電子式電能表原理

1、電子式電能表工作原理及調試方法第一節(jié) 電子式電能表概述 一、電子式電能表發(fā)展歷史20世紀40年代:誕生于歐洲20世紀80年代之前:主要用于標準表、高精度表和檢驗裝置20世紀80年代末、90年代初：國外推出全電子電子表（斯倫貝謝蘭吉爾、 GE），電子表迅猛發(fā)展，但價格昂貴。20世紀90年代初:國內推出全電子電能表2000年以后：國內電子表在電網(wǎng)改造中大批量推廣應用，設計水平、生產(chǎn)工藝水平非常成熟，價格越來越低，目前已成為電能計量的主流產(chǎn)品。二、電子式電能表的分類根據(jù)分類方法的不同,通常有以下幾種：1、按規(guī)格：單相電子表、三相電子表。2、按接線方式：直接接入式、經(jīng)互感器接入式。3、按功能：有功電子

2、式電能表、無功有功電子式電能表、有功無功組合電子式電能表、有功多費率電子式電能表、多功能電子式電能表。三、 電子式電能表的優(yōu)點 近幾年來電子式電能表之所以發(fā)展如此迅速，是因為它與感應式電能表相比，在性能和功能方面有著明顯的優(yōu)勢。 性能對比見下表感應式電能表與電子式電能表性能表比較類別感應式電能表電子式電能表準確度（級）0.520.012.0誤差曲線線性差較好頻率范圍(Hz)4555402000啟動電流0.003Ib0.001Ib外磁場影響大小環(huán)境溫度影響大較小安裝要求嚴格不嚴格過載能力4倍410倍功耗大小電磁兼容好一般防竊電能力差強功能單一完善、可擴展第二節(jié) 電子式電能表的基本結構一、電子式電

3、能表的原理構成電子式電能表通常由以下幾部分組成：電流變換電路、電壓變換電路、 計量芯片、 MCU 、顯示部分、接口部分、電源部分、外殼。二、電流變換電路、電壓變換電路電流變換電路、電壓變換電路作用是將大電流、高電壓轉換成微小電壓信號，輸入至電能計量芯片的乘法器。1、電流變換電路有兩種 :一種是采用電流互感器,優(yōu)點是電表與電網(wǎng)隔離，電表抗干擾性能好，缺點是體積大成本高。2、電壓變換電路 另一種是采用分壓網(wǎng)絡,優(yōu)點是線性好、成本低，缺點是不能實現(xiàn)電氣隔離。以單相電子表為例，以L （火線）為公共地，V2P為輸入至計量芯片電壓通道的電壓，分壓網(wǎng)絡如下：U為火線和中線之間的電壓,若=220V，將阻值代入

4、上式，計算出V2p=124mV分壓網(wǎng)絡將高電壓變換成毫伏級微小電壓，輸入計量芯片。 三、測量部分測量部分將電壓變換電路輸出的電壓信號和電流變換電路輸出的電壓信號進行運算，得到電功率信號。該部分實際上是一顆專用計量芯片，它是電子表的心臟，決定著電子表的準確度和穩(wěn)定性。四、電源部分 電源部分將交流電壓（50HZ 220V或380V 或100V ）降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后，得到5V 或9V、12V等級的直流電壓，為表內各電子單元提供直流工作電源。 電源有兩類，一類是線性電源，另一類是開關電源。線性電源又分共頻電源和阻容電源。 1、工頻電源2、阻容電源優(yōu)點是成本低，缺點是電容在有諧波時阻抗變小，從而使

5、電源不穩(wěn)定。、開關電源 開關電源優(yōu)點：電壓范圍寬，效率高。缺點：成本高，對電表產(chǎn)生電磁干擾。主要用于高端三相多功能表中。五、顯示部分n 計度器顯示n 顯示n 顯示n 組合顯示Ø 計度器顯示 優(yōu)點： 易于被用戶接受； 即使停電，仍然可以抄表； 即使表損壞后，仍然保留著用電量； 缺點：只有單一電量顯示，顯示功能單一。Ø LED顯示 優(yōu)點： 為自發(fā)光元件，無需外部光源可閱讀顯示內容； 低溫特性好； 缺點： 功耗大。 Ø LCD顯示 優(yōu)點： 功耗低； 可顯示復雜圖案； 缺點： 低溫特性差，低于-25刷新變慢，低于-40 ，將不動作； 屬受光型顯示器件，須借助外部光源才可閱

6、讀。六、接口部分 Ø 紅外接口 采用載波頻率為38KHz的紅外波 調制光接口Ø RS485接口七、MCU 接受測量部分的測量型號（電壓、電流、功率等），并根據(jù)時段設置，進行有功、無功、費率、電壓、電流等的計算，并驅動顯示器件顯示有關信息。通過接口電路與外部進行數(shù)據(jù)傳輸和通訊。 第二節(jié) 電子式電能表測量原理一、有功電能的測量原理概述有功電能是t時間內電壓電流乘積的積分：從上式可知，實現(xiàn)電能計量的核心就是u(k)i(k),即實現(xiàn)電壓電流的相乘。電子式電能表有兩類實現(xiàn)方法：模擬乘法器和數(shù)字乘法器。以數(shù)字乘法器為例： 數(shù)字乘法器實現(xiàn)電能計量的準確度取決于A/D轉換器的位數(shù)以及采樣間

7、隔的大小。A/D轉換器的位數(shù)越多，測量準確度越高；采樣間隔越小，測量準確度越高。ADE7755的A/D轉換器的位數(shù)16位，采樣頻率900kHz。二、計量芯片介紹計量芯片的計算公式Freq:F1和 F2輸出頻率（Hz）V1：電流通道輸入電壓的有效值（V）V2：電壓通道輸入電壓的有效值（V）Gain：電流通道的系統(tǒng)增益，由G0、G1邏輯輸入決定(1,8,16)。VREF：基準電壓（2.5V±8%）F1-4:由主時鐘分頻獲得，分頻系數(shù)由S0、S1決定 第三節(jié) 電子式電能表調試方法 以ADE7755或兼容芯片構成的單相電子表為例，對于規(guī)格、常數(shù)、計度器速比以及錳銅分流器阻值均已確定的電能表，可根據(jù)芯片計算公式計算出V2的值，那么電表的調試就是通過改變分壓網(wǎng)絡的阻值大小來調節(jié)電壓通道的輸入電壓，使之等于或接近計算值，