電子式電能表的原理和特點研究

李永軍

摘 要：電子式的電能表的廣泛使用，給人們帶來了具有負荷控制以及自動化的新型電能表，它將取代以往感應式的電能表，為該領域帶來革命性的突破。本文將通過對電子式電能表的相關原理及特點進行分析，提高人們對各種電子式電能表的了解和掌握。

關鍵詞：電子式電能表 原理及特點 電能計量

電子式電能表有兩部分構成規模較大的集成電路，分別是數據處理單元以及電能測量單元。電子式電能表除了具有普通電能表中的計量功能之外，還擁有測量、分時等多種功能，同時它還能夠顯示、輸出以及儲存數據。電子式電能表與機電式電能表相比具有較大的優勢，電子式電能表準確率高、故障率低、誤差曲線平直、功能消耗低、功率因數補償較強、符合性能好，防竊電強、有預付費功能、應用領域廣發等優勢。電子式電能表根據自身的特征可分為：基波電能表、單相預付費電能表、多用戶電能表、單相電子式電能表、防竊電電能表、單相復費率電能表。

一、電表概述

隨著電力工業的到來以及發展，都需要對發電、配電以及輸電等管理進行準確的計量。電表的使用迄今為止已有一百多年的歷史了，早期使用的感應式電表較多，但是該電表的功能簡單，而且準確度較低，已經逐漸不適應現今時代的需求了。在八十年代國外就有很多公司已經開始研發全能電表了，而我國是在90年代后才開始引進電表研發技術。到90年代后期，才出現相對較為成熟的技術。在1994年江蘇省開始使用三相電子電表，但是這些電表主要是國外生產的，之后隨著我國電表技術的成熟，國產電子式電表才在我國進行推行使用。1993年在蘇州開始有單相電子式表的出現，之后全省在投入使用。

二、電子式電能表的特點及原理

（一）基波電能表

由于電氣化鐵道使用的大功率整流的現象普遍存在，以及電弧爐在鋼鐵行業的普遍使用現象，造成大量的諧波在電網中存在。大量諧波的存在對電力系統造成較低的經濟效益，而且還影響電網的安全運行等。基波表可以通過軟件和硬件的結合使用，實現濾波的功能，只進行計量電能，這樣很好的解決了諧波帶來的影響。基波電能表中的軟件實現濾波功能是通過傅式算法進行完成的，在這里需要DSP的強大功能；其中的硬件則是利用低通濾波器，對諧波進行合理的篩選，進而選擇正確的頻率。

與一般的電能表相比，基波表增加了低通濾波器有關的電路，在實際應用時，就要在原來的電能表中，將電源黑板中的電壓輸送通道中的電阻進行分壓，還有要將電流放大電路中的數值進行合理的調整。基波表的主要特點就是對諧波進行過濾，只進行計量。

（二）單相預付費電能表

預付電能表主是在普通的電能表基礎上，添加了表內跳閘繼電器、數碼顯示器和微處理器、IC卡接口等。單相預付費電能表可以利用IC卡接口將與IC卡連接，然后進行預購電費和電量數據傳輸功能的實現，然后實現欠費自動跳閘。

預付費電能表的測量功能與一般的電能表類似，該電能表主要是通過微處理器來接收測量模塊傳來的功率脈沖，然后進行電能記錄，同時儲存該信息，對已交電費實施遞減剩余電費，直到用戶出現欠費情況就會發出報警信號，然后實現電能表的跳閘功能。而且我們可以通過IC卡接口，來判斷用戶使用的卡是否有效，是否具有購電信息的合法性。使用預付費電表，可以解決流動性人口電費收取情況，改變了以往的人工抄表方式，這樣也可以增強用戶對電屬于商品的意識，同時也提高了用電管理機構工作的效率，減少可防竊電現象。但是該表的使用也具有一定的局限性，使用該電表需要增加配電管理營業廳，這樣需要投入較大的資金，相比長壽電表具有較大的功能消耗，由于電表計量的設計因素會影響對線路損壞想象無法統計現象。

