浅谈全电子式电能表的特点及其选用

[摘要]当今,电能已成为最重要的能源,在市场经济下,人们对电能的计量要求准确度要高,使用寿命要求长,而对用电的管理要求实现智能化、自动化。这些都是感应式电能表所无能为力的。近一二十年来,由于微电子技术,计算机技术和通信技术的高速发展,出现的高准确度、长寿命且能实现远程自动抄表等多种功能的全电子式电能表,取代传统的感应式电能表已势在必行。

[关键词]电能 感应式电能表 全电子式电能表

一、感应式电能表已完成其历史使命

当前,电能表、水表、燃气表乃至暖气表已深入到千家万户,而电能表应用的最广、最早。感应式电能表已有100多年的历史,当前突出的问题是:合格率低,超差严重。有的产品最大实测基本误差竟高达-13.4%,远远超出了国家规定的+2%的技术指标要求。机械磨损是感应式电能表无法克服的缺陷,磨损的后果使表计越走越慢。国家电力公司曾对在用的电能表进行了抽查,抽查的结果是:运行一年、二年、三年、四年和五年的电能表中,超差分别为31.1%、41%、44.1%、42.9%和53.5%。这就是说,用了五年的表,将有50%以上不合格,为此,有关部门不得不做出规定,要求感应式电能表“五年”更换一次,鼓励企业科技创新,研究开发推广使用性能可靠的长寿命的电能表。

1.偷窃电现象严重。感应式电能表由于电流、电压接线端子外露,很容易采用改接线或倒表手段进行偷窃电,这是包括我国在内的发展中国家普遍存在的严重问题。在我国一些地区或单位,偷漏电量竞超过了总用电量的30%,其经济损失非常严重。

2.抄表方式单一落后。感应式电能表采用的是人工登门手工抄表,随着电能表的数量增加,抄表、核算的工作量越来越大。抄表人员要走家串户上楼、下楼,极不方便,这与现代化用电管理极不适应。目前市场上,有将感应式电能表配以光电脉冲转换装置,称之为机电式电能表,可以实现远程自动抄表,但其测量原理还是感应式,其准确度仍难以提高。

二、全电子式电能表

全电子式电能表是通过对用户供电电压和电流实时采样,采用专用的电能表集成电路,对采样电压和电流信号进行处理并相乘转换成与电能成正比的脉冲输出显示。根据需要,也可以依据规定的协议(通信协议),将存贮的数据(电量等)上传给上位机(主站),上位机也可以对电表进行用、售电管理。由于它具有感应式电能表无可比拟的优点,近几年来发展非常迅速。用全电子式电能表取代感应式电能表,在发达国家,平均每年以20%多的速度在更换。在我国由于起步晚,宣传的力度、广度不够,人们对全电子式电能表的认识不足等原因,发展较慢。以下就全电子式电能表的特点、类型及其合理选用给予介绍。

1.电子式电能表的主要特点。

为了便于说明问题,现就户用全电子式电能表和感应式电能表的主要特点比较如下:(带“*”号者,是根据样本实测的结果)。项目表型感应式电能表电子式电能表备注技术性能 *百分百误差 +0.86%～ -5.7% +0.2%～ -0.2%在5%Ib～400%Ib范围 *启动电流 25(mA) 10(mA)采用5(20)A电能表 *功耗 1.68W 0.52W寿命 5年 10年以上过载倍数 4 6频率范围 45～55(HZ) 40～1000(HZ)电子式电能表受谐波影响小功能体积大小抄表人工红外、远程抄表等反窃电无有限量用电,无有远控功能,无有复费功能,无有性能价格比低高。

2.两种采样方式的全电子式电能表比较。

当前电子式电能表对用户用电采样方式主要有两种形式。一种是用互感器采样,另一种为直接采样。采用互感器采样即利用电压互感器和电流互感器分别来采集用户的电压信号和电流信号;直接采样则是用热稳定性高的电阻分压网络来取得电压信号,而用电阻温度系数非常小的锰铜片进行电流直接采样。采用互感器采样,在起动电流、线性范围、功耗和精度等指标皆不如直接采样,尤其是小电流时更为突出。如:采用专用的锰铜片进行直接电流采样的全电子电能表误差可调整到+0.5%,而采用电流互感器采样,由于激磁电存在,若不采取补偿措施,互感器本身误差就可能超过5%。利用互感器采样的的优点是抗干扰性较强,线路简单,成本低。

3.电子式多费率电能表在市场经济下,根据用电的性质不同,地区不同,时段不同等实行多种电价制已是理所当然。

要推行多种电价制,除国家要制定有关法规和准则外,还必须要有相关的测量设备。所谓多费率电能表也称复费率电能表或称之为分时计量电能表。它是根据每天用电的峰、平、谷的实际情况,分时段地进行计量,以作为分时电价结算的依据。分时段计费的多费率电能表早期主要用于工业用户,随着我国家庭用电量的不断增加和我国电业市场的商品化改革,近一年来分时段多费率电能培长达238%,而传统电能表比去年同期下降24%。今年国家还修订了多费率电能表的标准,即GB/T15284-2002《多费率电能表特殊要求》与此相适应的分时电能表的专用集成电路也相继面世,这必将为多费户电能表的发展提供了更广阔的前景。

4.电子式电能表的抄表方式、全电子式电能表的抄表方式主要有以下几种。

(1)人工抄表。根据表头显示进行抄表。

(2)手持红外抄表器抄表。手持红外抄表器抄表它是一个带有红外收发的单片机控制系统。为此电能表应设有相应的红外收发功能。抄表器最小可在3米以外通过红外收集电能表显示的数据,一块抄表器可同时存储几千户的用电数据,根据需要它可以通过并行口用微型打印机打印输出,或通过计算机的输入口,输入给计算机进行数据管理,它具有体积小、重量轻、携带方便,操作简单、性能价格比高等特点。有的抄表器还可带售电功能,它很适合于楼群少、用户数不多的情况下的用电管理。手持抄表器,通过RS232也可进行短距离在线抄表,但一般很少用。

(3)远距离自动抄表系统。所谓远距离自动抄表系统是指管理人员可以坐在远距表的办公室里,应用微机通过专用线、无线、电力线、光纤等做为通道,进行抄表和用电管理。自动抄表技术(AMR)八十年代中叶诞生于美国,

目前,自动抄表系统的国家标准(草稿)已出台,自动抄表系统不仅可用于电能表的抄表,同时也适用于带有脉冲输出的水表、气表和热量表的抄表。在功能上也不限于抄表的功能,根据国家标准,它同时还应具有监测运行状态报警、参数设置、负荷控制、自定义等功能。随着自动抄表系统的性能不断完善和价格的降低,自动抄表系统在国内将迅速推广。