电子式电能表校验接口电路设计与制作
电子式电能表的结构和工作原理
电子式电能表的结构和工作原理
第三章 电子式电能表的结构和原理
第一节 机电式电能表的结构和工作原理 第二节 全电子式电能表的结构和工作原理 第三节 单相电子式复费率电能表 第四节 单相预付费电能表 第五节 三相三线电子式多功能电能表
电子式电能表的结构和工作原理
第一节 机电式电能表的结构和工作原理
U U(t)K U X(t)U Y(t)
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 的相乘，输出的调宽调幅方波如 图3-17所示。
缺点是结构复杂、价格昂贵。
电子式电能表的结构和工作原理
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。
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数转换为电脉冲 • 分频器和计数器的主要作用是对经光电转换器转换成的脉冲信
电子式电能表课程设计
电子式电能表课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解电子式电能表的基本工作原理和构造。
2. 学生能够掌握电子式电能表的主要技术参数及其测量方法。
3. 学生能够描述电子式电能表在智能电网中的应用和重要性。
技能目标：1. 学生能够正确使用电子式电能表进行电能测量，并准确读取数据。
2. 学生能够分析电子式电能表测量数据，解决简单的电能消耗问题。
3. 学生能够通过实际操作，掌握电子式电能表的安装与维护基本技能。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对电能表测量工作的兴趣，认识到电能表在节能减排中的关键作用。
2. 学生能够发展科学探究精神，形成严谨、细致的实验操作态度。
3. 学生能够增强环保意识，理解合理使用电能的重要性，养成节约用电的良好习惯。
课程性质：本课程为实践性与理论性相结合的课程，旨在通过讲解与动手实践，帮助学生深入理解电子式电能表相关知识。
学生特点：考虑到学生所在年级，他们具备基本的物理知识和实验技能，具有较强的求知欲和动手能力。
教学要求：教学过程中，应注重理论与实践相结合，鼓励学生主动参与，注重培养学生的实际操作能力和问题解决能力。
通过课程学习，使学生能够达到上述具体的学习成果。
二、教学内容1. 电子式电能表的基本原理- 电子式电能表的构造与工作原理- 电子式电能表与机械式电能表的对比2. 电子式电能表的技术参数- 主要技术参数介绍：精度、测量范围、频率响应等- 技术参数对电能测量准确性的影响3. 电子式电能表的应用- 电子式电能表在智能电网中的应用- 电子式电能表在家庭、工业用电中的使用4. 实践操作教学- 电子式电能表的操作方法与注意事项- 实际操作：使用电子式电能表进行电能测量5. 数据分析与问题解决- 测量数据的读取与分析方法- 结合实际情况，解决简单的电能消耗问题6. 电子式电能表的安装与维护- 安装方法与步骤- 常见故障分析与维护技巧教学内容根据教学大纲安排，按照以下进度进行：第一课时：电子式电能表的基本原理与构造第二课时：技术参数介绍及测量准确性分析第三课时：电子式电能表的应用与实践操作教学第四课时：数据分析与问题解决第五课时：电子式电能表的安装与维护教学内容与课本紧密关联，确保科学性和系统性，使学生在掌握知识的同时，提高实践操作能力。
单相电子式电能表的检验方法及要求
单相电子式电能表的检验方法及要求电子式电能表与我们熟悉的感应式电能表(俗称机械表)，既有相同的地方，也有不相同的地方，且不同的地方更多，特别是表的内部，感应式电能表是采用电磁感应元件，里面是铁芯、铁圈加机械传动装置；而电子式电能表则主要是采用电子元件，即：电阻、电容加集成电路等。
因此，应根据电子式电能表的这一特性来进行选择。
一、查验生产厂家所必须具备的基本技术条件电能表是属国家强制检验计量器具，根据计量法规定，所选电能表必须具有省级以上技术监督局颁发的制造计量器具许可证(CMC证)。
这是电能表生产厂家所必须具备的条件和必须履行的法律手续。
它可以证明厂家具备了基本的设施、人员和检测仪器设备，是可以生产销售的产品。
但是在目前市场竞争激烈的情况下，供电企业有更大的选择余地，因此，还可以多比较一下其他证明产品质量的文件。
如：权威部门的鉴定报告、寿命试验报告、被列入国家经贸委"全国城乡电网建设与改造所需设备产品及生产企业推荐目录"、ISO9000质量认证等等。
这些都是证明产品质量的重要文件。
