电子式电能表原理

十、读表
1．直接读表 表内显示可以设定为固定项目显示或 循环显示。固定显示时，用户只要按遥控 器上的“数字键”、“上移”或“下移” 键显示相应功能顺序号项内容，按复位或 记忆键显示回到“00 X X X X X X”项 2．最大需量清零 最大需量清零是将当前电能表内电 量、最大需量冻结保存。按清零键后电能
二、双向脉冲式电能表
§ 双向脉冲式电能表具有双向计度的功能，既 能测量正向消耗电能，又能测量反向消耗电 能。 § 双向脉冲式电能表光电转换及双向脉冲输出 控制电路如图3-8所示。
第二节 全电子式电能表的结构和工作原理
全电子电能表的优点是准确 度高、频带宽、体积小，适合 遥控、遥测功能。 缺点是结构复杂、价格昂贵。
二、乘法器电路
模拟乘法器是一种完成两个互不相关的模拟 信号（如输入电能表内连续变化的电压和电流） 进行相乘作用的电子电路，通常具有两个输入端 和一个输出端，是一个三端网络，如图3-15所 示。理想的乘法器的输出特性方程式可表示为 UU (t ) KU X (t )UY (t )
二、乘法器电路
I
一、输入变换电路
（二）电压输入变换电路 1．电阻网络
采用电阻网络的最大优点 是线性好、成本低，缺点 是不能实现电气隔离。
一、输入变换电路
（二）电压输入变换电路 1．电阻网络
实用中，一般采用多级（如3级）分 压，以便提高耐压和方便补偿与调试。典型 接线如图3-13所示。
一、输入变换电路
2．电压互感器 采用互感器的最大优点是可实现一次侧 和二次侧的电气隔离，并可提高电能表的抗 干扰能力，缺点是成本高。其电路图如图 3-14所示。 其数学表达式为u（t）＝KU uU（t）
第三节 单相电子式复费率电能表
一、常用术语 二、工作原理 三、主要功能 特点 四、规格 五、基本误差 六、主要技术 指标 七、显示功能
一、常用术语
1．复费率电能表
有多个计度器分别在规定的不同费
率时段内记录交流有功或无功电能的电
能表。
2．费率计度器
由贮存器（用作贮存信息）和显示
器（用作显示信息）二者构成的电-机械 装置或电子装置，能记录不同费率的有 功或无功电能量。
二、乘法器电路
（二）数字乘法器 采用数字乘法器的全电子式电能表的基 本结构框图如图3-20所示。 微处理器控制双通道A／D转换，同时对 T 1 电压、电流进行采样，由微处理器完成相乘 P u (t ) i (t )dt T 0 功能并累计电能。平均功率表示为
以△t为时间间隔将上式中的 1 N P u (k ) i (k ) 积分做离散化处理，即对电压、 T k 1 电流同时进行采样，则
九、遥控器编程
（1）进入编程状态。按“编程”键，此时 显示“99-0”，依次在数码管闪烁位输入6 位密码，密码正确后进入编程状态。 （2）选定编程项。进入编程状态后，左边 两位数码管显示编程项目号，用遥控器上的 数字键“0～9”或者按“上移”或“下移” 键，改变到要编程的项目号。 （3）输入数据。按“右移”键选择数据 位，其闪烁位可用数字键“0～9”或“上 移”“下移”键输入数字。
第五节 三相三线电子式多功能电能表
一、常用术语 二、工作原理 三、主要性能 四、规格和主要技术参
数
一、常用术语
1．测量单元 产生与被计量的电能量成正比例输出的 电能表部件。 2．数据处理单元 对输入信息进行数据处理的电能表部 件。 3．多功能电能表 由测量单元和数据处理单元等组成，除 计量有功（无功）电能外，还具有分时、测 量需量等两种以上功能，并能显示、储存和
一、常用术语
4．费率时段控制单元
由费率计度器（含驱动电路）、时间开
Leabharlann Baidu
关及逻辑电路等构成，进行费率时段电能测
量和显示的单元。
5．峰、平、谷电量
电力系统日负荷曲线高峰时段电能量称
峰电量，低谷时段的电能量称谷电量，计量
二、工作原理
单相电子式复费率电能表的工作原理框图如 图3-24所示。
二、工作原理
工作原
五、显示器
