摘要：本文在分析感應(yīng)式電能表存在問題的基礎(chǔ)上，重點論述了全電子式電能表的特點、類型、功能及其合理選用。著重指出，以全電子式電能表取代感應(yīng)式電能表已勢在必行，而集中式多用戶全電子式電能表符合我國國情，具有很好的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：感應(yīng)式電能表全電子式電能表集中式多用戶電表

一、感應(yīng)式電能表已完成其歷史使命：當前，電能表、水表、燃氣表乃至暖氣表已深入到千家萬戶，而電能表應(yīng)用的最廣、最早。目前我國生產(chǎn)電能表的廠家約有600多家，年產(chǎn)量約1億萬臺，其中70％以上為感應(yīng)式電能表。感應(yīng)式電能表已有100多年的歷史，當前突出的問題是：第一、合格率低，超差嚴重：1996年、1997年和1999年國家曾三次對感應(yīng)式電能表進行抽查，其合格率分別為7.1%、30.4%、和55.6％。有的產(chǎn)品最大實測基本誤差競高達-13.4％，遠遠超出了國家規(guī)定的+2％的技術(shù)指標要求。機械磨損是感應(yīng)式電能表無法克服的缺陷，磨損的后果是表計越走越慢。國家電力公司曾對在用的電能表進行了抽查，抽查的結(jié)果是：運行一年、二年、三年、四年和五年的電能表中，超差分別為31.1％、41％、44.1％、42.9％和53.5％。這就是說，用了五年的表，將有50％以上不合格，為此，有關(guān)部門不得不做出規(guī)定，要求感應(yīng)式電能表"五年"更換一次，鼓勵企業(yè)科技創(chuàng)新，研究開發(fā)推廣使用性能可靠的長壽命的電能表。第二、偷竊電現(xiàn)象嚴重：感應(yīng)式電能表由于電流、電壓接線端子外露，很容易采用改接線或倒表手段進行偷竊電，這是包括我國在內(nèi)的發(fā)展中國家普遍存在的嚴重問題。在我國一些地區(qū)或單位，偷漏電量競超過了總用電量的30％，其經(jīng)濟損失非常嚴重，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，我國每年因竊電而造成的電費損失超過50億。第三、抄表方式單一落后：感應(yīng)式電能表采用的是人工登門手工抄表，隨著電能表的數(shù)量增加，抄表、核算的工作量越來越大。抄表人員要走家串戶上樓、下樓，極不方便，這與現(xiàn)代化用電管理極不適應(yīng)。目前市場上，有將感應(yīng)式電能表配以光電脈沖轉(zhuǎn)換裝置，稱之為機電式電能表，可以實現(xiàn)遠程自動抄表，但其測量原理還是感應(yīng)式，其準確度仍難以提高。當今，電能已成為最重要的能源，在市場經(jīng)濟下，人們對電能的計量要求準確度要高，使用壽命要求長，而對用電的管理要求實現(xiàn)智能化、自動化。這些都是感應(yīng)式電能表所無能為力的。近一二十年來，由于微電子技術(shù)，計算機技術(shù)和通信技術(shù)的高速發(fā)展，出現(xiàn)的高準確度、長壽命且能實現(xiàn)遠程自動抄表等多種功能的全電子式電能表，取代傳統(tǒng)的感應(yīng)式電能表已勢在必行。

