淺談全電子式電能表的特點及其選用

陳幸花

[摘要]當今,電能已成為最重要的能源,在市場經濟下,人們對電能的計量要求準確度要高,使用壽命要求長,而對用電的管理要求實現智能化、自動化。這些都是感應式電能表所無能為力的。近一二十年來,由于微電子技術,計算機技術和通信技術的高速發展,出現的高準確度、長壽命且能實現遠程自動抄表等多種功能的全電子式電能表,取代傳統的感應式電能表已勢在必行。

[關鍵詞]電能 感應式電能表 全電子式電能表

一、感應式電能表已完成其歷史使命

當前,電能表、水表、燃氣表乃至暖氣表已深入到千家萬戶,而電能表應用的最廣、最早。感應式電能表已有100多年的歷史,當前突出的問題是:合格率低,超差嚴重。有的產品最大實測基本誤差竟高達-13.4%,遠遠超出了國家規定的+2%的技術指標要求。機械磨損是感應式電能表無法克服的缺陷,磨損的后果使表計越走越慢。國家電力公司曾對在用的電能表進行了抽查,抽查的結果是:運行一年、二年、三年、四年和五年的電能表中,超差分別為31.1%、41%、44.1%、42.9%和53.5%。這就是說,用了五年的表,將有50%以上不合格,為此,有關部門不得不做出規定,要求感應式電能表“五年”更換一次,鼓勵企業科技創新,研究開發推廣使用性能可靠的長壽命的電能表。

1.偷竊電現象嚴重。感應式電能表由于電流、電壓接線端子外露,很容易采用改接線或倒表手段進行偷竊電,這是包括我國在內的發展中國家普遍存在的嚴重問題。在我國一些地區或單位,偷漏電量競超過了總用電量的30%,其經濟損失非常嚴重。

2.抄表方式單一落后。感應式電能表采用的是人工登門手工抄表,隨著電能表的數量增加,抄表、核算的工作量越來越大。抄表人員要走家串戶上樓、下樓,極不方便,這與現代化用電管理極不適應。目前市場上,有將感應式電能表配以光電脈沖轉換裝置,稱之為機電式電能表,可以實現遠程自動抄表,但其測量原理還是感應式,其準確度仍難以提高。

二、全電子式電能表

全電子式電能表是通過對用戶供電電壓和電流實時采樣,采用專用的電能表集成電路,對采樣電壓和電流信號進行處理并相乘轉換成與電能成正比的脈沖輸出顯示。根據需要,也可以依據規定的協議(通信協議),將存貯的數據(電量等)上傳給上位機(主站),上位機也可以對電表進行用、售電管理。由于它具有感應式電能表無可比擬的優點,近幾年來發展非常迅速。用全電子式電能表取代感應式電能表,在發達國家,平均每年以20%多的速度在更換。在我國由于起步晚,宣傳的力度、廣度不夠,人們對全電子式電能表的認識不足等原因,發展較慢。以下就全電子式電能表的特點、類型及其合理選用給予介紹。

1.電子式電能表的主要特點。

為了便于說明問題,現就戶用全電子式電能表和感應式電能表的主要特點比較如下:(帶“*”號者,是根據樣本實測的結果)。項目表型感應式電能表電子式電能表備注技術性能 *百分百誤差 +0.86%～ -5.7% +0.2%～ -0.2%在5%Ib～400%Ib范圍 *啟動電流 25(mA) 10(mA)采用5(20)A電能表 *功耗 1.68W 0.52W壽命 5年 10年以上過載倍數 4 6頻率范圍 45～55(HZ) 40～1000(HZ)電子式電能表受諧波影響小功能體積大小抄表人工紅外、遠程抄表等反竊電無有限量用電,無有遠控功能,無有復費功能,無有性能價格比低高。

2.兩種采樣方式的全電子式電能表比較。

當前電子式電能表對用戶用電采樣方式主要有兩種形式。一種是用互感器采樣,另一種為直接采樣。采用互感器采樣即利用電壓互感器和電流互感器分別來采集用戶的電壓信號和電流信號;直接采樣則是用熱穩定性高的電阻分壓網絡來取得電壓信號,而用電阻溫度系數非常小的錳銅片進行電流直接采樣。采用互感器采樣,在起動電流、線性范圍、功耗和精度等指標皆不如直接采樣,尤其是小電流時更為突出。如:采用專用的錳銅片進行直接電流采樣的全電子電能表誤差可調整到+0.5%,而采用電流互感器采樣,由于激磁電存在,若不采取補償措施,互感器本身誤差就可能超過5%。利用互感器采樣的的優點是抗干擾性較強,線路簡單,成本低。

3.電子式多費率電能表在市場經濟下,根據用電的性質不同,地區不同,時段不同等實行多種電價制已是理所當然。

要推行多種電價制,除國家要制定有關法規和準則外,還必須要有相關的測量設備。所謂多費率電能表也稱復費率電能表或稱之為分時計量電能表。它是根據每天用電的峰、平、谷的實際情況,分時段地進行計量,以作為分時電價結算的依據。分時段計費的多費率電能表早期主要用于工業用戶,隨著我國家庭用電量的不斷增加和我國電業市場的商品化改革,近一年來分時段多費率電能培長達238%,而傳統電能表比去年同期下降24%。今年國家還修訂了多費率電能表的標準,即GB/T15284-2002《多費率電能表特殊要求》與此相適應的分時電能表的專用集成電路也相繼面世,這必將為多費戶電能表的發展提供了更廣闊的前景。

4.電子式電能表的抄表方式、全電子式電能表的抄表方式主要有以下幾種。

(1)人工抄表。根據表頭顯示進行抄表。

(2)手持紅外抄表器抄表。手持紅外抄表器抄表它是一個帶有紅外收發的單片機控制系統。為此電能表應設有相應的紅外收發功能。抄表器最小可在3米以外通過紅外收集電能表顯示的數據,一塊抄表器可同時存儲幾千戶的用電數據,根據需要它可以通過并行口用微型打印機打印輸出,或通過計算機的輸入口,輸入給計算機進行數據管理,它具有體積小、重量輕、攜帶方便,操作簡單、性能價格比高等特點。有的抄表器還可帶售電功能,它很適合于樓群少、用戶數不多的情況下的用電管理。手持抄表器,通過RS232也可進行短距離在線抄表,但一般很少用。

(3)遠距離自動抄表系統。所謂遠距離自動抄表系統是指管理人員可以坐在遠距表的辦公室里,應用微機通過專用線、無線、電力線、光纖等做為通道,進行抄表和用電管理。自動抄表技術(AMR)八十年代中葉誕生于美國,

目前,自動抄表系統的國家標準(草稿)已出臺,自動抄表系統不僅可用于電能表的抄表,同時也適用于帶有脈沖輸出的水表、氣表和熱量表的抄表。在功能上也不限于抄表的功能,根據國家標準,它同時還應具有監測運行狀態報警、參數設置、負荷控制、自定義等功能。隨著自動抄表系統的性能不斷完善和價格的降低,自動抄表系統在國內將迅速推廣。