浅析三相四线费控智能电能表特点及功能

谷晓津

（运城供电分公司电能计量中心，山西 运城 044000）

1 特点及工作原理

三相四线费控智能电能表适用于三相有功无功电能计量，采用现代微电子技术、计算机技术、电测量技术及高精度计量芯片、数据通信技术以及先进的SMT制造工艺研制而成，是完全按照国家电网公司要求定制的一款新型智能电能表。具有测量精度高、性能稳定可靠、长寿命、体积小、重量轻、功耗低、操作简便、易于实现管理功能的扩展、一表多用的特点。

它的工作原理是电能表工作时，A，B，C三相电压、电流经取样电路分别取样后，送到计量芯片进行处理，CPU将处理过的数据根据需要送至显示部分、通信部分等数据输出单元。见图1。

图1 三相四线费控智能电能表的工作原理图

2 主要功能

2.1 电能计量

采用了24bit的高精度∑△模数转换器，确保了采样的精度值，并保证了电能表在1 000∶1范围内的线性度优于0.1%。同时对周边采样电路进行了优化设计，采用了大量的高精度、高稳定性的电阻、电容、震荡器，确保电能表在-25～55℃的温度范围内误差偏移值优于国家相关标准。

（1）具有正向有功、反向有功电能、四象限无功电能计量功能，并可以据此设置组合有功和组合无功电能。

（2）四象限无功电能除能分别记录、显示外，还可通过软件编程，实现组合无功1和组合无功2的计算、记录、显示。

（3）具有分时计量功能，即可按相应的时段分别累计、存储总、尖、峰、平、谷有功电能、无功电能。

（4）具有计量分相有功电能量功能。能存储12个结算日电量数据，结算时间可设定为每月中任何一天（1～28日）的整点时刻。

2.2 最大需量记录功能

最大需量是指在指定的时间区间内，需量周期中测得的平均功率最大值。

需量周期是指测量平均功率的连续相等的时间间隔。最大需量周期可在 5 min、10 min、15 min、30 min、60 min 任选一种。

滑差时间是指依次递推来测量最大需量的小于需量周期的时间，滑差时间可以在 1 min、2 min、3 min、4 min、5 min 选择。

（1）测量双向最大需量、分时段最大需量及其出现的日期和时间，并存储带时标的数据。

（2）最大需量值支持手动（或使用抄表器）清零。

（3）最大需量测量采用滑差方式，测量周期和滑差时间可设置。出厂默认值：需量周期15 min、滑差时间1 min。

（4）当发生电压线路上电、时段转换、清零、时钟调整等情况时，电能表从当前时刻开始，按照需量周期进行需量测量，当第一个需量周期完成后，按滑差间隔开始最大需量测量。在一个不完整的需量周期内，不作最大需量的记录。

（5）能存储12个结算日最大需量数据。

采用滑差式计算需量时，需量周期必须是滑差时间的整数倍。需量计算方式可采用区间式或滑差式。采用区间式计算需量时，需量周期与滑差时间必须设置成同一数值。

2.3 显示功能

显示内容包括主显示数值和辅助显示代码或者汉字两个方面：辅助显示代码和汉字指示显示项内容及数值单位。

显示可分自动循显和按键显示两种方式，显示项目可按要求进行设置。循环显示周期可以在5～20s范围内设置，默认值为5s。

具有异常提示功能。当电能表运行出现异常（失压、失流、电流不平衡、断相、有功反向、电压逆相序、电池欠压、内部电路故障等）时，以相应符号显示提示，提示可以通过液晶屏特殊符号提示、光报警、报警端子输出以及显示故障代码4种方式提示。具体对应提示项目为：正常情况下“Ua，Ub，Uc”常显在液晶上；当某相出现失压时，“Ua，Ub，Uc”对应相别闪烁；当某相出现断相时，“Ua，Ia；Ub，Ib；Uc，Ic”对应相别从液晶上消失。正常情况下“Ia，Ib，Ic”常显在液晶上，当某相出现失流时，“Ia，Ib，Ic”对应相别闪烁；当某相功率反向时，“Ia，Ib，Ic”前面常显“-”；当电压（流）逆相序时，“逆相序”闪烁；当液晶上电池符号闪烁表示时钟电池欠压，当液晶上电池2符号闪烁时表示低功耗显示电池欠压。

电能表运行时出现：时钟电池欠压、时钟故障、内部E2PRM故障、A/D故障、失流、断相、失压时，光报警指示指示灯长亮。液晶屏上Er报警码常显（当按一下显示按钮时，进入轮显）。

具备背光显示功能。电能表在运行状态下可通过按键、红外等触发方式点亮背光，2个自动轮显周期后关闭背光。

2.4 时钟、时段及费率功能

采用具有温度补偿功能的内置硬件时钟电路，内部时钟端子输出频率为1 Hz。100年内具有日历、计时和闰年自动切换等功能。电能表内对时钟进行了严格的保护措施，确保时钟的正确性，确保在电能表的整个温度范围内（-25～55℃），误差小于0.5 s/天。

费率号：编程时用费率号来表示电能表运行在任何费率，费率号 1、2、3、4 显示为尖、峰、平、谷。

费率数：表示电能表最多能切换的费率号的个数。用户可按需设置，设置的费率数应介于4和8之间（包括4和8），如设置的费率数≤4，电能表默认为4；如设置的费率数≥8，电能表默认为8。

日时段表：每日的1～14时段可与1～8个费率按需组合为日时段表（或季节费率），最多可设置8套，并可预置备用时段表及其启用时间，以满足在将来某一时间同时更改所有在运行电能表费率时段的需要。