二、全電子式電能表全電子式電能表是通過對用戶供電電壓和電流實時采樣，采用專用的電能表集成電路，對采樣電壓和電流信號進行處理并相乘轉(zhuǎn)換成與電能成正比的脈沖輸出顯示。根據(jù)需要，也可以依據(jù)規(guī)定的協(xié)議（通信協(xié)議），將存貯的數(shù)據(jù)（電量等）上傳給上位機（主站），上位機也可以對電表進行用、售電管理。由于它具有感應(yīng)式電能表無可比擬的優(yōu)點，近幾年來發(fā)展非常迅速。用全電子式電能表取代感應(yīng)式電能表，在發(fā)達國家，平均每年以20％多的速度在更換。在我國由于起步晚，宣傳的力度、廣度不夠，人們對全電子式電能表的認識不足等原因，發(fā)展較慢。以下就全電子式電能表的特點、類型及其合理選用給予介紹。1、電子式電能表的主要特點為了便于說明問題，現(xiàn)就戶用全電子式電能表和感應(yīng)式電能表的主要特點列表比較如下：（表中帶"*"號者，是根據(jù)樣本實測的結(jié)果）。項目表型感應(yīng)式電能表電子式電能表備注技術(shù)性能*百分百誤差+0.86%~-5.7%+0.2%~-0.2%在5％Ib~400％Ib范圍內(nèi)*啟動電流25(mA)10(mA)采用5（20）A電能表*功耗1.68W0.52W壽命5年10年以上過載倍數(shù)46頻率范圍45---55（HZ）40---1000(HZ)電子式電能表受諧波影響小功能體積大小抄表人工紅外、遠程抄表等反竊電無有限量用電無有遠控功能無有復(fù)費功能無有性能價格比低高2、兩種采樣方式的全電子式電能表比較。當前電子式電能表對用戶用電采樣方式主要有兩種形式。一種是用互感器采樣，另一種為直接采樣。采用互感器采樣即利用電壓互感器和電流互感器分別來采集用戶的電壓信號和電流信號；直接采樣則是用熱穩(wěn)定性高的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)來取得電壓信號，而用電阻溫度系數(shù)非常小的錳銅片進行電流直接采樣。采用互感器采樣，在起動電流、線性范圍、功耗和精度等指標皆不如直接采樣，尤其是小電流時更為突出。例如：額定電流為20A時，直接采樣的啟動電流為20mA，互感器采樣的啟動電流為40mA。又如：采用專用的錳銅片進行直接電流采樣的全電子電能表誤差可調(diào)整到+0.5％，而采用電流互感器采樣，由于激磁電存在，若不采取補償措施，互感器本身誤差就可能超過5％。利用互感器采樣的的優(yōu)點是抗干擾性較強，線路簡單，成本低。3、電子式多費率電能表在市場經(jīng)濟下，根據(jù)用電的性質(zhì)不同，地區(qū)不同，時段不同等實行多種電價制已是理所當然。要推行多種電價制，除國家要制定有關(guān)法規(guī)和準則外，還必須要有相關(guān)的測量設(shè)備。所謂多費率電能表也稱復(fù)費率電能表或稱之為分時計量電能表。它是根據(jù)每天用電的峰、平、谷的實際情況，分時段地進行計量，以作為分時電價結(jié)算的依據(jù)。分時段計費的多費率電能表早期主要用于工業(yè)用戶，隨著我國家庭用電量的不斷增加和我國電業(yè)市場的商品化改革，近一年來分時段多費率電能培長達238％，而傳統(tǒng)電能表比去年同期下降24％。今年國家還修訂了多費率電能表的標準，即GB/T15284-2002《多費率電能表特殊要求》與此相適應(yīng)的分時電能表的專用集成電路也相繼面世，這必將為多費戶電能表的發(fā)展提供了更廣闊的前景。4、電子式電能表的抄表方式全電子式電能表的抄表方式主要有以下幾種：（1）人工抄表：根據(jù)表頭顯示進行抄表。（2）手持紅外抄表器抄表：手持紅外抄表器抄表它是一個帶有紅外收發(fā)的單片機控制系統(tǒng)。為此電能表應(yīng)設(shè)有相應(yīng)的紅外收發(fā)功能。抄表器最小可在3米以外通過紅外收集電能表顯示的數(shù)據(jù)，一塊抄表器可同時存儲幾千戶的用電數(shù)據(jù)，根據(jù)需要它可以通過并行口用微型打印機打印輸出，或通過計算機的輸入口，輸入給計算機進行數(shù)據(jù)管理，它具有體積小、重量輕、攜帶方便，操作簡單、性能價格比高等特點。有的抄表器還可帶售電功能，它很適合于樓群少、用戶數(shù)不多的情況下的用電管理。手持抄表器，通過RS232也可進行短距離在線抄表，但一般很少用。（3）遠距離自動抄表系統(tǒng)：所謂遠距離自動抄表系統(tǒng)是指管理人員可以坐在遠距表的辦公室里，應(yīng)用微機通過專用線、無線、電力線、光纖等做為通道，進行抄表和用電管理。自動抄表技術(shù)（AMR）八十年代中葉誕生于美國，九十年代初引進國內(nèi)，國內(nèi)居民用電"一戶一表"政策的推行和居民住宅小區(qū)管理智能化的發(fā)展，近幾年來在國內(nèi)AMR技術(shù)發(fā)展非常迅速，建設(shè)部關(guān)于《住宅、廚房、衛(wèi)生間三表計量出戶智能系統(tǒng)裝置》的標準也在制定。目前自動抄表系統(tǒng)的國家標準（草稿）已出臺，自動抄表系統(tǒng)不僅可用于電能表的抄表，同時也適用于帶有脈沖輸出的水表、氣表和熱量表的抄表。在功能上也不限于抄表的功能，根據(jù)國家標準，它同時還應(yīng)具有監(jiān)測運行狀態(tài)報警、參數(shù)設(shè)置、負荷控制、自定義等功能。當前在國內(nèi)隨功能的不同，自動抄系統(tǒng)平均每戶100元~300元不等，隨著自動抄表系統(tǒng)的性能不斷完善和價格的降低，自動抄表系統(tǒng)在國內(nèi)將迅速推廣。5、全電子式予付費電能表電是一種商品，長期以來，由于計劃經(jīng)濟的影響，一些人頭腦中對電是一種商品還缺乏認識，因此"偷電不是偷"、"欠電不是欠"等錯誤觀念還有一定的市場。據(jù)了解全國電力系統(tǒng)欠費已高達250億以上。