电能表综述【文献综述】

毕业论文文献综述

电子信息工程

电能表综述

一、引言

电能表是我国电工仪表行业中产量最大的产品。近几年，国家连续出台的多项与电能表行业发展相关的政策，加上房地产行业的迅速发展，为电能表需求的上升及保持行业发展的相对稳定起到了一定作用。随着高新技术尤其是电子信息技术的快速发展，电子式、多功能、高精度、多费率、自动抄表等产品的优势突显，且已经逐步成为电能表发展的主流，在未来几年里，这种趋势将更加明显。

二、电能表的结构特点

电能表从结构原理上划分，可以分为：感应式电能表、电子式电能表；

感应式电能表是将测量电路中的交流电压、电流分别通入电压线圈和电流线圈，产生在空间位置与相位上不同的移进磁通，相互作用于转盘上产生转，矩使转盘旋转，并且保持转盘的转数与被测电能成正比关系，它是由制动元件和驱动元件组成。

电子式电能表是以电子元器件为主体，以连续脉冲计数的方式替代原来的旋转机械传动的方式来累计电能，也叫静止式电能表。电子电能表用具有乘法功能的模拟乘法器电路或数字乘法器电路测量电功率，输出对应的脉冲或数字；对其累加即得消耗的电能。因基于数字乘法器的芯片运用了DSP、单片机等技术，在精度、线性度、稳定性、抗干扰能力等方面都优于模拟乘法器电路，因此，具有更好的发展前景。[1][2]

电子式电能表因具有扩展其功能将十分便利的特点，因此按其功能特点还可分为电子式分时电能表、电子式高压电能表、电子式标准电能表、电子式预付费电能表、电子式网络电能表、电子式载波电能表、电子式多功能电能表等。

三、电能表技术扩展

1)交流采样

交流采样技术是为适应在现代电力系统中谐波成份较大的情况下，准确测量电量各参数，真实的反映系统的运行状态而提出的。该方法要求被测信号的周期是采样周期的整数倍，即同步采样，否则会产生离散误差。采用的交流采样算法应保证有足够的精度，同时便于软件的实现，以及不增加硬件的复杂程度。[3]

2)485通讯

RS485 通讯又叫串口通讯。是指计算机通过RS485国际标准协议用串口连接线和单台设备（控制器）进行通讯的方式。S-485采用平衡驱动及差分接收方式来驱动总线，实现工业网络的物理层连接。信号的抗干扰能力较强、结构简单、价格低廉、通讯距离远等优点，这种通讯方式已被广泛应用仪表仪器、智能传感器、煤矿安全监控系统等领域。[4][5]

3)电子时分割乘法器

电子时分割乘法器是一种模拟乘法器，它的基本原理就是对输入相乘的两个电压量以一定的时间间隔△t进行分割，△t很小以致于在此期间输入电压可以看作是直流，乘法器就在这所分割的每一△l中作一次相乘得出运算结果，然后对这些相乘结果取平均值，则此平均值电压就代表输入二电压乘积的平均值。由于△t很小，可以看作是一瞬间，因此，乘法器输出的结果就是瞬间乘积的平均值。[6]

4）电能质量分析

时域仿真法在电能质量分析中应用最为广泛，其最主要的用途是利用各种时域仿真程序对电能质量问题中的各种暂态现象进行研究，缺点是仿真步长的选取决定了可模仿的最大频率范围，因此必须事先知道暂态过程的频率覆盖范围。此外，在模仿开关的开合过程时，还会引起数值振荡。

频域分析法主要包裹频率扫描、谐波潮流计算和混合谐波潮流计算等，该方法多用于电能质量中谐波问题的分析。频率扫描和谐波潮流计算在反映非线性负载动态特性方面有一定局限性，因此混合谐波潮流计算法在近些年中发展起来。其优点是可详细考虑非线性负载控制系统的作用，因此可精确描述其动态特性。缺点是计算量大，求解过程复杂。[7][8]

5）电能质量改善

改善电能质量的装置和措施很多，以大功率电力电子器件为核心单元的新型装置可以用来有效地抑制或抵消电力系统中出现的各种短时、瞬时扰动，而常规措施则很好地适用于稳态电压调整。电能质量控制装置按功能可分为以下三大类：无功补偿装置、滤波器和着重于解决暂态电能质量问题的统一电能质量调节器。要想使电能质量控制装置充分发挥其设计功能，采用准确N高效的分析与控制方法是至关重要的。首先要获得及时、准确的有关“源”信息，如三相电压、三相电流、中线电流及中线对地电压等，然后对这些源信息进行实时、快速的分析，得到所需的控制信息，控制装置根据这些控制信息，采用适当的控制方法产生相应的动作，最终才能得到理想的补偿效果。[9][10] 6）谐波测量

基于傅立叶变换的谐波测量，它由离散傅立叶变换过渡到快速傅立叶变换的基本原理构成。使用此方法测量谐波，精度较高，功能较多，使用方便。其缺点是需要一定时间的电流值，且需进行2次变换，计算量大，计算时间长，从而使得检测时间较长，检测结果实时性较差。

采用模拟带通或带阻滤波器测量谐波，该检测方法的优点是电路结构简单，造价低，输出阻抗

低，品质因素易于控制。但该方法也有许多缺点，如滤波器的中心频率对元件参数十分敏感，受外

界环境影响较大，难以获得理想的幅频和相频特性。[11][12]

四、结束语

电力工业的发展需要电能计量仪表制造业的技术进步与之相适应。发电、输电、配电和用电都

需要准确的计量电能。在我国正在努力建设节约型社会的今天，电能表的发展必将为节约和有效利

用电能资源做出巨大的贡献。

参考文献

[1]金美星.电能表行业发展现状及前景分析 [J].电力设备 2007，（8）：106-107.

[2]曲平.浅谈电能表及检定 [J].计量与测试技术 2009，36（10）：21-25.

[3]毛晓波，吕建明.电力参数的交流采样技术及软硬件设计研究[J].仪器仪表学报 2001，22（z1）：195-198.

[4]彭宏伟,边志远,李翠霞.基于RS485总线的PC机与单片机串行通信系统的设计与实现[J].大地测量与地球动力学 2009，29（z1）:123-133.

[5]Book Chapter.Simple RS485 Network with Microcontrollers[J]. Microcontrollers in Practice 2006,18:163-172

[6]林余辉.时分割乘法器的原理简介[M].云南电力技术论坛论文集 331-332.

[7]朱桂萍，王树民.电能质量控制技术综述[J] 电力系统自动化 2002，26（19）:28-31.

[8]Antonio Moreno-munoz and Juan J.Gonzalez [J]. Power Quality in Clinical Facilities journal of medical systems,2006.02:71-81.

[9]孙可.电能质量分析方法与控制技术探讨[J].能源工程 2004，4:13-16.

[10]钱志俊混合有源滤波器的数字控制技术[D].浙江大学电气工程学院，2007，5.

[11]肖雁鸿,毛筱,周靖林,姜会霞,彭永进.电力系统谐波测量方法综述[J].电网技术2002，26（6）61-64

[12]孙立成.谐波对电能计量影响的研究[D].东北电力大学，2008，3.