由于各厂家价格竞争激烈，根据经验仅仅凭这些文件还是不够的，只能证明有了可以选用的基础。
下一步就要根据电子式电能表的性能特点、国家检验规程，给合当地电网和气候的实际情况对厂家生产的电能表实物进行检验。
二、对电能表实物进行检验下面将需要注意的地方和解决的办法做一简要说明。
1.机械要求机械要求中的绝大部分内容是可以通过直观检查和简单的试验方法进行检验的。
如：四防(防电击；防过高温度；防火焰蔓延；防固体异物、灰尘和水进入)；铅封方便可靠(只有破坏铅封后才能触及仪表内部部件)；接线端子应有足够的绝缘性能和机械强度；表壳的结构和装配应能保证在出现非永久性变形时不妨碍仪表正常工作；铭牌、接线图、端子标志符合要求等等。
这些要求都是保证电能表安全运行的最基本要求，是可以凭经验观察和识别的。
选用决不能忽视。
特别端子板要选用阻燃材料，如选用注射型酚醛树脂；外壳采用ABS工程塑料时要注意检查是否阻燃；外壳不能有明显变形影响密封性能和内部元件有明显的相对位移。
电子式电能表无线通信接口设计
１ 硬 件 设 计
电子 式 电能 表无 线 通 信 接 口 的 电路 原 理 图如 图 １ 所示 。主要 由 ＭＣ 控 制 单 元 和 无 线 收 发与 无 线 通 信 接 口连 接 ，采
表 ：
；口． Ｕ控 制 单元 Ｓ 无 收 ０ＭＣ Ｐ 线发 Ｉ
［ 收稿 日期］２ １ —０ 一ｌ ０２ １ １ ［ 基金项 目］湖北省教育厅 科学研究计划资助项目 （ ２ ０ １ ０ ） Ｄ ０９５３ 。 ［ 作者简介］郝毫毫 （９８一 ，男，１８ 年大学毕业 ， １６ ） ９９ 硕士 ，讲师 ，现主要从事智能仪器 、无线传感器网络技术等方面的教学与研究工作。
通信 、红外 通信 以及 短距 离无 线 通信 等 ，其 中 Ｒ 一８ Ｓ４ ５接 口布线 工 作量 大 、维 护 费用 高 ，电力 线 载波 存
在 电力 网污 染严 重 的 问题 ，红外 通信 距 离较短 、抗 干扰 性 能差 ］ ，而短距 离无 线 通信无 需 布线 、组 网简
单 ，是 一种较 为合理 的通 信 方式 。下 面 ，笔 者 以 Ｓ ｍｔｃ 司 的 Ｓ ２ ３为 无 线 收发 单元 ，以 Ｔ 公 司 的 ｅ ｅｈ公 Ｘ１３ Ｉ ＭＳ ４ ０ Ｉ９的 １ Ｐ ３Ｆ ４ ６位低功耗 微控制器 为 中央处 理单元设计 了一种 电子式 电能 表 的短距离 无线通信接 口。
ｄ ｉ ０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ７ —４ ９ （ ｏ：１ ． ９ ９ ｊｉ ． ６ ３１ ０ Ｎ） ． ０ ２ ０ ． ４ ｓ ２ １．４ ０ １
电 子 式 电 能 表 无 线 通 信 接 口设 计
郝 毫 毫 ，熊俊 俏 （ 武汉工程大学电气信息学院， 湖北 武汉 ４０７） ３０３
张 鲲 （ 武汉大学电气工程学院， 北 武汉 ４０ ２ 湖 ３０ ） ７
电子式电能表的技术参数及检定方法
试点论坛shi dian lun tan342电子式电能表的技术参数及检定方法◎黄家林 沈镇炜摘要：随着电网的发展和人们对电力的需求不断增加，对电能表报装的要求也越来越高，智能电网建设过程中电能表大量轮换，电能表检定正朝向智能化、自动化方向发展。
标准设备的可靠性和标准仪表值是确保验证数据准确性的基础。
否则，验证错误将导致较高的纠错成本。
因此，对标准设备的有效验证将防止发生验证错误。
成为当前电能验证实验室工作的重点。
为了有效保证电度表校验数据的准确性，本文研究了使用标准装置和标准电表来校验测量值可靠性的方法。
关键词：电子式；电能表；技术参数；检定方法电子式电能表包括电能计量装置和数据处理装置，两者都是通过大规模集成电路实现的。
除了普通电能表的电能计量功能外，电子电能表还具有分时、需求测量等多种功能，并可显示、存储、输出数据。
与机电式多功能电表相比，电子式多功能电表故障率低，准确度高，负荷特性好，有较强的防窃电能力，适用范围广，误差曲线平直，功率因数补偿性强，自身功耗低，可预付费用。
电子式电度表按其特点可分为：基波电度表、单相普通电子式电度表、单相预付费电度表、单相多率电度表。
一、电子式电能表的特征电子式电度表其结构与感应式电度表相似，主要由两部分组成：测量机构和辅助元件。
测量和控制机构主要采用电路板，测量和控制元件包括乘法器、变频器、计数器等，辅助元件类似于感应式。
利用模拟或数字电路，电子电能表获得电压和电流矢量的乘积，然后通过数字电路对时间进行积分，从而实现电能计量。
在电气化铁路和钢铁工业中，由于高能整流技术的广泛应用，导致电网谐波严重。