所謂予付費電能表就是先購電后用電，完全按照商品交換的原則進行。隨著經(jīng)濟發(fā)展和文化交流活動的增加，特別是一些出租門頭房、出租房、公寓等房主變動頻繁的用戶及經(jīng)常外出很難找到的房主的用戶，采用予付費電能表實行先付費、后用電更有現(xiàn)實意義。予付費電能表發(fā)展已經(jīng)歷了投幣式、磁卡式、電卡式、IC卡式、謝頻式及直接購電式等六個階段。當今IC卡式予付費電能表仍占據(jù)著市場的主流，但有關(guān)專家提出，由于IC卡表存在著一個面向用戶完全開放的插口，用戶可用多種方法攻擊IC卡而造成死機，數(shù)據(jù)混亂。此外由于受到成本限制，IC卡使用的密碼容量有限，而容易解密，甚至出現(xiàn)偽造，為此電力部門曾專門指出"一戶一表"不宜用IC卡表。所謂直接購電式予付費電能表，用戶到供電或物業(yè)管理部門去買電，而供電或物業(yè)管理部門采用遠控或手持售電機，將購電量直接注入到用戶的電表內(nèi)，用戶表頭可顯示出購電數(shù)。當顯示電量減到一定值時，可發(fā)出光（或聲）報警，提示用戶購電，否則，當用完電時及時斷電。直接購電予付式表不僅用于電能表，同時也可用于水、氣表等。它完全可取代IC卡式表，且售價也將低于IC卡表，具有很好的市場前景。三、集中式多用戶全電子式電能表符合我國國情我國居民住宅或公寓多以樓房為主。一座樓一般含幾個單元，而每個單元少者一般近十戶、十幾戶，多者幾十戶。針對上述情況，為了便于抄表和用電管理，目前一些物業(yè)管理部門將多個單塊表集中安裝在樓梯間。這樣簡單的組合造成體積龐大、不美觀又不經(jīng)濟。設(shè)計一種體積小、功能全又經(jīng)濟的集中式多用戶全電子式電能表十分必要。這種集中式表一個單元、乃至一幢樓同用一塊即可，但它又不是多個單表的簡單組合。1、集中式多用戶全電子電能表的結(jié)構(gòu)、原理：下圖是該種表的結(jié)構(gòu)框圖，它主要由每戶電能計量單元、單片機系統(tǒng)和輸出三個部分組成。接用戶電電能脈沖紅外通信遠傳抄表通信每戶電能脈沖輸出（1）每戶電能計量單元：主要由電壓、電流采樣和專用電能表芯片（如BL0932B、ADE7755等）構(gòu)成。它的任務(wù)是完成每個用戶的用電量累積、存儲，并同時將電量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖分別輸出或送入單片機處理。戶電能計量單元，集中安裝在一個印刷電路板上，其面積比一個紙煙盒還小，每戶一塊，每戶單獨計量，互不影響。（2）單片機系統(tǒng)：它是一個智能數(shù)據(jù)采集處理和控制單元。整個系統(tǒng)安裝在一個見方約200*80mm2的印刷電路板上。它的任務(wù)是接收并存儲各用戶電量，經(jīng)處理后控制公用顯示器，定時、輪流顯示各戶用（或剩余）電量，控制對外通信，完成抄表或遠控等工作。（3）輸出部分：主要包括公用顯示器和對外通信、控制接口等。公用顯示器輪流顯示每戶戶號和電量，可24小時連續(xù)工作，用戶隨時可查看各自的用量情況。不難看出，上述集中式多用戶電能表是集電子技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的高科技產(chǎn)品。它具有體積小、可容戶數(shù)多（一塊24戶集中式多用戶電能表其面積約為用單表簡單集中安裝的1/3），同時又具有"一戶一表"的功能。值得提及的是，目前市場上還有一種類型的集中式多用戶電子式電能表，其采樣是每戶分別進行，但每一戶的用電量計算則由同一個芯片或單片機系統(tǒng)來完成。這類表無論從結(jié)構(gòu)上還是從原理上來看，都不具備"一戶一表"的功能。再一個問題是，每一戶的用電能量計算都由同一的部件去完成，即每一戶的用電量計算都要排隊循環(huán)等待。這勢必要造成用電計量的誤差，戶數(shù)越多，誤差越大。2、技術(shù)指標、功能及合理選用：集中式多用戶全電子式電能表的主要技術(shù)指標和單塊全電子式電能表相當，而功能比單表強，性能價格比高于單表，由于篇幅關(guān)系，這里只介紹幾點有關(guān)選用和使用的問題。（1）分路電能計量戶數(shù)：有兩種類型：一種是幾戶至幾十戶的表，這種表分嵌墻式（用于新建樓房）和外掛式（舊樓改造）兩種，一般是一個單元裝一塊，安裝在樓梯間。另一種是上百戶以上的多用戶柜式電能表。這類表專為學(xué)生公寓設(shè)計，根據(jù)當前高校學(xué)生公寓用電管理要求，這類表除具有遠程自動抄表、予付費等功能外，它還可設(shè)計成具有負載任意限定和惡性負載識別能力。所謂惡性負載，是指電爐、電熱墊等一類帶隱患的用電器。對于這類用電器，電表能自動斷電，以確保用電安全。（2）供電方式：有以下幾種，可按需選用。①單相進線--單相、多戶出線。②三相四線制進線--單相多戶出線，即每相可接多戶。要求每相所接戶數(shù)盡量相等。③三相進線--三相多戶出線，用戶三相用電設(shè)備。④三相四線制進線--單、三相混合出線，其中三相出線可接三相用電電器，如中央空調(diào)，而單相出線主要用于照明和單相供電的電器。目前，這類用戶逐漸增多，出線時要盡量考慮到三相負載平衡。（注：上述沒考慮地線。）3、價格目前，市場上普通單相全電子式電能表（指只具有電能計量功能）額定電流在40安的，市場報價一般在80元左右；予付費IC卡式全電子電能表的市場報價均在250元~300元之間。若考慮到外表殼和空氣開關(guān)（按六回路考慮），普通單相表的報價將近210元，而IC卡將近400元。集中式多用戶全電子式電能表隨著功能不同，所用空氣開關(guān)有別其報價相差較大，現(xiàn)以19戶為例，選用DZ47空氣開關(guān)加外箱體，普通集中式帶遠抄的表平均每戶報價約170元左右，帶予付費的平均每戶報價約在300元以下。綜合上述，集中式多用戶全電子式電能表，體積小、功能全、性能價格比高，符合我國國情，具有很大的市場潛力。

