍使用的低压电网是带有零线的三相四线制供电，要供单相照明(220V)、三相动力(380V)，同时用电，同时计量的应配置的三相四线三元件电表以防止漏计。

一般居民生活照明用电配置单相电表。

电表功能介绍
电表除分单相、三相外，还有有功表、无功表之分。

目前制作精度分为：0.5、1.0和2.0级。

我国目前还普遍使用的感应式电表，已沿用百年历史以上。

功能单一、精度低、磨损件多，已不适应电力事业迅速发展的管理需要。

城市扩大，表数量多，再用人工抄表，显然落伍。

因此，不论单相、三相电表内要有专用接口的集抄功能。

为了充分利用电网低谷电源，现在不但工矿企业实行峰谷电价，大城市居民生活用电也已实行峰谷电价，实践证明，优惠殷实。

市区大量居民申请装峰谷表，两年来，全省主要城市已发展13万户，只能分处实施。

因此表内要有分段记时功能。

所有用电户，在消耗有功功率同时也在消耗无功功率。

而无功功率消耗多少和发供电企业的设备利用率紧密相关，因此大用户在计量中必须实行功率因数调整电费等。

近年来，由于微电子技术发展快，电子式(静止式)电表应运而生。

由于功能多、精度高、无磨损、寿命长、免维修等优点，受到供电局欢迎，已大规模普遍使用。

国产高精度多功能三相电子式电表，已具有正确计量，反相有功、无功电量(1只表可当4只表用)、还有最大需量、多费率、测量功率因数等功能。

辅助功能有年、月、日、时间，光电隔离数据传输接口(RS485)和远方抄表脉冲输出接口，三相电压，相序指示等。

管理及其他
关于电表的制作、检测，国家有一套严格、详细的标准。

但计量装置的正确运行反映在现场。

所以现场周期检定(轮换、抽检、现场比对)，就显得十分必要。

根据有关规程，为保证计量装置现场正确运行，新投运、改造后的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类高压计量装置应在1个月内进行首次现场试验。

Ⅰ类电表至少3个月，Ⅱ类电表至少6个月，Ⅲ类电表至少每年现场检验(比对)1次。

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ高电表三四年，Ⅴ类电表4～6年要开展周期轮换。

Ⅴ类电表数量大，装置面广，以前规程规定每5年轮换1次，由于工作量太大，绝大多数供电企业做不到，每年的电量不明损失可观。

现在电表骤增，按新规程，可以抽检。

采取同一厂家，型号的单相电子式电表，可按上述轮换周期，到期抽检10％，如达到技术要求，则其他类型电表，允许再延长使用１年。

待第2年再抽检，不满足技术要求时，要全部轮换。

计量装置是由电表、CT和RT二次接线等组成，这些相关计量器具也应正确
安装按期检查。

特别提示：
(1)正确理解电表容量
现广泛使用宽容量电表，目的是为了改善电表超过铭牌标定电流数倍仍能正确计量，提高电表过载能力。

但在实际配置中忽略标定电流和最大电流的概念(括号内为最大电流)。

以前用无宽容量电表时，在设计中允许电表短时过载1.5倍电流。

虽然现在有2倍、4倍甚至6倍宽容量电表，但在配置电表时，按最大电流配表是不妥的。

如用户申请用电容量为三相10kW，配置三相20A非宽容量电表，在实际使用中，短时超过50%负荷时，电表还在设计允许范围内运行。

而配置三相5(20)A宽容量电表时，其最大负载电流只允许20A。

如再过载或电动机经常起动时就有可能烧表。

现各地已发生多起配表不当而发生烧表事件。

正确配置应按最大电流的50%配表，以防烧表。

用户负荷电流为50A以上时，宜采用经低压CT接入式的接线方式配表。

(2)电子式电表不允许过载运行
用脉冲转换机械计度器计量的各种电子式电表，绝不能允许严重过载运行。

否则即使不发生烧表，也会发生少计电量。

因为经光电输出的脉冲是一个占空为50%的方波，按步进方式推动计度器齿轮计度。

严重过载时会造成“脉冲重叠，步进乱套”而造成少计电量，且一时很难发现。

智能电能表在计量管理中的应用
智能电网的目的是提高电网运营的安全性、可靠性和经济性，降低用户的电费支出，并提高能源利用效率，实现节能减排。

随着智能电网的建设，智能电能表也广泛应用，具有精度高、频带宽、过载能力强等特点。

本文在分析感应式电能表存在问题的基础上，重点论述了智能电能表的特点、类型和功能以及智能电能表在运城供电公司的应用前景。

1智能电网的定义及特点
智能电网就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和用户抵御攻击、
提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

中国智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强的智能化电网，安全可靠、清洁高效、自愈可调（Srtong&Smart Grid），它具有数字化、信息化、自动化、互动化的特点。

2智能电能表的构成及工作原理
智能电能表（smart electricity meter）是由测量单元、数据处理单元、通信单元等组成，是具有电能量计量、信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能的电能表。

智能电能表是由电子元器件构成，它的工作原理是先通过对电压和电流实时采样，再由电能表集成电路对采样电压和电流信号进行处理，并转换成与电能成正比的脉冲输出，再通过单片机进行处理、控制，把脉冲显示为用电量并输出。