大范围谐波的存在降低了电力系统的经济效益，影响电网安全稳定运行。
采用硬件和软件两种方式对基波电能进行滤波，解决了只测量基波电能而不测量谐波电能的问题。
软件上实现的滤波功能可采用傅立叶算法，需要功能强大的 DSP。
在硬件实现方面，采用低通滤波器，合理地选择频率变换，滤除谐波；这里有一个具体的例子，用硬件低通滤波器实现了三相基波表。
基于ARM的电能表接口电路实验指导书
基于ARM的电能表接口电路实验指导书一、实验目的1.学习硬件电路板的设计与制作方法，能独立完成ARM系统的硬件开发；2.学习Linux驱动的编写方法；3.学习和掌握ARM嵌入式系统软件和硬件的开发过程。
二、实验内容在PXA270实验箱的基础上，完成电子式电能表系统的开发，包括电能表系统的硬件和软件。
该电能表系统应具备如下功能：✧可以完成电力线电压有效值、电流有效值、功率和电能等电力数据的计量，并应具备一定的精确度；✧各个电力数据的存储，保证电能表系统断电的情况下，所测量的各项历史数据（主要是电能累计值数据）不丢失，以便电能的统计计算；✧通过键盘控制，可实现各个电力参数值的显示和对电能表系统进行操作功能选择；三、实验设备1.万能表、数字信号发生器、示波器等。
2.一套PXA270EP嵌入式实验箱。
3.安装Redhat9的宿主PC机，并且配置好ARM Linux的开发环境。
四、预备知识熟悉电能计量的原理，学习pcb电路板的绘制，熟悉Linux各部分的作用，熟悉Linux操作系统基本操作，学习ARM体系结构，熟悉PXA270处理器的管脚功能及相关寄存器的功能定义，熟悉Linux 基本驱动编写的步骤和方法，熟练C 语言运用。
五、实验原理及说明1. 电能计量原理电能计量主要是把输入的瞬时电压和电流相乘，得到瞬时功率p=ui ，其中u 代表瞬时电压，i 代表瞬时电流。
由于瞬时功率在实际中不便于应用，所以常把瞬时功率转化为平均功率，即瞬时功率在一个周期T 内的平均值，平均功率又称作有功功率。
单位时间内的有功功率在数值上就等于测得的电能量，把单位时间的有功功率累加就得到电能量值。
在正弦稳态情况下设：()cos()u t t ω= （5.1）()cos()i t t ωφ=+ （5.2）其中φ是电压与电流之间的相位差，于是瞬时功率可以表示为：()()()p t u t i t =⨯ （5.3）将式（5.1）和式（5.2）带入式（5.3）可得：()cos()cos()p t t t ωωφ=+cos cos(2)UI UI t φωφ=++ （5.4）由瞬时功率可以得到有功功率：01()T P p t dt T =⎰ 01[cos cos(2)]T UI UI t dt T φωφ=++⎰ 001cos cos(2)T T UI dt UI t dt Tφωφ=++⎰⎰ cos UI φ=（5.5）从式（5.5）可以看出，有功功率与相位角中相关，式中的cos 就是电路的功率因数。
电能表中通讯接口电路的设计以及实现
电能表中通讯接口电路的设计以及实现随着电力和电子产业的蓬勃发展,及用户和电力公司对电能表的要求愈来愈高,电能表作为用户和电力公司交易平台,其作用至关重要。
电能表作为衡量电能的计量仪器,其技术性要求很高,既要求精确、更要求稳定,并保证长期可靠运行,并且随着我国电力市场的逐步建立和完善,电力系统越来越复杂,作为电力系统重要组成部分的电能表受到了越来越多的关注。
为了满足各方面的需求,电能表设计也朝着复费率、精确计量、智能化和网络化的方向发展,在工业用户的电力系统中,电能表从性能上还要满足恶劣的工作环境,电压高、电流大、负荷重等条件。
但我国早先普遍使用的感应式电表存在精度差、功耗大、受谐波影响大等问题,在用电计费上给国家带来了很大的损失。
随着电子技术发展和现代电力应用,电能表专用计量芯片如ATT7022B、ATT7022C也随即而出,从某种程度上提高了电能计量精度,简化了电度表设计结构,功能上也得到了更多的扩展[1]。
但是为了提高电力管理部门工作效率,实现远程控制、自动抄表等,那么高精度智能电能表才是今后市场的迫切所需。
本系统采用专用计量芯片来检测电信号,配以微控制器(MCU)编程实现多种功能。
检测部分由精密电流互感器、电压互感器和外围处理电路组成,从而得到电流、电压、频率、相位等电网的实时参数,经计量芯片ATT7022B处理,并使用FPGA实现其通信,将计量得到各种电网参数进行处理和相应的存储,最后通过液晶显示屏显示或通过通信模块(RS-485或红外)进行远程通信和红外抄表。
1.SPI通信接口本论文设计的SPI接口电路连接可以参考图1,ATT7022B的SPI 通信格式是相同的,8位地址,24位数据,MSB在前,LSB在后。