參考文獻：

1、國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局文件："質(zhì)技監(jiān)局量發(fā)（2000）108號"

1三相異步電動機直接啟動的影響

三相異步電動機全壓直接起動將產(chǎn)生過高的電動轉(zhuǎn)矩與起動電流。直接影響接在該電網(wǎng)上電氣設(shè)備的運行。全壓起動的電動機容量愈大，供電變壓器容量愈小時，這種影響愈顯著。而在低壓電網(wǎng)系統(tǒng)中，電動機容量大于75KW時，是不允許全壓啟動的，否則在起動瞬間大電流的沖擊下，將引起電網(wǎng)電壓的降低，影響到電網(wǎng)內(nèi)其他電氣設(shè)備的運轉(zhuǎn)，電壓的降低可能引起電動機本身的起動無法正常完成，嚴重時，電動機可能燒毀。同時，全壓起動產(chǎn)生過高的起動沖擊轉(zhuǎn)矩將引起一系列的機械問題，如連接件損壞、電動機機座變形、傳送帶撕裂，齒輪或減速機損壞等，甚至?xí)蛩鲗艿赖臎_擊力（及反作用力）過大而產(chǎn)生嚴重的水錘效應(yīng)損壞設(shè)備。因此必須設(shè)法改善電動機的起動過程，使電動機平滑無沖擊的完成起動過程。

2電子式軟啟動器啟動

電子式軟啟動器(以下稱軟啟動器)采用微機控制技術(shù)，使啟動電壓和電流在計算機控制下，具有斜坡電壓和限制電流的功能。利用斜坡電壓和電流可設(shè)置多種啟動方式，使受控電動機的電壓及電流在預(yù)先設(shè)置的范圍內(nèi)，按轉(zhuǎn)矩優(yōu)化的加速曲線，完成整個啟動過程，他的啟動特性平滑，無沖擊，實現(xiàn)了平緩啟動。軟啟動器同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。同時他還具備故障保護、節(jié)能和通訊等功能?？梢?，電子式軟啟動器是代替?zhèn)鹘y(tǒng)的降壓啟動的理想選擇。

3電子式軟啟動器

3.1軟啟動器的工作原理

本文闡述了電子式多功能電能表的設(shè)計方法、硬件設(shè)計的技術(shù)關(guān)鍵和軟件設(shè)計流程。并以NEC的uPD78F0338單片機為例,實現(xiàn)了一款具有四種費率、六條負荷曲線和兩套費率結(jié)構(gòu)的三相四線電子式多功能電能表

電子式多功能電能表主要針對國內(nèi)市場三相用電的工業(yè)用戶。隨著電力行業(yè)改革深入,工業(yè)三相用電對多功能電能表的需求大量增加。目前國內(nèi)多功能表種類少、價格較高、功能不完善,往往僅是針對某些地區(qū)的特定要求開發(fā),缺乏通用性,某些產(chǎn)品未能完全達到國標的要求。本文介紹的電子式多功能電能表正是為了適應(yīng)這種市場需求而設(shè)計的。

這是一款智能型高科技電能計量產(chǎn)品,該表可以同時計量正/反向有功電能、正/反向無功電能、四象限無功電能,還具有多費率控制,負荷曲線記錄,各相失壓、過壓、頻率超限記錄,數(shù)據(jù)LCD顯示等多種功能。主站可以通過RS-485總線或手持紅外抄表器對該電表進行查表、設(shè)表、抄表等操作。

