多功能电能表计量应用的现状与展望

多功能电能表计量应用的现状与展望

作者：靖丽丽

来源：《中国科技博览》2013年第21期

[摘要]由于应用领域扩大，电力系统对电表不断提出新的技术要求。现有的三相多功能表性能和品质，都不能完全适应电力系统的需求。如何将三相多功能表技术水准推向一个新的高度，是我们共同关注的课题。

[关键词]电能表技术分析

中图分类号：TM933.4文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）21-0115-01

近年来随着电力系统对智能化电能表的需求量迅速增长。智能化电能表已不仅仅作为一个简单的电能计量器具，而是一个多功能的数据采集终端。与传统的机械表相比，采用电子计量原理的多功能电能表具有高精度、多参数测量、谐波功率电能计量等优势。但是现有的多功能电能表其性能和品质尚不能完全满足电力用户的要求，因此如何正确把握计量用电能表技术发展趋势，全面采用网络化技术、自动抄表技术、数据管理技术，使电能计量进一步向系统化、网络化、高可靠性方向发展，将多功能电能表技术水准推向一个新的高度，无疑是电力行业特别关注的问题。

1 新型电能表新技术特点

（1）高精度、长寿命计量准确度为0.1%的有功电能计量，超过IEC在线计量的最高准确度要求，其误差曲线的带宽为+/-0.05%；0.2S 级三相基波表，具有分相的2—50次谐波有功功率计量；0.2S级长寿命的电网关口表，具有电能质量计量模块。（2）高速率、实时测量交流采样速率为256点/周波，记录周期最短为10毫秒；电能质量计量：63次谐波、电压闪变、故障录波78微秒的瞬变，供电可靠性指标的记录为 99.9999999%。（3）开放式、高速率通信技术应用。（4）三相电能计量专用芯片。采用低频滤波法计量谐波无功功率的三相计量芯片，高位∑-△A/D，负荷动态范围1000：1，线性度0.1%，具有温度测量功能，片上接口可直接与微分电流互感器连接；精度优于0.1%的三相 SOC单芯片，21位2阶∑-△A/D，32位可编程的电能量计算引擎，负荷动态范围2000：1，片内集成：高速8051单片机、硬实时钟、LCD 驱动电路、看门狗电路、定时器、多种存储器、多种通信接口等。

2 我国电能表技术现状

国产电子式三相多功能表技术开发起步较晚，近几年，注重吸收国际计量技术与管理经验，强化自主开发，取得了许多新的技术成果：

2.1 三相多功能表

0.2S 级有功功率计量，16位∑-△A/D，160M IPS 的 DSP，交流采样速率 256点/周波，运行和备用两套费率时段，负荷曲线记录和容量为 4M字节的存储器，宽电源电压范围，互感器合成误差补偿，变压器铜损、铁损计算； 0.5S 级三相基波有功表；采用三相 SOC 单芯片或三相有功、无功计量芯片的低端三相多功能表设计，从技术上适应电表量大、面广的市场需求；高压电能表，采用电子式传感器，悬浮式电源设计，有功电能计量准确度为 0.5 级，用于10千伏中压电网直接计量电能量。

2.2 谐波功率、电能计量

三相谐波表，有功功率计量0.2S 级，无功功率计量 0.5S 级，高准确度的基波和谐波有功电能计量，采用实时积分法计算总有功电能，通过 FFT 算法，提供基波、谐波电能量和谐波功率方向；

2.3 三相电能计量专用芯片

具有基波/谐波电能计量的三相多功能计量芯片，16位∑- △A/D、24 位DSP，负荷动态范围1000：1，线性度0.1%，测量带宽21次谐波，集成温度传感器；采用Hilbert 数字滤波器计量谐波无功功率的三相计量芯片；采用数字并行算法和降低晶振频率技术的低功耗三相有功功率计量芯片。

2.4 关口表远程校准系统

该系统由多路关口表的测量、校准回路和计算机通信网络构成，就是将高精度三相标准表置于变电站内环境条件符合要求的场所，被测电流的变换是通过计量电流互感器的二次回路接入0.02级、5/0.5A的中间互感器，标准表和关口表的三相接线方式和有功、无功计量方式是通过工控机指令切换，关口表的实时误差通过专用信道送至系统主站，整个系统误差为0.1% 。

2.5 电能质量和电能计量标准

准确度为0.02%的数字式三相标准表，四象限测量，多种无功功率计量方式，谐波和基波有功功率计量，50次谐波分析，三相不对称测量；电力系统的正弦无功功率计量标准，它以电流比较仪技术为基础，通过基本电学参量溯源，正弦无功功率计量的扩展不确定度为

75×10-6；电力系统的电能质量计量标准，包括：谐波电压、电流测量，谐波次数从直流和2—100次整数倍谐波，任意次间谐波，谐波电压扩展不确定度为0.02%，谐波电流扩展不确定度为0.04%。

3 多功能电能表技术的发展趋向

多功能电能表技术要跟踪应用需求的不断变化，这就明示了今后多功能电能表技术发展趋向：多种类：由单一的计费产品发展到关口考核计量、配电变压器台考核计量、变电站计量、

大工业户计量、中小动力户计量、用电需求侧管理系统及终端等 6类多功能电能表，依此制订多功能电能表技术规范；关口电能表：要发展高精度、高稳定性、高可靠性、快速测量、0°～360°四象限计量、多通信方式和协议的电能表，经与国际、国内同类电表的比较，提出量化指标和测试方法；计费用多功能电能表要求计量准确、简单可靠、讲求实用，逐步发展三相SOC单芯片，开发具有谐波电压、电流总含量和谐波污染程度的测量技术，研究温度、电压、频率、相位改变的自适应计量；发展谐波有功、无功、视在功率电能计量实用化产品，改进谐波下的功率因数计算方法，推进电能质量市场的建立与发展，为提高冶炼企业、电气化铁路、采用整流设备企业的电能计量准确度做准备；基于GPRS通信网的用电需求侧管理系统及终端要改进实时性和安全性技术。电力网损耗计量与防窃电基础技术的改进与提高，包括：电量具有时标，电量波动分析软件，电量异常报警与主动上报，变压器、电力线路损耗计量，电力系统节点、母线和电力线路的电量平衡计量等功能；加强国内电能质量和电能计量标准建设，包括：基波、谐波功率电能计量标准的建设，进口或研发国内缺门的新型计量标准设备，以满足在线电能表新技术计量溯源的要求；研究制订多功能电能表质量评价标准与测试方法，提高在电网上运行的电能表整体技术。

综上所述，经过十几年的发展，中国的三相多功能表门类比较齐全，中、低端电表技术开发水平较高，特别是冲击负荷电能计量理论与算法、谐波无功功率计量、具有谐波功率计量的三相专用芯片、高压电能表、GPRS通信技术应用、电能远程校准等技术项目具有创新意义。但是也应该看到，高端电表技术没有完全过关，电网关口计量仍以进口电表为主导产品，这是一个值得深思的问题。

参考文献

[1] 傅景伟.电力营销技术支持系统[M].中国电力出版社，2002.

[2] 江克宜.电力客户服务[M].中国电力出版社，2002.

[3] 王学伟，肖皓皓.畸变波形下的功率定义与测量（上）[J].电工仪表与公用表计行业信息，2005，（6）：25-30.