電路及電路模型PPT課件

1、1第一節(jié) 電能計量技術(shù)的基本概念第二節(jié) 電能計量的發(fā)展和現(xiàn)狀第三節(jié) 電能計量裝置的分類及銘牌標(biāo)志第1頁/共22頁2一、電能計量技術(shù)的有關(guān)概念 電能計量技術(shù)是由電能計量裝置來確定電能量值，為實現(xiàn)電能單位的統(tǒng)一及其量值的準(zhǔn)確、可靠的一系列活動。 電能計量是電力生產(chǎn)、銷售以及電網(wǎng)安全運行的重要環(huán)節(jié)，發(fā)電、輸電、配電和用電都需要對電能進行準(zhǔn)確測量。電能計量技術(shù)的重要性電能計量技術(shù)的定義第2頁/共22頁3 電能計量裝置的作用v 電能計量裝置的定義 通常我們把電能表、與其配合的電能計量裝置包括電能表、計量用互感器及電能表到互感器的二次回路連接線統(tǒng)稱為電能計量裝置。 電既是電力企業(yè)的產(chǎn)品，又是商品，其交易過

2、程必須遵循市場規(guī)律，做到買賣公平。電能計量裝置的準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到各項電業(yè)技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的準(zhǔn)確計算、營業(yè)計費的準(zhǔn)確性和公平性，關(guān)系到電力工業(yè)的發(fā)展、國家與電力用戶的合法權(quán)益。第3頁/共22頁4v 電能表是電能計量裝置的核心部分，它起著計量負載消耗或電源發(fā)出的電能的作用。在高電壓、大電流的系統(tǒng)中，必須通過電壓、電流互感器將高電壓、大電流變換成低電壓、小電流再接入電能表進行測量。互感器的作用有兩點：1 1）降低儀表絕緣強度、保證人身安全；2 2）擴大了電能表的量程、減小了儀表的制作規(guī)格。電能表二次回路的作用：通過導(dǎo)線將電能表和互感器連接，易于工作人員監(jiān)測。但二次回路會對電能計量裝置的準(zhǔn)確度產(chǎn)生影響

3、。電能計量裝置的組成第4頁/共22頁5二、對電能計量裝置的要求 電力系統(tǒng)具有跨區(qū)、跨省聯(lián)網(wǎng)運營的自然特性，要求整個系統(tǒng)內(nèi)的電能計量值準(zhǔn)確統(tǒng)一； 電力生產(chǎn)具有發(fā)、供、用電同時完成的特性，要求電能計量裝置是在線的、不間斷的，又必須準(zhǔn)確可靠； 電能計量工作要遵守電力系統(tǒng)的安全運行規(guī)則，要求電能計量裝置與其他電氣設(shè)備必須配套，并連接成網(wǎng)絡(luò)運行； 電能計量是電力營銷的重要環(huán)節(jié)，要求應(yīng)當(dāng)公正、誠信； 從發(fā)電廠到用戶，電的傳輸與測量是通過電能計量裝置來測量發(fā)電量、廠用電量、供電量以及售電量等，隨著電子和計算機技術(shù)的發(fā)展和電力系統(tǒng)自動化水平的提高，實現(xiàn)了遠方抄表和電能計量管理系統(tǒng)，其目的是更好地為生產(chǎn)調(diào)度和電

4、力企業(yè)經(jīng)濟核算服務(wù)。第5頁/共22頁6一、電能表的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 1880年， 德國人愛迪生用電解原理制成的直流電能表是世界上最早的電能表； 隨著交流電的產(chǎn)生和應(yīng)用，1888年意大利物理學(xué)教授費拉里斯（Ferraris）和美國某電工技術(shù)學(xué)校的物理教師幾乎同時提出了利用旋轉(zhuǎn)磁場測量交流電能的原理，為制造感應(yīng)式電能表奠定了理論基礎(chǔ)； 1889年，匈牙利崗茲公司的，其電壓鐵芯就重達6kg，且無單獨電流鐵芯感應(yīng)式電能表； 1890年，出現(xiàn)了帶電流鐵芯的感應(yīng)式電能表，反作用力矩靠交流電磁鐵產(chǎn)生，轉(zhuǎn)動元件是一個銅環(huán)； 直到19世紀末，人們利用交流電磁鐵代替直流電磁鐵，鋁盤代替銅制的轉(zhuǎn)盤，表的計數(shù)機構(gòu)幾經(jīng)改