軟件代碼全部采用C/C++語言編寫,編碼效率高,可維護性好,便于實現(xiàn)模塊化設(shè)計,可根據(jù)用戶的需求方便地對功能模塊進行裁剪。而且代碼經(jīng)過優(yōu)化,其生成的目標代碼大小和執(zhí)行效率已與匯編代碼相差無幾。該產(chǎn)品的技術(shù)指標全面符合GB/T17215-1998《1級和2級靜止式交流有功電度表》、DL/T614-1997《多功能電能表》和DL/T645—1997《多功能電能表通信規(guī)約》的要求。

多功能電能表的總體結(jié)構(gòu)和硬件設(shè)計

多功能表總體結(jié)構(gòu)

本文闡述了電子式多功能電能表的設(shè)計方法、硬件設(shè)計的技術(shù)關(guān)鍵和軟件設(shè)計流程。并以NEC的uPD78F0338單片機為例,實現(xiàn)了一款具有四種費率、六條負荷曲線和兩套費率結(jié)構(gòu)的三相四線電子式多功能電能表

電子式多功能電能表主要針對國內(nèi)市場三相用電的工業(yè)用戶。隨著電力行業(yè)改革深入,工業(yè)三相用電對多功能電能表的需求大量增加。目前國內(nèi)多功能表種類少、價格較高、功能不完善,往往僅是針對某些地區(qū)的特定要求開發(fā),缺乏通用性,某些產(chǎn)品未能完全達到國標的要求。本文介紹的電子式多功能電能表正是為了適應(yīng)這種市場需求而設(shè)計的。

這是一款智能型高科技電能計量產(chǎn)品,該表可以同時計量正/反向有功電能、正/反向無功電能、四象限無功電能,還具有多費率控制,負荷曲線記錄,各相失壓、過壓、頻率超限記錄,數(shù)據(jù)LCD顯示等多種功能。主站可以通過RS-485總線或手持紅外抄表器對該電表進行查表、設(shè)表、抄表等操作。

軟件代碼全部采用C/C++語言編寫,編碼效率高,可維護性好,便于實現(xiàn)模塊化設(shè)計,可根據(jù)用戶的需求方便地對功能模塊進行裁剪。而且代碼經(jīng)過優(yōu)化,其生成的目標代碼大小和執(zhí)行效率已與匯編代碼相差無幾。該產(chǎn)品的技術(shù)指標全面符合GB/T17215-1998《1級和2級靜止式交流有功電度表》、DL/T614-1997《多功能電能表》和DL/T645—1997《多功能電能表通信規(guī)約》的要求。

多功能電能表的總體結(jié)構(gòu)和硬件設(shè)計

多功能表總體結(jié)構(gòu)

摘要：本文分析了電子式與感應(yīng)式電能表的性能，論述了全電子式電能表的特點、類型、功能及其合理選用，介紹了確保電能表計量準確性的要求。

關(guān)鍵詞：電子表機械表電能表性能選用

0引言

經(jīng)常使用的電能表有兩種：一種是感應(yīng)式機械電能表，它是利用三個不同空間和相位的磁通建立起來的交變移進磁場，在這個磁場的作用下，轉(zhuǎn)盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，這個感應(yīng)電流使得轉(zhuǎn)盤總是朝一個方向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動經(jīng)蝸桿傳遞到計數(shù)器，累計轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)，從而達到計量電能的目的。另一種是電子式電能表，它是利用電流和電壓作用于固態(tài)電子器件而產(chǎn)生瓦時輸出量的電能計量儀表。

1電子表與機械表的缺點比較

1.1機械表存在以下缺點：①使用的制動阻尼磁鐵受溫度影響較大，高溫狀態(tài)下容易失磁，使得表計走慢，給供電部門造成電能損失；②機械式電能表由于受磁場對稱性和發(fā)熱影響，容易發(fā)生潛動即空走；③感應(yīng)式電能表在輕負荷運行時，往往出現(xiàn)過補償現(xiàn)象。

1電子表與機械表的缺點比較

1.1機械表存在以下缺點：①使用的制動阻尼磁鐵受溫度影響較大，高溫狀態(tài)下容易失磁，使得表計走慢，給供電部門造成電能損失；②機械式電能表由于受磁場對稱性和發(fā)熱影響，容易發(fā)生潛動即空走；③感應(yīng)式電能表在輕負荷運行時，往往出現(xiàn)過補償現(xiàn)象。

1.2電子表存在以下缺點：①生產(chǎn)技術(shù)有待于進一步提高；②價格較貴；③對外部環(huán)境要求較高等。

2電子表與機械表的性能比較

2.1線性動態(tài)范圍與計量準確度：由于電子表的采樣元件、A/D變換元件、放大電路等的線性好，使得電子表的線性動態(tài)范圍較大，適應(yīng)性很強。機械表的線性動態(tài)范圍小，原因是非線性因素太多，當用電量變化很大時計量精度將受到很大影響。