CS为片选,允许访问串口的控制线,CS由高电平变为低电平是表示SPI操作开始,CS由低电平变为高电平时表示SPI操作结束,所以每次操作SPI 时CS必须出现下降沿,CS出现上升沿时表示SPI操作结束;DIN为串行数据输入,用于把用户的数据(如数据/命令/地址等)传输到ATT7022B;DOUT为串行数据输出,用于从ATT7022B寄存器读出数据;SCLK为串行时钟,控制数据移出或移入时串行口的传输率,上升沿放数据,下降沿取数据。
电子式多功能电能表的设计与实现
．
Ｌ Ｄ和 Ｌ Ｄ 显 示 Ｃ Ｅ
优化 ，其生成 的 目标 代码大 小和执行效
． ＿
Ｅ ＲＭ 储 列 Ｅ Ｏ 存 阵 Ｐ
率 已与 汇编代码相 差无几 。该产 品的技 图 １ 多功 能 电能表 总体结构框 图
今 日电子 ・ ２ ０ ０ ６年 ８月
目
品 ，该 表 可 以 同 时 计 量 正 ／反 向 有 功 电 和存储 、电表参数 的现场 配置以及 与外 言 ，较好地 满足 了多功能表 任 务繁 多、 能 、正 ／反 向 无 功 电能 、 四 象 限 无 功 电 界的通信 控制等 。其主要功 能单元包 括 数据量庞 大 、算法较 复杂 的功 能要 求。
串 口复用通 信单元 通 信电路模块 主要包括 ＴＳ ＯＰｌ３ ８８
表进行 查表 、设 表 、抄表 等操作 。
高 度 量量 块 精 电 计 模
工 异 报 电 ｊ 作常 警路
软 件代码 全部采用 Ｃ Ｃ＋ ／ ＋语言编 写 ，编码效 率高 ，可 维护性 好 ，便于实
现 模块 化设 计 ，可根 据用户 的需 求方便 地 对功能模块 进行裁 剪 。而且 代码经过
一 应地 天 用
红外接收 头 、红外发射 二极管 、载 波电 路、 ＭＡＸ４ ７ 用４ ５ 发 电路 、 动／ ８专 ８收 驱
维普资讯
开关 二极管和 其他元件 。
本 电能表 为便于 用户抄表 ，设计有 红 外本地抄表 和 ＲＳ ４ ５ 中抄表两种 －８集 串行抄表 方式 ， 因为 Ｐ ８ ０ ３ 仅 有 Ｄ７ Ｆ ３ ８
一
个 串 口，故通信 电路设计 时采用 串 口
一 Ｃ Ｒｌ２ ，＾ｈ — Ｖ＾Ｒ ｌ ＾ｈ 尼
单相预付费电子式电能表的设计与实现
单相预付费电子式电能表的设计与实现摘要：随着电力行业的快速发展，电能表作为衡量电能消耗的重要工具，也在不断更新与改进。
本文主要介绍了单相预付费电子式电能表的设计与实现。
首先，介绍了预付费电能表的基本原理和特点。
接着，详细阐述了单相预付费电子式电能表的硬件设计，包括电路结构、核心芯片的选择与使用、各个模块的功能和通信接口设计。
最后，对于软件实现进行了阐述，包括算法设计、显示界面的设计以及电能计量和结算的流程。
通过本文的介绍，读者可以了解到单相预付费电子式电能表的设计与实现的关键要点。
1. 引言单相预付费电子式电能表是一种在电力行业广泛应用的电能计量工具，具有准确计量、方便管理、便于用户使用的特点。
相比传统的电能表，单相预付费电子式电能表不仅具备计量功能，还能实现预付费、远程抄表等功能，大大提高了电能管理的便利性与安全性。
2. 预付费电能表的基本原理和特点预付费电能表基本原理是通过智能电子芯片、电能量检测电路和交流继电器等组成的电路来实现电能检测和计量。
其特点包括：信息量大、计量准确、安全可靠、使用简便等。
3. 单相预付费电子式电能表的硬件设计3.1 电路结构设计单相预付费电子式电能表的电路结构主要包括电源模块、电能检测模块、智能芯片和显示控制模块等。
3.2 核心芯片的选择与使用单相预付费电子式电能表的核心芯片一般选择性能稳定、集成度高、功耗低的智能电子芯片。
通过对比选用各个厂家的产品，根据产品的性能、成本等因素进行综合评估选择最适合的核心芯片。
3.3 各个模块的功能设计电源模块主要负责电能表的供电和电池充电等功能；电能检测模块主要用于检测电能的输入和输出，实现精确计量；智能芯片负责数据处理和存储，实现电能结算、用户信息管理等功能；显示控制模块用于显示电能数据、用户信息以及系统状态等。
3.4 通信接口设计单相预付费电子式电能表通常具备远程抄表和充值等功能，需要设计合适的通信接口。
现阶段常用的通信方式有RS485、ZigBee、GPRS等，可根据实际需求选择最合适的通信方式。
电子式电能表原理
电子式电能表工作原理及调试方法第一节电子式电能表概述一、电子式电能表发展历史20世纪40年代:诞生于欧洲20世纪80年代之前:主要用于标准表、高精度表和检验装置20世纪80年代末、90年代初：国外推出全电子电子表（斯伦贝谢兰吉尔、 GE），电子表迅猛发展，但价格昂贵。