5、進，生產(chǎn)了單相和三相的感應(yīng)式交流電能表；1、電能表在世界范圍內(nèi)的發(fā)展第6頁/共22頁7 在20世紀的很長的時間內(nèi)，電能表的發(fā)展方向主要放在如何縮小體積和改善工作性能的研究上，隨著高導(dǎo)磁材料的出現(xiàn)，使電能表的重量和體積大大降低，每只表的質(zhì)量降到了1.52kg； 30年代，由于采用用鉻鋼、鋁鎳合金磁鐵代替鎢銅使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速降低，降低了損耗，同時改善了電能表的負荷特性； 由于感應(yīng)式電能表具有結(jié)構(gòu)簡單、操作安全、維修方便、造價低廉、經(jīng)久耐用等一系列優(yōu)點，一直被廣泛應(yīng)用，發(fā)展非常迅速，在以后的幾十年中，人們不斷對感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和性能進行改進，使其合理、完善，陸續(xù)出現(xiàn)了各種無功電能表、脈沖電能表、分時電能

6、計量表等，品種規(guī)格發(fā)展至幾十種，有的電能表每只還不到1kg重，準(zhǔn)確度可達到3.00.5級； 電能表的質(zhì)量是以準(zhǔn)確度、過負載能力和延長一次使用壽命等幾項指標(biāo)為主要標(biāo)志的。目前，國外感應(yīng)式單相電能表過負荷能力達600%以上；采用雙寶石軸承和磁力軸承，使電能表壽命達到1530年；由于感應(yīng)式電能表受制造和機理的限制，單相電能表準(zhǔn)確度可達1.0級，三相感應(yīng)式電能表可達0.5級。第7頁/共22頁8 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，對電能表產(chǎn)生了巨大的影響，20世紀60年代出線了電子式電能表，大大提高了電能表的計量準(zhǔn)確度，在次基礎(chǔ)上，研究不斷朝著提高準(zhǔn)確度和降低成本的方向發(fā)展。 70年代初，為實用化，主要對電子式電

7、能表的測量電能機理進行研究，先后出限了熱電乘法器構(gòu)成的電子式電能表、時分割乘法器構(gòu)成的電子式電能表和四象限模擬乘法器的技術(shù)方案。 80年代，集成電路開始在計量裝置中應(yīng)用，使電子式電能表準(zhǔn)確度達0.50.05級。電能表出線了質(zhì)的變化，由功能簡單的感應(yīng)式電能表逐步過度到機電脈沖式電能表、全電子式電能表，直到智能型多功能電能表。 進入90年代，隨著危機技術(shù)的發(fā)展，基于先購電、再用電的管理思想，開發(fā)研制和使用智能型IC卡預(yù)付費電能表。遠程電能表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也開始實施應(yīng)用。 目前，電子式電能表已發(fā)展到與電能的智能化計量管理不可分割的水平，電能表數(shù)據(jù)采集技術(shù)推動了遠程抄表技術(shù)的發(fā)展，組成了智能型電能量采集