2.2靈敏度：電子表的電子線路本身靈敏度極高，可比機械表高一個數(shù)量級，而且可以長時間保持這種高靈敏度。機械表的機械摩擦阻力是原理性的問題目前無法克服，特別是在低轉(zhuǎn)速時，機械摩擦力接近靜態(tài)摩擦力，數(shù)值明顯提高，因而計量漏洞將增大，長時間工作后尤其如此。

1電子式互感器數(shù)字同步技術(shù)分析

在整個采樣值傳輸時序分布結(jié)構(gòu)當中，MU中對于采樣信號進行數(shù)字化處理過程當中時延問題能夠借助于信號調(diào)理時延予以處理，在此基礎(chǔ)產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換過程中的時延問題。這一時延在經(jīng)過FIR濾波器群延時處理之后會生成與MU采樣信號數(shù)字化處理時延相對應(yīng)的數(shù)據(jù)處理時延，并在以太網(wǎng)控制器進行信號發(fā)送以及報文傳輸?shù)倪^程當中產(chǎn)生與之相對應(yīng)的時延。從這一角度上來說，在電力系統(tǒng)各類型設(shè)備電壓及電流信號自產(chǎn)生直至處理完成的全過程當中，高階FIR濾波器裝置所對應(yīng)的群延時問題是數(shù)據(jù)時延問題最為嚴重的一個階段。假定整個數(shù)據(jù)采樣周期的時間設(shè)定為50us，與之相對應(yīng)的一般性64階結(jié)構(gòu)FIR濾波器裝置所涉及到的群延時間則表現(xiàn)為1.5ms以上。從這一角度上來說，僅僅依賴于傳統(tǒng)意義上的插值運算是無法針對電流及電壓信號在采集、傳輸至處理全過程中所產(chǎn)生時延問題予以有效控制及補償?shù)?。在這一背景作用之下，應(yīng)當采取一種特殊的兩極同步處理方式，即首先借助于數(shù)字移相器裝置針對相位滯后信號進行前移處理，進而在應(yīng)用動態(tài)化二次拉格朗日插值計算的方式實現(xiàn)這部分滯后信號的精確性相位同步處理。在這一過程當中，需要重點關(guān)注如下兩個方面的問題。

（1）首先，在數(shù)字移相器進行滯后信號

遷移處理以及相位均衡的過程當中，由阻容網(wǎng)絡(luò)以及運算放大器裝置所構(gòu)成的整個超前移相很明顯，模擬移相器連續(xù)傳遞函數(shù)的取值同圖1中所示的電阻值R以及C均存在密切關(guān)系?；谝陨戏治?，通過對拉普拉斯變換復(fù)變量參數(shù)的引入與替代處理能夠獲取與系統(tǒng)連續(xù)信號對應(yīng)模擬角頻率以及拉普拉斯變換復(fù)變量虛部參數(shù)相關(guān)的移相器頻率特性傳遞函數(shù)。在針對相拼特性進行深入分析的過程當中不難發(fā)現(xiàn)，圖1中整個模擬移相器在進行數(shù)據(jù)同步處理過程當中所表現(xiàn)出的移相讀數(shù)始終維持在0°~180°范圍之內(nèi)。進而通過對校正系數(shù)的調(diào)節(jié)與計算，能夠在均方差最小原則的處理作用之下獲取頻域方差函數(shù)作用之下個點的min參數(shù)，最終能夠獲取數(shù)字同步處理中所需要的全通濾波器最優(yōu)化解。

（2）其次，借助于插值重采樣作業(yè)方式

實現(xiàn)整個電子式互感器中傳輸數(shù)據(jù)的同步處理是現(xiàn)階段應(yīng)用比較普遍的一種處理方式。MU能夠兼容接受PPS或是B格式碼。與此同時，F(xiàn)PGA支持下的數(shù)據(jù)同步模塊能夠?qū)㈤g隔時間在1s范圍之內(nèi)的同步脈沖頭進行均勻分割處理，并形成均勻性的4000個時間片。以上每個時間片的開始位置均與一個獨立的同步采樣脈沖信號相對應(yīng)。在此基礎(chǔ)之上，能夠?qū)⒋诉^程中所獲取的同步采樣脈沖信號作為基準參數(shù)并進行插值處理，借助于此種方式實現(xiàn)良好的采樣同步。特別值得注意的一點在于：為確保信號帶寬能夠在數(shù)字同步處理過程當中得到有效拓展，并實現(xiàn)對混疊誤差的有效控制，需要在高壓采集板運行過程當中引入采樣技術(shù)，同時在MU當中設(shè)計有抽取濾波器裝置，實現(xiàn)對采樣頻率的有效恢復(fù)。從某種程度上來說，建立在動態(tài)化二次拉格朗日差值運算基礎(chǔ)之上的差值分析能夠?qū)崿F(xiàn)4抽1模式的濾波抽取與差值計算。

本文闡述了電子式多功能電能表的設(shè)計方法、硬件設(shè)計的技術(shù)關(guān)鍵和軟件設(shè)計流程。并以NEC的uPD78F0338單片機為例,實現(xiàn)了一款具有四種費率、六條負荷曲線和兩套費率結(jié)構(gòu)的三相四線電子式多功能電能表