目前常见的电子式电能表显示器件有三种： 液晶（LCD）、发光二极管（LED）、荧光管 （FIP）。 § 液晶显示器（LCD）是利用液晶在一定电场下发生 光学偏振而产生不同透光率来实现显示功能的。液 晶显示器在静态直流电场下寿命很短（一般为几千 小时），而在动态交变电场下寿命很长（可达20万 h）；除具有长寿命的优点之外，还具有功耗小 （小于10µA），在有一定采光度时显示对比强等优 点。 § 发光二极管（LED）是利用特殊结构和材质的二极 管在施加正向工作电压、具有一定工作电流时，发 出某一特定波长的可见光来实现显示功能的。具有
二、IC卡技术
§ IC卡是集成电路卡（Intergrated Circuit Gard）的简称。它将集成电路镶在塑料卡
片上。
§ 它与磁卡比较有接口电路简单、保密性
好、不易损坏、存储容量大、寿命长等特
点。
§ IC卡中的芯片分为不挥发的存储器（也称
存储卡）、保护逻辑电路（也称加密卡） 和微处理单元（也称CPU卡）三种
（一）时分割乘法器 它在提供的节拍信号的周期T里，对被测 电压信号ux作脉冲调宽式处理，调制出一正负 宽度T1、T2之差（时间量）与ux成正比的不等 宽方波脉冲，即T2－T1＝K1ux；再以此脉冲宽度 控制与ux同频的被测电压信号uy的正负极性持 续时间，进行调幅处理，使u＝K2uy；最后将 调宽调幅波经滤波器输出，输出 电压U0为每个周期T内电压u的平 均值，它反映了ux、uy两同频电 压乘积的平均值，实现了两信号
一、输入变换电路
2．电流互感器
采用普通互感器（电磁式）的最大优点是 电能表内主回路与二次回路、电压和电流回路 可以隔离分开，实现供电主回路电流互感器二 次侧不带强电， 并可提高电子式电能表的抗干扰能 力。其原理框图如图 i (t ) 3-12所示。 u (t ) iT (t ) RL RL 其数学表达式为 K
第二节 全电子式电能表的结构和工作原理
电子式电能表工作原理框图如图3-10所示 被测量的高电压u、大电流i经电压和电流 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U，然后再利用电压 ／频率转换器，U被转换成相应的脉冲频率f， 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。
第四节 单相预付费电能表
一、基本原理 二、IC卡技术 三、主要性能指标及
功能
一、基本原理
单相预付费电能表原理框图如图3-25所 示。
一、基本原理
工作原理： 测量模块为表计核心，它和普通电子 式单相电能表采用相同技术输出功率脉冲 到微处理器。微处理器接收到测量部分的 功率脉冲进行电能累计，并且存入存储器 中，同时进行剩余电费递减，在欠费时给 出报警信号并控制跳闸。它随时监测IC卡 接口，判断插入卡的有效性以及购电数据 的合法性，将购电数据进行读入和处理。
三、电压／频率转换器
电子式电能表常用的双向积分式电压／ 频率转换器的原理电路如图3-21所示。
1 1 f Ui Ui 输出电压U0的频率 T 2 RC(U1 U 2 )
四、分频计数器
所谓分频，就是使输出信号的频率分为 输入信号频率的整数分之一；所谓计数，就 是对输入的频率信号累计脉冲个数。 图3-23为分频计数器原理框图和脉冲波形。
三、主要功能特点
（1）4种费率、10个时段
（2）最大需量计算采用滑差式
（3）当前一分钟平均功率的显示
（4）5V／80ms有源或无源光电隔离电能 脉冲输出 （5）停电时间累计 （6）具有红外遥控编程、RS485通信接 口 （7）可用12V外接电源掌上电脑红外抄
四、规格
五、基本误差
六、主要技术指标
三、主要性能指标及功能
（4）防窃电功能。具有自动检测短接电流 回路的防窃电功能，当短接进出线时，电能 表显示“O”并且记录窃电次数。 （5）显示。LCD显示可以设置自动及手动 （按钮切换）方式， （6）报警显示。当电能表自检出现故障 时，显示故障。 （7）预付费功能。使用购电卡将购电量送 入电能表，电能表按设定的费率递减，当剩 余电费小于设定的报警门限时，电能表跳 闸，提醒用户去购电；此时插入购电卡可恢