20世纪90年代初:国内推出全电子电能表2000年以后：国内电子表在电网改造中大批量推广应用，设计水平、生产工艺水平非常成熟，价格越来越低，目前已成为电能计量的主流产品。
二、电子式电能表的分类根据分类方法的不同,通常有以下几种：1、按规格：单相电子表、三相电子表。
2、按接线方式：直接接入式、经互感器接入式。
3、按功能：有功电子式电能表、无功有功电子式电能表、有功无功组合电子式电能表、有功多费率电子式电能表、多功能电子式电能表。
三、电子式电能表的优点近几年来电子式电能表之所以发展如此迅速，是因为它与感应式电能表相比，在性能和功能方面有着明显的优势。
性能对比见下表感应式电能表与电子式电能表性能表比较L L i(t)u i(t)第二节电子式电能表的基本结构一、电子式电能表的原理构成电子式电能表通常由以下几部分组成：电流变换电路、电压变换电路、计量芯片、MCU 、显示部分、接口部分、电源部分、外壳。
二、电流变换电路、电压变换电路电流变换电路、电压变换电路作用是将大电流、高电压转换成微小电压信号，输入至电能计量芯片的乘法器。
1、电流变换电路有两种 :一种是采用电流互感器,优点是电表与电网隔离，电表抗干扰性能好，缺点是体积大成本高。
2、电压变换电路另一种是采用分压网络,优点是线性好、成本低，缺点是不能实现电气隔离。
以单相电子表为例，以L （火线）为公共地，V2P为输入至计量芯片电压通道的电压，分压网络如下：U 为火线和中线之间的电压,若=220V ，将阻值代入上式，计算出V2p=124mV 分压网络将高电压变换成毫伏级微小电压，输入计量芯片。
三、测量部分测量部分将电压变换电路输出的电压信号和电流变换电路输出的电压信号进行运算，得到电功率信号。
(完整版)电能表现场校验方法
一、面板面板布置如图1所示：1．外部电源接口 2 温度敏感器 3 湿度敏感器 4 GPS天线接口(扩展功能)5 脉冲输入6 被校输入7 扩展接口8 钳表A相输入9 钳表B相输入 10 钳表C相输入 11 电压零线 12 C相电压接口13 B相电压接口 14 A相电压接口 15 C相电流输出 16 C相电流输入17 B相电流输出 18 B相电流输入 19 A相电流输出 20 A相电流输入21 串口通信接口 22 工作电源选择 23 USB接口说明：扩展接口可用于二次压降测试，电池充电。
二、被校电能表的的连接1)校验单相电能表Ua端子接火线，Uo端子接零线；Ia+和Ia-端子串入火线，注意极性。
2)校验三相三线电能表（△接法）Ua、Uc端子接A相和C相电压，Uo端子接B相电压；Ia+、Ic+端子接A相和C相电流极性端，Ia-、Ic-端子接A相和C相电流非极性端。
3)校验三相四线电能表（Y接法）Ua、Ub、Uc端子分别接A、B、C三相电压，Uo接零线；Ia+、Ib+、Ic+端子分别接A相、B相和C相电流极性端，Ia-、Ib-、Ic-端子分别接A相、B相和C相电流非极性端。
三、综合测试功能的实现方法①电参数符号含义P：有功功率Q：无功功率S：视在功率I：电流U：电压ø：电压和电流间相位COS：有功功率因数SIN：无功功率因数F：频率T：温度W：湿度②校表参数设置在此状态下，通过方向键（上下左右键）或选择键移动到需要修改的栏目上进行参数输入，校表参数定义如下：a) 接线：指电能表接线方式，按确定键或空格键可选择：四线有功、三线有功、四线无功和三线无功。
四线有功：指三相四线有功电能表；三线有功：指三相三线有功电能表；四线无功：指三相四线无功电能表；三线无功：指三相三线无功电能表。
b) 电流输入：指电流接入仪器方式，按确定键或空格键可选择：内接和钳表，内接是指电流通过校验仪内置互感器输入；钳表是指电流通过钳形互感器输入。
电子式多功能电能表校验工作经验总结
电子式多功能电能表校验工作经验总结作者：唐坤玲来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第04期【摘要】在我国科学技术日益发展的今天，越来越多的先进设备被应用到电力企业中，在很大程度上促进了我国电力企业的发展。
随着电力企业发展脚步的不断加快，电能计量表计需要承担的功能也越来越多，传统的机械电能表明显已经无法满足目前的发展需求，在这种情况下，电子式电能表凭借着自身诸多优势在电力企业中得到了广泛的应用。
本文通过对电子式电能表的校验方法进行分析，在此基础上总结校验过程中容易出现的问题，并采取相应的改善措施，从而将电子式电能表的优势充分发挥出来。
【关键词】电子式电能表；校验问题；改进方法1 电子式电能表我国目前广泛采用三相多功能电能表，其工作原理如图1所示。