8、與計費管理自動化系統(tǒng)。第8頁/共22頁9 我國電能表的生產(chǎn)始于50年代初，記過幾十年的努力，電能測量技術(shù)和儀表的開發(fā)生產(chǎn)得到了飛速的發(fā)展。各種類型電能表（感應(yīng)式、全電子式）在品種和質(zhì)量上得到了擴展與提高，為滿足推行峰谷電價制的需要，開發(fā)與生產(chǎn)了各種付費率電能表；為滿足一戶一表制的需要，開發(fā)了IC卡預(yù)付費表；為防竊電，開發(fā)了防竊電電能表；為滿足用電營業(yè)管理的需要，開發(fā)了多功能電能表、電能管理系統(tǒng)；為滿足負荷監(jiān)控的需要，開發(fā)了無線電力負荷監(jiān)控系統(tǒng)；為實現(xiàn)抄表自動化、遠程化，開發(fā)了遠程自動化抄表系統(tǒng)。不僅給國內(nèi)，還遠銷國外。2、電能表在我國的發(fā)展第9頁/共22頁10二、互感器的發(fā)展與現(xiàn)狀 自1876

9、1876年，俄羅斯科學(xué)家布洛其科夫研制了第一臺變壓器以來，人們就一直探索發(fā)明電壓互感器和電流互感器，其目的是為了測量高電壓和大電流?；谧儔浩鞯脑?，18811881年就誕生了電壓互感器，18851885年出現(xiàn)了電流互感器。從此，人們在縮小互感器的體積、提高測量準(zhǔn)確度上下功夫。 到目前為止，電廠和大型樞紐變電站采用0.20.2級電壓互感器和電流互感器。為了減小誤差，提高測量準(zhǔn)確度，對電壓互感器和電流互感器的無源補償和有源補償裝置、對電壓互感器二次側(cè)導(dǎo)線壓降的有源補償裝置也應(yīng)運而生。 隨著新型材料的發(fā)展，近年來由于超高壓直流輸電網(wǎng)絡(luò)以及光電、半導(dǎo)體技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，是新的電氣測量方法，

10、如無線電的、光電的互感器已進入試運行階段。第10頁/共22頁11三、電能表檢驗裝置的發(fā)展概況 電能表校驗裝置主要是電能計量基準(zhǔn)與檢驗裝置和便攜式電能表現(xiàn)場檢驗儀兩方面。 2020世紀6060、7070年代以前，大部分采取的是利用實負荷與表計對比等原始檢驗方法，如瓦秒法和比較法等，裝置方法速度慢、準(zhǔn)確度不高、工作效率低。 8080年代初期，出現(xiàn)了計量與微機接口的軟件操作平臺，通過光電傳感電路，把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過模/ /數(shù)變換，傳給計算機，使準(zhǔn)確度和效率大大提高，這種電能表檢驗裝置具備了準(zhǔn)確度高、自動化長度高，多表位、多功能等特點。使電能表檢驗逐步向程序化、規(guī)?；较虬l(fā)展。 目前，我國電能

11、計量基準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)檢驗產(chǎn)生了0.36-0.00150.36-0.0015級的單相和三相檢驗裝置，便攜式電能表現(xiàn)場檢驗儀產(chǎn)生了0.3-0.10.3-0.1級的各類產(chǎn)品，達到了國際先進水平。第11頁/共22頁12一、電能表的分類及銘牌1、電能表的分類v專門由于計量負荷在某一段時間內(nèi)所消耗的電能的儀表稱為電能表。它反應(yīng)的是這段時間內(nèi)平均功率與時間的乘積。v根據(jù)其用途一般將電能表分為兩大類：測量電能表和標(biāo)準(zhǔn)電能表。v測量電能表又可以分為以下不同的類別： 1）按結(jié)構(gòu)和工作原理分：感應(yīng)式（機械式）、靜止式（電子式）和機電一體式（混合式）； 2）按接入電源性質(zhì)分：交流電能表和直流電能表； 3）按準(zhǔn)確度等級分：普