（三）多用戶電能表

多用戶電表具有測量輸入途徑較多，實現循環顯示功能，它是共用電能模塊，這些功能的實現主要是由于該電表采用的中央處理器是單片計算機。

多用戶電表利用多個電能模板進行多個用戶電量測試，然后通過單片機進行處理，然后發送數據，通過顯示器顯示。

（四）單相電子式電能表

單相普通電表主要在居民用戶中使用，進行收費和電量計算，該電表的使用范圍比較廣泛。

該電表主要有一下幾個部分組成：（1）測量模塊。該模塊由電流電壓乘法器、電流和電壓交換器等組成；（2）電源回路。該部分主要是為整個電表計量直流提供電源；（3）顯示器。該顯示器可以利用液晶顯示器或是機械計量器等。對于其他部分的構成就需要根據用戶需求進行配置了。該電表的主要特點是結構簡單以及成本很低，同時還能進行定量計數顯示、能夠輸出光耦功率脈沖，還有LED等功能。

（五）防竊電電能表

防竊電電表主要是在原有的電子表上進行一定的改進，從而實現了防竊電功能。（1）防止接電流線進行竊電。該表同普通的電能表一樣都具有對反向用電現象進行沮洳正向的功能；（2）防止表外短線路接電線竊電。該表通過錳銅片的使用，使得該電表的電流回路中的電阻較小。當進行表外短路電線接流時，通過降低分流來預防竊電現象，同時該表還采用了回路判別功能。（3）加入了防竊電計量專用芯片；（4）防斷TV偷電。該電表利用全失壓記錄時間以及全失壓的次數記錄功能，通過兩個數據的顯示，讓電量追補功能有了實現的可能。（5）防軟件偷電。該電能表可以通過利用硬件加密、“安全認證”以及軟件加密等方式進行防偷電現象；（6）通過遠方通信功能實現竊電現象監控功能。該電表可以通過利用三路信息以及兩路信息比較法防止竊電。

當電流正常流通時通過L（相）線，向N（零）線進行流入，此時的電流是相等的，S點就代表的是高電平。一旦出現接線偷電情況，那么L（相）線與N線中的電流就會出現不相等現象，此時的S點就是低電平，這樣就可以判斷出是否有“跨接”偷電現象。

（六）單相復費率電能表

與普通的電子表相比，復費電能表安裝的有時鐘處理器、微處理器、顯示器以及通信接口路線等，其中的可以利用液晶或是數碼管等作為顯示器。該電表主要是通過對每時段的參數進行設置，然后進行計量。該電表主要是對居民用戶的用電情況進行分時計費。

在該電表中的串行通信接口主要有RS485接口，以及遠紅外線。而時鐘模塊就是提供對應的時間。在實際應用中都是用黑白表的，它是復費率表中的特例，黑白表顧名思義，只分白天和黑夜這兩個時段，費率也是如此，在黑夜中的電價沒有白天的電價高，這引導用戶在晚上多用電。

結語

隨著電價制度的不斷改革，電子式電能表的使用很好的適應了現代對電能用量管理的需求，根據上文分析，可以看出電子式電表的功能較多，而且種類豐富。電子式電表功能能夠實現自動化計表、適應能力強，而且也實現了計算機操作，這些都有利于提高電能的管理工作效率。同時電子式表的出現，滿足了不同用戶的需求。通過本文對電子式電表的特點及原理的分析，希望能夠有助于大家對電子式電表的了解。

參考文獻：

[1]楊立瑾. 電子式電能表的原理及特點[J]. 科技傳播，2014，15：75-76.

[2]周翔. 電子式電能表的原理及故障檢查[J]. 農村電工，2002，01：41.

[3]周翔. 電子式電能表的工作原理及故障檢查[J]. 大眾用電，2002，03：27.