首先，被测的电压U、电流I经电压和电流采样转换后送至数字乘法器M，输出一个与功率成正比的数字量，然后利用D/f转换器转换成相对应的脉冲频率信号，一路送单片微机处理计数，显示电能值，另一路再由分频器分频输出供检定用。
电压、电流采样器构成了表的输入级，电压采样可采用电压互感器或分压电阻，电流采样可采用电流互感器或分流器，它们与乘法器、D/f转换器共同构成电能测量单元。
电能表经变换和A/D采样的电压、电流之间都会存在一个相位误差和一个UI乘积的幅值误差；同时测量单元通过脉冲和串行接口送到单片机数据处理时，数据处理单元的程序流程在分时判断、失压判断、需量计算流程、无功计量方式、时钟补偿、储存容量等的设置不同也会造成一定的计量误差。
2 电子式电能表校验中存在的问题2.1 确定电能测量基本误差我国目前在确定电能测量基本误差方面，所采用标准表高频脉冲预置法。
在电能表使用过程中，由于其内部某些部件会受到电压和电流的程量影响，从而导致相关的标准表的常数不是一个固定的量，而是随着程量的变化而变化的。
然而在实际计算的过程中，对于电能测量基本误差的计算也存在一个电流比。
如何设计一个简单的电子测量仪表电路
如何设计一个简单的电子测量仪表电路在电子技术领域，测量仪表电路是非常常见和重要的组成部分。
设计一个简单的电子测量仪表电路需要考虑到精确的测量和显示功能，同时要尽可能地简化电路的结构和成本。
本文将介绍一个简单电子测量仪表电路的设计方法。
一、原理介绍在开始设计之前，我们首先需要了解仪表电路的基本原理。
一般来说，测量仪表电路主要由信号输入、信号处理和信号输出三部分组成。
信号输入：通常使用传感器将待测量的物理量转化为电信号输入给电路。
比如，温度传感器可以将物体的温度转化为电压信号。
信号处理：接收到输入信号后，需要对其进行处理以获取精确的测量结果。
处理的方式可以是放大、滤波、线性化等操作。
信号输出：处理后的信号需要以某种形式输出，通常是显示给用户。
比如使用数码管显示电压值或者通过电脑界面显示温度。
二、设计步骤下面将详细介绍一个简单的电子测量仪表电路的设计步骤，以电压测量电路为例。
1. 确定测量范围：首先需要确定测量的电压范围，例如0-10V。
2. 选择传感器：根据测量范围选择合适的传感器，例如使用压敏电阻作为传感器，它的阻值与被测电压成正比。
3. 电压转换电路：设计一个简单的电压转换电路，将传感器输出的电阻值转化为电压信号。
这可以通过将传感器与一个适当的电阻串联并连接到电源电压上进行简单的电压分压实现。
4. 放大电路：经过电压转换后的信号可能较小，需要进行放大处理，以便于后续的处理和显示。
可以使用运放放大电路来实现。
5. 滤波电路：由于测量信号中可能会包含噪声，需要通过滤波电路消除或减小噪声的干扰。
可以使用低通滤波器进行滤波处理。
6. 数字显示电路：将放大且滤波后的信号转化为数字信号，并通过数码管等显示设备输出结果。
可以使用模数转换器（ADC）将模拟信号转化为数字信号。
7. 供电电路：设计一个供电电路来为整个测量仪表电路提供稳定的电源。
三、优化和改进除了基本的设计步骤外，为了进一步优化和改进测量仪表电路，可以考虑以下方面：1. 校准和精确度：进行仪表电路的校准，以确保测量结果的准确性和可靠性。
JJG596-1999电子式电能表检定规程
电子式电能表检定规程本规程适用于新和产、使用中和修理后，额定频率为50Hz或60Hz，利用电子元（器）件的特性测量交流有功电能量的电子式电能表（以下简称电能表）的检定。
这些电能表包括标准电能表和安装式电能表。
本规程不适用于感应式电能表的检定。
1技术要求1.1外观受检电能表上的标志应符合国家标准或有关技术标准的规定，至少应包括以下内容：厂名；计量器具许可证纺编号；出厂编号；准确度等级；脉冲常数；额定电压；基本电流及额定最大值。
1.2基本误差1基本误差以相对误差的百分数表示。
在本规程2.1规定的条件下，电能表的基本误差极限值（简称基本误差限）不得超过表1至表4的规定。
表1 单相和三相（平衡负载）标准电能表的基本误差限表3 单相和三相（平衡负载）安装式电能表的基本误差限表4 不平衡负载时三相安装式电能表的基本误差限1.2.2在检定周期内，电能表的基本误差值不得超过表1至表4的规定。
标准电能表在检定周期内基本误差改变量的绝对值不得超过基本误差限的绝对值。
1.2.3标准电能表在24h内的基本误差改变量的绝对值不得超过基本误差限绝对值的1/5。
1.2.4从预热时间结束算起，标准电能表连续工作8h，基本误差不得超过基本误差限，且基本误差改变量的绝对值不得超过表5的规定。