12、通級和標(biāo)準(zhǔn)級。普通電能表一般用于測量電能表，常見的等級有0.5、1.0、2.0、3.0級；標(biāo)準(zhǔn)電能表一般用于檢驗不同電能表，常見的等級有0.01、0.05、0.2、0.5級等； 4）按安裝接線方式分：直接接入式和間接接入式，其中又有單相、三相三線和三相四線電能表之分； 5）按用途分：工業(yè)與民用電能表、電子標(biāo)準(zhǔn)電能表和特殊用途電能表等。常見的電能表有脈沖電能表、最大需量電能表和復(fù)費率電能表。第12頁/共22頁132、電能表的銘牌v電能表的名稱及型號： 類別代號+ +組別代號+ +設(shè)計序號+ +派生號；例如：DTF-DTF-三相四線復(fù)費率電能表，如DTF68DTF68、DTF9DTF9等。第13頁

13、/共22頁14v電能計量單位：有功電能表為kWhkWh；無功電能表為kvarhkvarh；v字輪式計度器的窗口：整數(shù)位和小數(shù)位用不同的顏色區(qū)分，中間有小數(shù)點；若無小數(shù)位，窗口各字輪均有被乘系數(shù)，如100100，1010，1 1等；v準(zhǔn)確度等級：以相對誤差來不是準(zhǔn)確度等級，如用0.50.5或CL.0.5CL.0.5表示；v基本電流和額定最大電流：如DS8DS8型三相電能表銘牌標(biāo)明“3 35 5（2020）A”A”時，表明基本電流為5A5A，額定最大電流為20A20A；v額定電壓；v電能表常數(shù)：表示電能表記錄的電能表和轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)或脈沖數(shù)之間的關(guān)系的比例常數(shù)，有功電能表以r/Whr/Wh或r/kWhr

14、/kWh表示；v額定頻率：50Hz50Hz。第14頁/共22頁15二、互感器的分類及銘牌1、互感器的分類v按互感器的功能分：電流互感器和電壓互感器；v按互感器工作原理分：電磁式、電容式、光電式三種互感器；v按測量對象分：單相、三相等；v按用途分：計量用、測量用、保護用互感器；v按互感器絕緣結(jié)構(gòu)分：干式、固體澆注式和油浸式，以及氣體絕緣式互感器。第15頁/共22頁162、電流互感器的銘牌v型號：例如：LFC-10LFC-10型，即為10kV10kV多匝式瓷絕緣電流互感器。第16頁/共22頁17v額定電流比：一次額定電流和二次額定電流之比；v準(zhǔn)確度級別：測量用互感器的準(zhǔn)確度，用其在額定電流下所規(guī)定

15、的最大允許電流誤差的百分數(shù)表示，一般有0.1、0.2、0.5、1.0、3.0、5.0級，寬量限的S級的電流互感器的準(zhǔn)確度級別有0.2S和0.5S級的；v額定容量：對于電流互感器二次側(cè)額定電流為5A時，額定容量有2.5、5、10、15、20、30、60kVA等；v額定電壓：指一次繞組和二次繞組對地能夠承受的最大電壓，表明電流互感器一次繞組的絕緣強度，有10、35、110、220、330、500kV等。v極性標(biāo)志：為了確保準(zhǔn)確接線，電流互感器一次和二次繞組的出線端都有極性標(biāo)志，一般按減極性相連接。第17頁/共22頁183、電壓互感器的銘牌v型號：v額定電壓及額定電壓比：一次額定電壓及二次額定電壓之比；v準(zhǔn)確度級別：在規(guī)定的使用條件下，電壓互感器的誤差應(yīng)在規(guī)定的限度內(nèi)，常用的有0.1、0.2、0.5、1.0、3.0、5.0級別；v額定容量：即以額定二次電壓為基準(zhǔn)時規(guī)定二次回路允許接入的負荷，通常以視在規(guī)律VA值表示。第18頁/共22頁19三、電能計量裝置的分類第19頁/共22頁20 本章主要介紹了由電能表、與其配合使用的互感器以及電能表到互感器的二次回路連接線組成的電能計量裝置，電能計量的發(fā)展和特點以及電能計量裝置的分類和銘牌，這些內(nèi)容是供用電技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)掌握的常識性的知識。其目的是為了進一步了解本課程所學(xué)的內(nèi)容，建立基本概念。在學(xué)習(xí)本課程的內(nèi)容