3智能电表的特点
由于智能电能表采用了专用大规模集成电路，具有远程通信功能，可以与电脑联网采用软件进行通信控制，在性能和操作上都有很大的优势。

3.1功耗
智能电能表的功耗很小，只有0.6～0.7 W左右，而一只感应电表的功耗达1.7 W左右，这就节约电能很大一部分。

3.2精度
2.0 S的单相智能表的误差范围为±0.2%，而感应式电表的误差范围为
0.86%～5.7%，再加上机械磨损等缺陷导致电表越走越慢，浪费了能源。

3.3功能
智能电能表是运用SMT先进工艺制造，可以通过相关的通讯协议与计算机进行联网，通过编程软件进行对硬件的控制管理，因此智能电能表不仅具有红外抄表接口，可通过手上红外抄表器抄收电量，还有防窃电、高精度、高可靠性、高过载、低功耗、体积小、重量轻的特点，在保留计度器的同时，在电表内部也保存了电表电量、电表编号等信息，通过手上红外抄表器，可方便、准确地抄收电表电量。

4智能电表的发展方向
要实现智能电网，电表自动集中抄表，前提是电能表智能化。

公司营销部组织系统内外30余名专家，历时一年多，召开10余次各种类型的会议，广泛征求意见，反复优化设计起草、制定了系列标准及配套的宣贯材料；系列标准具有广泛的适用性；吸收、借鉴了国内外电能表生产、管理、使用领域的最新成果；与现行的电能表产品技术标准相比，智能电能表系列标准在充分调研的基础上，在公司系统范围内规范了型式、功能和技术要求；系列标准的内容相互协调，是一个有机体。

首次提出了智能电能表、阶梯电价、费控等新概念；技术指标合理、严格，有益于提高我国电能表产品的质量和可靠性；在公司系统范围内规范了费控电能表的信息交换安全认证工作，统一了电能表本地通信协议，能够适应智能电网、用电信息自动采集系统建设的需要；前瞻性地为公司系统开展电能表自动检定工作提供了支持。

对智能电能表的型式做了规范：规定了外观结构、安装尺寸以及表盖、表座的颜色；对显示器、显示字符/图形、字符/图形的内涵、显示要求等作了规定；规范了参比电压、参比电流等技术规格；对关键元器件材质、加工工艺等作了规定；给出了各款电能表详细的三视图尺寸；规范了接线芯端子、辅助端子的定义；规定了外置通信模块的外形尺寸以及引脚定义；规定了ESAM模块的封装形式、管脚定义等。

目前国内常见的集中抄表有以下几种方式：
（1）人工抄表：对感应式电表而言是根据表头显示数据进行抄表。

（2）手持红外抄表器抄表：对具有红外收发功能的电表，可以用手持红外抄表器抄表，它是一个带有红外收发的单片机控制系统，抄表器可在3 m以外通过红外收集电能表显示的数据，还可以根据需要通过并行口用微型打印机打印输出，或通过计算机的输入口输入给计算机进行数据管理，它具有体积小、重量轻、携带方便、操作简单、性能、价格比较高等特点。

（3）远程自动抄表：①有总线集中抄表是指各户智能电表信号线并接在一根总线上，总线连接在转接器上，各楼转接器与小区的集中器相连，由集中器集中供电。

②电力载波抄表是指直接利用现有低压输电线路进行数据传输的抄表系统，电力载波集微电子技术、通讯技术和计算机技术于一体，具有高可靠和安装简单的特点，且省去了铺线工程，节约能源。

适用于城市和农村电表的抄收、计
费和监控。

但由于电力线是传送电能的，不是用来传递数据的，因此有很多缺点。

如电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传递，不同耦合方式对电力载波信号影响不同，电力线本身具有脉冲信号干扰，不是一个理想的通讯媒介。

由于现代通讯技术的发展使电力线载波通信技术更加成熟，运用更加广泛。

（4）无线抄表：是利用空间的无线信道实现数据传递，这种方式最简单快捷，但无线数据传输存在建筑物对无线信号的反射、吸收等作用，信号传输不稳定，对安装位置和抗干扰情况有严格要求，同时无线电表自身存在功耗，无法大面积推广应用。

智能电表的发展也是随着科学技术的不断进步而前进的，国家电网如今已经出台了智能电能表标准，使电表行业已经进入一个规范化、标准化的道路。

5智能电表应用前景
当前全国电力供需矛盾突出，加强电力需求管理，是电力供应发展的方向。

集中式智能电能表不仅实现电能计量管理，还能实现电能控制，实行阶梯电价，根据每天用电的峰、平、谷的实际情况，分时段地进行计量，以作为分时电价结算的依据。

电能充足时可降低电价鼓励用电，电力供应紧张时可以提高电价限制用电，以保证重点用户的用电需求。

建立智能抄表系统，把微机、通讯和计量技术结合起来，集电能计量、数据采集和处理于一体，实现对电能表的远程控制，从根本上减轻人员的繁杂劳动，提高工作效率，减少部门与客户的纠纷，适应现代人们对缴费的需求。

构建智能电网管理系统，结合通讯网络技术，建立远程抄表和用电负荷控制系统，实现电力供需平衡、保证电网安全有序供电，具有广阔的应用前景。