表5 标准电能表连续工作8h的允许基本误差改变量1标准电能表应具有（配有）电能值或高频脉冲数的显示，也可有高频和低频脉冲输出。
高、低频脉冲均应为一定幅值的矩形波，要给出高频和低频脉冲输出的脉冲常数C H （P H/kW·h）和C L（P L/kW·h），并要使显示与脉冲输出所代表的电能值一致。
1各级标准电能表，在输入为额定功率时，高频脉冲频率F H（Hz）不得低于表6的规定。
表6 标准电能表在额定输入功率下的高频脉冲频率F H值1.3.1.2各级标准电能表显示位数和显示其被检表误差的分辨率不得少于表7的规定。
表7 标准电能表显示器的显示位数和显示其被检表误差的分辨率1.3.2安装式电能表应具有电能值（kW·h）显示，并应有供测量误差的脉冲输出。
电子式电能表电路的设计与实现
结课报告课程名称：智能仪器及仪表技术项目名称：电子式电能表电路的设计与实现专业：12级电气工程班级：一班学号：姓名：姚翔任课教师：魏颖备注：完成日期：年月日电子式电能表电路的设计与实现1、方案叙述1.1 设计功能要求设计制作一只交流电能表表，设计的主要要求如下：（1）该交流电能表能实现对单相交流电能的测量；（2）电表参数：额定电压220V,额定电流5A,最大电流10A，最大计度容量：99999.99Kw.h；（3）能测量并显示当前的功率、电压和电流的有效值；（4）显示当前日期和时间，具有分时计量功能；（5）可以与PC机进行串行通信，并可用键盘控制，便于操作；（6）电量脉冲输出；（7）停电不丢失电能数据；1.2系统的基本方案该系统主要由显示模块、通讯模块、键盘控制模块、MCU模块、电能表芯片CS5460模块、时钟模块、存储器模块和前端电路调理模块部分组成。
前端电路调理模块采用变比1：1 的电流型电压互感器，电流模块采用变比2000：1 的电流互感器，利用取样电阻采样信号，经变换后的信号以差模电压的形式接到由CIRRUS LOGIC 公司生产的电能表芯片CS5460A，取样电阻的阻值由被测信号的最大值决定，然后经CS5460A转换后将电压、电流、功率、电能等信号传给单片机AT89S52，AT89S52组成的MCU模块控制所有芯片的工作、截止及计算和模块的显示，显示模块采用OCMJ4X8CM液晶模块，液晶正常显示当前测量的电能值、日期、时间，可通过键盘控制显示电压、电流有效值、功率等；通讯模块采用Max232芯片实现电能表与PC机之间的通信。
并接受PC上位机同步控制并与其通信，时钟模块采用DLS1302芯片，为电能表提供时间基准，为实现多费率打下基础，存储模块采用AT24C16，为系统提供数据存储，可以做到掉电不丢失数据，还可以实现电力系统参数的实时记录，该系统可以实现对电能等电参量测量、显示及采集处理的目的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电子式电能表校验接口电路设计与制作
作者：高丽娟
来源：《中国科技纵横》2016年第04期
【摘要】电子式电能表的电能输出脉冲是一个必要的计量参数。
由于对电能输出脉冲没有统一的标准和明确规定，存在着许多电子式电能表不能进行检定和校验的问题。
本文介绍了一种以555集成电路为基础的宽适应范围接口电路，可以调节这些电能输出脉冲的占空比和幅度，解决电子式电能表的校验问题，这种接口电路体积小、重量轻、携带方便。
【关键词】电子式电能表标准电能表 555集成电路占空比
1 引言
电能表是对电能进行计量的仪表，它测量的数据是进行计量收费和了解能源消耗量的基本依据。
按照国家规程JJG596-2012的规定，电能表要按一定周期进行检定或校验，保证测量数据的准确和规范。
本文设计了一种宽适应范围接口电路。
它可以将这些电子式电能表的输出脉冲进行变换，在保证脉冲数量一致的前提上，通过调节电子式电能表输出脉冲的幅度和占空比，从而和我们的使用的标准电能表相配备，保证对这些电子式电能表检定和校验的进行。
2 标准表法检定电子式电能表
2.1 电能表校验原理
具体对电能表校验流程是：在一个特定时间段内，被校验电能表接收从标准电能表的功率源发出一定功率的电能，并将这些电能转化为相对应的电脉冲信号输出，再通过专用接口电路输入到标准电能表。
2.2电子式电能表误差计算
应用JJG596-2012的定时比较法：在特定的一段时间t（s）内，分别记下标准表和被检表累计的电能值，用式（1）计算被检电能表的相对误差Υ（%）。
从中可以看出，校验过程就是通过对被检表的输出电能脉冲进行计数。
这种校验方法下，为了保证对输出电能脉冲进行准确计数，对输入到接口电路的电脉冲信号有一定要求：不仅要求有一定幅度，而且对脉冲持续时间，占空比也有一定要求。