时区：全年可划分为1～14个时区，其中的任一时区可以选用1～8套日时段表中任一套（在一年的某一个时期或季节，每日24 h的费率设置是一样的，称此时期为一个时区）。

公共假日：可设定公共假日（最多254），每个假日采用1～8套日时段表中任一均可。

多时区使用说明：用户可自行设置需要使用的时区数，每个选定时区里的时段费率可以单独设置。时区设置必须连续，即第一个时区的结束时间为第二个时区的开始时间，第二个时区的结束时间为第三个时区的开始时间，依次类推。

电能表内部根据用户设定的费率进行电量累计，当时区进行转换时，费率自动切换成新的时区费率。

2.5 编程、校时功能

对电能表进行设置操作时，除需要编程开关在“编程允许”外，还需要用编程密码。每次编程连续错误输入3次密码无效，电能表编程功能闭锁24 h。密码闭锁后液晶上会有闭锁符号显示。

（1）通过RS485、红外等通信接口可对电能表校时，除广播校时外，校时必须在编程状态下才能进行。

（2）广播校时无需编程键和通信密码配合，每天只允许一次，电能表可接受的广播校时范围不大于5 min；当校正时间大于5 min时，电能表只有通过现场进行校时，每天0点左右，电能表不响应广播校时。

2.6 测量及监测

（1）能测量、记录、显示当前电能表的总及各分相电压、电流、功率、功率因数等运行参数。测量误差（引用误差）不超过±1%。

（2）提供越限监测功能，可对线（相）电压、电流、功率因数等参数设置限值并进行监测，当某参数超出或低于设定的限值时，以事件方式进行记录。

2.7 事件记录

电能表可提供故障事件信息，实现远方故障诊断功能，并详细列出所有事件记录清单。具有以下的事件记录并能读出：

（1）记录编程总次数，最近10次编程的时刻、操作代码、编程项的数据标识。

（2）记录需量清零的总次数，最近10次需量清零的时刻、操作者代码。

（3）记录校时总次数（不包含广播校时），最近10次校时的时刻、操作者代码。

（4）记录最近10次各相失压、断相、失流等事件的发生时刻、结束时刻及对应的电能量数据等信息。

（5）记录最近10次电流不平衡、电压（流）逆相序、开表盖、开端纽盖、各相过负荷、掉电、全失压等事件。

（6）永久记录电能表清零事件的发生时刻及清零时的电能量数据。

（7）可抄读每种事件记录总发生次数和（或）总累计时间（单位为 min）

2.8 冻结功能

（1）定时冻结：按照指定的时刻、时间间隔冻结电能量数据，日历和时间以及重要的测量数据；瞬时冻结量保存最后3次数据。

（2）瞬时冻结：在非正常情况下，冻结当前的所有电量数据、日历和时间以及重要的测量数据；瞬时冻结量保存最后3次数据。

（3）日冻结：存储每天零点的电能量，可存储2个月的数据量。

（4）约定冻结：在新老两种费率/时段/时区转换，在约定时刻冻结该时刻的电能量以及其他数据；约定冻结保存最后两次数据。

（5）整点冻结：在整点或整半点时刻冻结该时刻的电能量以及其他数据；整点冻结保存最后254次数据。

冻结内容及标识符合DL/T645—2007及其备案文件要求。

2.9 负荷记录功能

（1）负荷记录内容可以从DL/T645—2007定义的“电压、电流、频率”、“有、无功功率”、“功率因数”、“有、无功总电能”、“四象限无功总电能”、“当前需量”6类数据项中任意组合。

（2）负荷记录间隔时间可以在1～60 min范围内设置，每类负荷记录的时间间隔可以相同，也可以不同。

（3）负荷记录存储空间的容量满足在记录正反向有功总电能、无功总电能、四象限无功总电能、组合有功、组合无功1、组合无功2，时间间隔为1 min的情况下可记录不少于40天的数据容量。

2.10 停电抄表功能

在停电状态下，能通过按键方式或红外方式唤醒电能表、抄读电能量等数据。

当无法唤醒或唤醒时液晶比较暗时，表示电池电量已不足，请更换指定电池。更换电池请在停电状态下进行。

2.11 通信功能

电能表具有1个红外通信接口、1个RS485通信接口和1个载波通信接口。红外、RS485通信接口和1个载波通信接口在物理层相互独立，一个接口的损坏不影响其他接口正常工作。通信接口和电能表内部电路实行电气隔离，具有失效保护电路。

RS485接口通信波特率可灵活设置，标准速率为1 200 bit/s、2 400 bit/s、4 800 bit/s、9 600 bit/s，缺省为 2 400 bit/s。

RS485、红外等通信遵循DL/T645—2007《多功能电能表通信规约》及其备案文件。支持通过红外和RS485通信接口修改费率时段表。

2.12 输出接口

（1）电能表具有与其电量成正比的电脉冲和LED脉冲测试端口（有功、无功）、脉冲宽度为80 ms±20 ms。电脉冲经光电隔离后输出；LED脉冲采用超亮、长寿命LED作电量脉冲指示。

（2）电能表具有日计时误差检测信号、时段投切信号以及需量周期信号输出；3个输出信号使用同一输出接口（多功能测试接口），并可通过编程设置进行切换；电能表断电后再次上电，多功能测试接口输出信号默认为日计时误差检测信号。多功能端子输出控制字：00-秒脉冲，01-需量周期，02-时段投切。

（3）具有报警输出接点，接点额定参数：交流电压220 V、电流5 A；直流电压100 V，电流0.1 A。

2.13 费控功能

电能表可通过主站下发拉闸、合闸等命令，经ESAM严格的密码验证及安全认证后，对电能表进行拉、合闸控制。