（1）时钟准确度：日误差 ≤土0.5S ／天 （2）停电后数据保持时间：≥10年 （3）电能计度器容量：99999.9 kW·h （4）需量计度器容量：99.9999kW （5）绝缘耐压：≥2000V(AC) （6）功耗（LCD显示）：≤2VA （7）启动电流：0.4％Ib （8）电池功耗（停电不显示时）：
第二节 全电子式电能表的结构和工作原理
一、输入变换电路
二、乘法器电路
三、电压／频率转换器 四、分频计数器
五、显示器
一、输入变换电路
输入电路的作用，一方面是将被测信
号按一定的比例转换成低电压、小电
流输入到乘法器中；另一方面是使乘 法器和电网隔离，减小干扰。
一、输入变换电路
（一）电流输入变换电路 1．锰铜片分流器 以锰铜片作为分流电阻RS，当大电流i （t）流过时会产生相应的成正比的微弱电压 Ui（t），其数学表达式为 Ui（t）＝i（t）R
二、双向脉冲式电能表
一、单向脉冲式电能表
单向脉冲式电能表的光电转换器主要包 括光电头和光电转换电路两部分。
1．光电头
光电头由发光器件和光敏器件组成。 两种典型光电头的安装结构如图3-3所 示。图3-3（a）为穿透式光电头，图3-3 （b）是反射式光电头。
一、单向脉冲式电能表
2．光电转换电路
一种最基本的光电转换电路如图3-4所 示。当光敏管接收到较强的光照时，处于导通 状态，光电流增加，V1导通，作用到V2和V3组 成的射极耦合放大器上，使输出电压呈高电 平；反之，当光敏管接收到的光照较弱时，处 于截止状态，相应的输出电压呈低电平。
七、显示功能
（1）数码管显示。左边2位指示功能序 号，右边6位指示内容 （2）峰平谷指示灯。峰、平、谷指示灯 中的一个亮依次代表右边6位显示为峰电 量、平电量、谷电量；峰、平两灯齐亮表 示尖峰电量；三灯全亮表示总电量。 （3）欠压指示灯。内部电池欠压时此灯
八、遥控器功能
（1）记忆键：编程时，将调整正确的数据
三、主要性能指标及功能
1．主要参数 （1）准确等级：1.0级； （2）电流规格：5（20），10（40） A； （3）电压回路功耗：＜2W； （4）工作电压范围：（70%～130%） Ue； （5）脉冲常数：5（20）A， 3200imp/（kWh）；10（40）A， 1600imp/（kWh）；
记忆，同时功能号递增一位；读表时，显示
“00”项功能序号。
（2）右移键。编程时循环移动要调整的数
据位；在正常工作状态下，该键为循环显示
和固定显示转换开关。
（3）上移及下移键。编程时，用以增、减
闪烁位的数值；正常工作时，用以增、减显
八、遥控器功能
（5）清零键：在电能表最大需量需要清
零时按此键可将最大需量值清零。 （6）复位键：编程状态时按此键退出编 程，正常工作时按此键显示功能序号00 项。 （7）数字键。数字键0～9在编程状态时 用于修改数码管闪烁位的数值，正常工作 时用于查看功能序号项数据。
电流、电压采样电路是将流过线路的大电流和外部220
理 : 电压变换为合适的小电流、小电压信号，经电能 V 交流
专用集成电路转换成随功率变化的脉冲信号。单片微处
理器接收到功率脉冲信号后进行电能累计，数据存入存 储器中，同时读取时钟信号，按照预先设定好的时段分 时计量，将数据输出到显示器中显示，并且随时接收串 行通信口的通信信号进行数据处理。
三、主要性能指标及功能
2．主要功能 （1）计量功能。计量有功电量，有功＝正向有 功十反向有功。
（2）功率脉冲输出。脉冲宽度80±5ms，空触
点输出，同时有脉冲LED指示。
（3）负荷控制。具有超功率自动断电的负荷控
制功能，可以设置功率限额以及允许次数，当
平均功率大于限额后，电能表跳闸并显示当时
的功率。使用用户购电卡插入电能表可以恢复
第一节 机电式电能表的结构和工作原理
机电式电能表主要由感应式测量机构、 光电转换器和分频器、计数器及显示器四大 部分组成，工作原理框图如图3-1所示。
§ 感应式测量机构的主要作用是将电能信号转 变为转盘的转数 § 光电转换器的作用是将正比于电能的转盘转
第一节 机电式电能表的结构和工作原理
一、单向脉冲式电能表