文档介绍：1前言
概述
电能表俗称电度表或千瓦时表,它在电能管理用仪器仪表中占有很大的比例,其性能直接影响电能管理的效率和科学化水平。多年以来,随着电力系统和以电能为动力的产业的发展以及电能管理系统的不断完善电能表的结构和性能也经历了不断的更新和优化的过程。
较早出现且至今仍在我国和许多国家普遍采用的感应系电能表,虽简单且价格便宜,但受其工作原理以及材料工艺等条件的局限其测量准确度很难提高,且功能单一,不适应工业现代化和供用电管理现代化飞速发展的需求。近年来,微电子技术、计算机技术和通信技术的高速发展,有力地推动了电子式电能表技术的迅速更新与进步。高准确度、高可靠性的元器件以及大规模电路集成技术和电路制造的表面贴装技术等应用于电子式电能表的开发与生产,使电子式电能表寿命提高、功能多种多样,且仍在不断扩展,并逐步使供用电管理的微机化和自动化成为现实。
近期我国城市的居民住宅建设发展非常迅速,随之楼房所用电能表的数量也日益增多,现行建筑电气设计常将单块电能表集中挂成一面“表墙”,体积较大,维护管理不方便。且现行分体式电能表仅能实现一户的电能计量,功能单一,电表自身功耗较大;当用户过负荷时不能保护,严重时可烧毁电表;用户的用电数据需要抄表员人工采集。
电能目前无法大量储存,其生产实施高效准确的抄收系统已是当传输和使用必须在同一时间内进行。我国在80年代就引进了一些国外的智能电表装置,然而其功能,价格,维护等方面不能完全适应我国现阶段的需要。而电能计量管理系统是其它现代化系统实现的基础,目前在美国、日本已经实施。但是由于电网不同、国情不同,美、日的先进技术无法在我国电网采用,而且目前国内也还没有成熟的技术提供电力部门使用。为此,电力部门近期提出“两网改造”和“城镇一户一表”工程的任务。这为我国实现低压电网的管理现代化提供了广阔的空间,许多科研部门在这方面做出努力。
正是由于以上背景,智能电能表应运而生。所谓智能电表,就是应用计算机技术,通讯技术等,形成以智能芯片(如CPU)为核心,具有电功率计量、计时、计费、与上位机通讯、用电管理等功能的新型电度表。其特点为:体积小型化功能多样化;功耗减小维持电流降低;采用新型元器件,提高了可靠性;显示方式普遍更新:编程抄表多样化。将用电户的用电计量和管理集成一体,可大大缩小整机体积,优化配电箱的结构,精度高、功能全,并可进行远程自动抄表管理。
世界上最早出现的电能表,是由德国人爱迪生在1880年利用电解原理的制作的直流电能表。交流电的出现和使用,对电能计量仪表的功能提出了新的要求。1888年意大利物理学家费拉里斯首先想到将旋转磁场理论用于交流电能测量。与费拉里斯几乎同时,美国一位物理教师也根据旋转磁场的原理试制出了感应系电能表的雏形。1889年,德国人布勒泰制作出了无单独电流铁心的感应系电能表。1890年,带电流铁心的感应系电能表出现了,不过其转动元件是一个铜环,制动力矩靠交流电磁铁产生。直到1世纪末,才逐渐改用永久磁铁产生制动力矩以降低转动元件旋转速度并增加转矩;表的计数机构几经改进,铜制的圆转盘也由铝圆盘所取代。至此,感应系电能表的制造理论基本形成。
经过一百多年的不断改进和完善,感应式电能表的制造技术也己相当成熟。感应式电能表具有制造简单、可靠性好和价格低廉等特点,因此,至今在包括我国的许多发展中国家甚至是一些发达国家里,感应系电能表仍作为主要的计量工频电能的仪表被广泛使用。
随着电能开发及利用的加快,对电能管理和电能表性能提出了更高的要求。电力系统的不断扩大以及对电能合理利用的探索,使感应系电能表逐渐暴露出准确度低、适用频率范围窄和功能单一等缺点。感应式电能表由于受其原理和结构等因素的制约,要对它进行较大的改进是很困难的。基于微电子技术和计算机技术的不断发展,人们相继开发出了多种多样的电子式电能表。
早期的电子式电能表,仍采用感应系电能表的测量机构作为工作元件,由光电传感器完成电能脉冲的转换,然后经电子电路对脉冲进行适当处理,从而实现对电能的测量。这种电能表的显著特点是感应系测量机构配以脉冲发生装置,因此也被称为感应系脉冲电能表或机电脉冲式电能表。机电脉冲式电能表在国外早已有成熟产品,并自20世纪70年代初就开始在一些工业化国家逐渐被大面积采用。这种电能表和机械祸合式多费率电能表都是感应系电能表向全电子式电能表过渡发展过程中的电能计量品种,它们对分时电价、需量电价制度的实施起了积极的推动作用。但是以感应系测量机构作为其测量主回路的原理性缺陷,决定了它同样具有感应系电能表一样的准确度低、适用频率范围低等缺点。
为了替代感应系测量机构,从20世纪70年代起人们就开始研究并试验采用电