否则标准电能表（源）接收不到被检电能表的电脉冲信号，检定校验无法进行。
一般被校电能表发出的是方波信号，占空比为50%左右，但是也有许多被校电能表发出的脉冲信号不是方波，占空比甚至为95%或以上。
脉冲信号占空比很大，低电平持续时间短，标准装置不能接收这种信号，故不能对这种电能表进行校验。
3 关于电能输出脉冲的规程和存在的问题
关于电能表校验装置标准电能表的规定中，也没有对输入脉冲信号的接收范围，脉冲的波形进行具体的规范，这就很可能造成电能表校验装置不能识别电能表输出脉冲信号。
因此，有很多国内外电能表厂家和电能表校验装置厂家都只是关注自己产品，没解决这两者之间的接口的适应性问题。
比如在我们使用的PRS200.3标准电能表，通过试验观察得知，标准电能表只能识别占空比为50%左右的脉冲信号，对占空比过大或过小的脉冲信号则不能进行的有效识别。
4 接口电路的设计与制作
4.1关于接口电路设计问题
接口电路的设计，要解决的关键问题如下：
将电能表输出的脉冲信号通过某种电路进行变换，使变换后的脉冲信号占空比可以调节，同时变换后的信号频率严格对应电能表输出的脉冲频率。
电能表生产厂家众多，输出脉冲占空比范围也宽，这个电路要有一定的适应性。
许多电能表校验必须在现场进行校验，这就要求这种接口电路使用方便，自带电源，轻便。
幅值可变功能。
电路保护功能。
根据以上问题，利用555集成集成电路设计了一款脉冲调节电路。
4.2 555集成电路工作原理
555集成电路内部电路结构如图
三个电阻R1、R2及R3都是5kΩ。
A比较器的负端输入为2VDD/3，B比较器的正端输入为1VDD/3。
外部输入电压和这两个基准电压的大小决定这两个比较器输出。
当6脚TH大于2VDD/3时，A比较器输出高电平1，送给RS触发器置0信号，Q=0， =1，放电管D导通，OUT输出脚3为0，当2脚的电压低于1VDD/3时，B比较器的输出为1，送给RS触发器置1信号，Q=1， =0，放电管D截止，OUT输出脚3为1。
当TH小于2VDD/3或的电压高于
1VDD/3时，比较器A和B输出均为0，输出状态保持不变。
4.3 接口电路设计
利用555集成电路这种特性，设计接口电路如。
这个电路TRI平时接高电平，在TRI输入低电平或负脉冲后，开始工作。
从图1中分析，A比较器输出为1，B比较器输出为0，触发器置0，输出OUT为0，放电管D（7）导通，TH（6）为0，但是输出OUT仍然为0，并且保持稳定。
当输入TRI为低电平0时，B比较器输出为1，触发器置1，输出OUT变为1，放电管（D7）截止，电源VCC通过电阻R1对电容C1充电，THR电压逐渐升高，当大于2VCC/3时，A比较器置1，由于输入脉冲低电平持续时间很短，B 比较器也为1，输出OUT为0。
这样就将输入低电平持续时间，转化为对应的R1，C1充电时间。
根据电路分析，充放电时间：
根据上式，理想情况下：这种电路产生的脉冲宽度可以从几微秒到数分钟，可以通过调节R1和C1大小来调节脉冲宽度，精度可以达到0.1%。
而且脉冲宽度只与R1、C1时间常数有关，与电源电压的无关。
只要参数设置合适，脉冲转换电路的输入脉冲和输出脉冲数目可以保证一致，确保了电能表计量的准确性。
而且从图中看出明显改变了输出波形的占空比。
这就从根本上解决了被检电能表不能正常检校的问题。
从图2中看，稳压管D1，D2起保护作用，可以有效防止现场高电压，或接线错误对555集成电路的损坏，三级管Q1不仅可以有效隔离后面电路的影响，而且可以增大接口电路的输出负载能力。
5结语
根据以上原理，制作的接口电路，实际应用效果良好。
对于不同占空比的脉冲信号，可以通过调节滑动电阻R1来调节对应的脉冲宽度，达到适应标准校验装置的目的。
此电路消耗功率很小，可以使用一节9V电池供电，体积小，携带方便。
在现场使用中效果很好，适应性强。
在电子电能表校验中，使用脉冲法进行校验时，利用这种接口电路可以有效增大电能表校验标准装置对电能表发出的脉冲识别能力，扩大了电子电能表检校的范围，解决了电子式电能表按照常规不能计量检定的问题。
参考文献：
[1] 《JJG596-2012电子式电能表检定规程》国家计量检定规程，2012年发布，全国交流电量计量技术委员会.
[2] 德国EMH 公司产品手册.
[3] 宋健康.《提高脉冲常数对电能表检定节能降耗的意义》.中国计量，2013.06.
[4] 刘润民，刘华.《标准电能表脉冲输出常见问题解析》.湖北电力，2014.08.
[5] 韩华.《555定时电路的原理及应用》.自动化与仪器仪表，2014.05.
[6] 中华人民共和国电力行业标准多功能电能表.DL/T 614—2007.。