電子式多功能電能表主要針對國內(nèi)市場三相用電的工業(yè)用戶。隨著電力行業(yè)改革深入,工業(yè)三相用電對多功能電能表的需求大量增加。目前國內(nèi)多功能表種類少、價格較高、功能不完善,往往僅是針對某些地區(qū)的特定要求開發(fā),缺乏通用性,某些產(chǎn)品未能完全達到國標的要求。本文介紹的電子式多功能電能表正是為了適應(yīng)這種市場需求而設(shè)計的。

這是一款智能型高科技電能計量產(chǎn)品,該表可以同時計量正/反向有功電能、正/反向無功電能、四象限無功電能,還具有多費率控制,負荷曲線記錄,各相失壓、過壓、頻率超限記錄,數(shù)據(jù)LCD顯示等多種功能。主站可以通過RS-485總線或手持紅外抄表器對該電表進行查表、設(shè)表、抄表等操作。

軟件代碼全部采用C/C++語言編寫,編碼效率高,可維護性好,便于實現(xiàn)模塊化設(shè)計,可根據(jù)用戶的需求方便地對功能模塊進行裁剪。而且代碼經(jīng)過優(yōu)化,其生成的目標代碼大小和執(zhí)行效率已與匯編代碼相差無幾。該產(chǎn)品的技術(shù)指標全面符合GB/T17215-1998《1級和2級靜止式交流有功電度表》、DL/T614-1997《多功能電能表》和DL/T645—1997《多功能電能表通信規(guī)約》的要求。

多功能電能表的總體結(jié)構(gòu)和硬件設(shè)計

多功能表總體結(jié)構(gòu)

摘要：自改革開放以來，我國的經(jīng)濟與科技便進入了飛速發(fā)展的時期，而近些年來，我國所去的成就毫無意外的令世人震驚，而隨著時代的進步，時間的推移，毫無疑問當今社會屬于電力以及網(wǎng)絡(luò)信息化的時代，也是微電子的時代，目前，為了保障電流、電壓等電子信號的輸送，必須深化的研究繼電保護裝置。主要通過簡單的闡述電子式電流互感器的變壓器的概念以及工作原理，進而探討應(yīng)用電子是電流互感器的變壓器差動保護的必要性，并探討了變壓器差動保護的現(xiàn)狀，重點強調(diào)了應(yīng)用電子式電流互感器的變壓器的差動保護的情況。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用電子式；電流互感器；變壓器差動保護研究

我國一直致力于民生事業(yè)的建設(shè)，隨著科技的發(fā)展，電力已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡谋匦栉铮陔娏斔瓦^程中電流互感器以及變壓器等繼電器的存在是保障電流等電信號滿足人們?nèi)粘Ｋ璧年P(guān)鍵，這也是由于目前所采用的繼電器多為電磁式互感器，而而這種互感器極易受到外界影響，進而影響電力的正常輸送，而無論城鄉(xiāng)電網(wǎng)還是低級電網(wǎng)隨著時間的推移都逐漸出現(xiàn)飽和的趨勢，而電子式電流互感器的出現(xiàn)對于飽和的電信號有著重要作用。

1電子式電流互感器綜述

雖然電子式電流互感器在解決電流等電信號飽和上有著得天獨厚的優(yōu)勢，但是不可否認由于電子式電流互感器出現(xiàn)的時間較晚，使得絕大多數(shù)人員依舊采用傳統(tǒng)的電磁式互感器，所以為了推動電子式電流互感器的使用，就必須對其有一定的了解。1.1電子式電流互感器的概念。隨著信息化腳步的加快，目前社會上的絕大多數(shù)的儀器都在朝智能化的方向邁進，以期望能在解放勞動力的同時提高工作效率，毫無疑問，變電站的危險性相對較高，因此當前一部分智能變電站的出現(xiàn)使得電力中轉(zhuǎn)更為便捷，但是傳統(tǒng)的電磁式互感器極易受到影響，損耗了大亮的電信號，因此電子式電流互感器的出現(xiàn)使得智能變電站更為符合時代的發(fā)展，這主要是由于相對于傳統(tǒng)的互感器，電子式電流互感器具有體積小，重量輕，絕緣材料簡單，動態(tài)范圍較寬，無磁飽和現(xiàn)象，數(shù)字量、模擬量輸出均可，且二次輸出可開路，但是溫度對其影響較大。目前社會上廣泛使用的電子式電流互感器包括應(yīng)用電子式電流互感器以及光學(xué)互感器。1.2電子式電流互感器工作原理。電子式電流互感器之所以能快速的代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電磁式互感器的原因正是由于其所具有的特點，同樣也離不開電子式電流互感器的工作原理。電子式電流互感器的工作原理包括：羅氏線圈原理、低功率小鐵心線圈原理、電阻分壓原理、阻容分壓原理以及串聯(lián)感應(yīng)分壓原理，其中羅氏線圈原理是通過電磁感應(yīng)定律算出導(dǎo)體的電動勢，從而調(diào)節(jié)線圈，進而使得互感器更為合理、科學(xué)；而低功率小鐵心線圈原理則是算出電路中的電功率，從而調(diào)節(jié)小鐵心線圈，進而提高互感器的電流調(diào)節(jié)作用；電阻分壓原理利用電阻并聯(lián)的方法對工作中的電子式電流互感器進行差動保護；而阻容分壓則是通過為了降低過高電壓通過的可能性，進而避免短路的情況出現(xiàn)，從而起到保護變壓器的作用；串聯(lián)感應(yīng)分壓器原理就是將多種不同級的電抗器串聯(lián)在電路中，從而根據(jù)反饋的電信號合理的盡心線圈設(shè)置，從而保障電子式電流互感器的工作。

2應(yīng)用電子式電流互感器的變壓器差動保護的必要性

1對于電子互感器的簡要介紹

在圖1中，如果一次傳感器不需要一次變換器，而是依靠光纖傳輸系統(tǒng)即可將光測量信息輸出，即依據(jù)光學(xué)原理傳感，那么，此類電子互感器劃分和歸屬于無源型電子互感器。相反，如果一次變換器是在整個信息傳輸過程中需要一次電源供電，并且是由電子部件構(gòu)成的，那么此類電子互感器則劃分和歸屬于有源型電子互感器。[2]

2電子互感器在智能電網(wǎng)中的使用情況分析研究

電子互感器生產(chǎn)使用技術(shù)的日臻成熟和完善，使得電子式互感技術(shù)在不同類型的電壓等級變電站中得到極大的認可和廣泛的投入運行。電子互感器在幾年之前已經(jīng)投入運用到110kV以下的變電站中；在220kV以上的變電站中，已經(jīng)逐步實現(xiàn)了由常規(guī)互感器和電子互感器比列掛網(wǎng)運行轉(zhuǎn)移過渡到電子互感器單獨運行的使用模式。例如已經(jīng)投入運行的江蘇西涇220kV智能變電站、吉林長南500kV智能變電站、陜西延安750kV智能變電站等試運行變電站中都采用了各種類型相結(jié)合的電子互感器。目前，我國已經(jīng)投入運行使用的電子互感器與GIS設(shè)備結(jié)合安裝使用的類型有如下幾種。(1）將有源型電子電流互感器與隔離開關(guān)組合安裝應(yīng)用。具體實施步驟是將電子式電流互感器安裝在隔離開關(guān)的底座上，這樣就由隔離開關(guān)來承受電子互感器的重量。此種組合安裝使用方式能夠在很大程度上壓縮減小配電裝置的間隔縱向尺寸，因而能夠減少變電站的面積。(2）將有源型電子電流互感器安裝在GIS組合器的SF6氣室內(nèi)；有源型電子互感器采用懸掛安裝的方式，并將電子互感器與高壓電極相鏈接使用。(3）有源型電子式電流互感器、電子電壓互感器組合設(shè)備布置安裝于GIS高壓氣室內(nèi)部。(4）全纖電子電流互感器與GIS組合安裝，將電子互感器套于GIS外部，安裝簡單，不改變GIS結(jié)構(gòu)；或者將電子互感器安裝于GIS高壓氣室外部連接處密封。當前我國已投入運行的電子互感器主要應(yīng)用于電壓等級在110kv以上的。截止到2011年，我國國家電網(wǎng)統(tǒng)計共投入運行電子互感器2040臺左右，在所有的已經(jīng)投入運行的互感器比例中占0.48%。其中，電子式電壓互感器有400臺左右，電子式電流互感器有1360臺左右。[3]當前的電子式電流互感器主要以有源型為主，占據(jù)整個電子式電流互感器的80%，只有不足20%的是無源型，而電子式電壓互感器則基本上都以有源型為主。

3電子互感器在智能電網(wǎng)運用中出現(xiàn)的問題

國家電網(wǎng)對于電壓等級在110kv以上的電子互感器運行情況調(diào)查與研究顯示，各類電子互感器在運行過程中出現(xiàn)的問題表現(xiàn)在以下幾個方面。(1）電子式電壓互感器。據(jù)統(tǒng)我國智能電網(wǎng)的統(tǒng)計資料顯示，電子式電壓互感器共發(fā)生故障52臺次，其中，電壓等級為66kV的電子互感器發(fā)生故障為1臺次，110kV電壓等級17臺次，220kV電壓等級2臺次，800kV等級32臺次（均為直流系統(tǒng)），電壓等級越高，電子互感器的故障發(fā)生率也越高。(2）電子式電流互感器。據(jù)統(tǒng)計資料顯示，國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)內(nèi)電子式電流互感器共發(fā)生故障141臺次，其中，電壓等級為66kV的電子式電流互感器發(fā)生故障2臺次，110kV電壓等級67臺次，220kV電壓等級11臺次，500kV等級61臺次（均為直流系統(tǒng)）。[4]