电子式电能表的原理和特点研究

李永军

摘 要：电子式的电能表的广泛使用，给人们带来了具有负荷控制以及自动化的新型电能表，它将取代以往感应式的电能表，为该领域带来革命性的突破。本文將通过对电子式电能表的相关原理及特点进行分析，提高人们对各种电子式电能表的了解和掌握。

关键词：电子式电能表 原理及特点 电能计量

电子式电能表有两部分构成规模较大的集成电路，分别是数据处理单元以及电能测量单元。电子式电能表除了具有普通电能表中的计量功能之外，还拥有测量、分时等多种功能，同时它还能够显示、输出以及储存数据。电子式电能表与机电式电能表相比具有较大的优势，电子式电能表准确率高、故障率低、误差曲线平直、功能消耗低、功率因数补偿较强、符合性能好，防窃电强、有预付费功能、应用领域广发等优势。电子式电能表根据自身的特征可分为：基波电能表、单相预付费电能表、多用户电能表、单相电子式电能表、防窃电电能表、单相复费率电能表。

一、电表概述

随着电力工业的到来以及发展，都需要对发电、配电以及输电等管理进行准确的计量。电表的使用迄今为止已有一百多年的历史了，早期使用的感应式电表较多，但是该电表的功能简单，而且准确度较低，已经逐渐不适应现今时代的需求了。在八十年代国外就有很多公司已经开始研发全能电表了，而我国是在90年代后才开始引进电表研发技术。到90年代后期，才出现相对较为成熟的技术。在1994年江苏省开始使用三相电子电表，但是这些电表主要是国外生产的，之后随着我国电表技术的成熟，国产电子式电表才在我国进行推行使用。1993年在苏州开始有单相电子式表的出现，之后全省在投入使用。

二、电子式电能表的特点及原理

（一）基波电能表

由于电气化铁道使用的大功率整流的现象普遍存在，以及电弧炉在钢铁行业的普遍使用现象，造成大量的谐波在电网中存在。大量谐波的存在对电力系统造成较低的经济效益，而且还影响电网的安全运行等。基波表可以通过软件和硬件的结合使用，实现滤波的功能，只进行计量电能，这样很好的解决了谐波带来的影响。基波电能表中的软件实现滤波功能是通过傅式算法进行完成的，在这里需要DSP的强大功能；其中的硬件则是利用低通滤波器，对谐波进行合理的筛选，进而选择正确的频率。

与一般的电能表相比，基波表增加了低通滤波器有关的电路，在实际应用时，就要在原来的电能表中，将电源黑板中的电压输送通道中的电阻进行分压，还有要将电流放大电路中的数值进行合理的调整。基波表的主要特点就是对谐波进行过滤，只进行计量。

（二）单相预付费电能表

预付电能表主是在普通的电能表基础上，添加了表内跳闸继电器、数码显示器和微处理器、IC卡接口等。单相预付费电能表可以利用IC卡接口将与IC卡连接，然后进行预购电费和电量数据传输功能的实现，然后实现欠费自动跳闸。

预付费电能表的测量功能与一般的电能表类似，该电能表主要是通过微处理器来接收测量模块传来的功率脉冲，然后进行电能记录，同时储存该信息，对已交电费实施递减剩余电费，直到用户出现欠费情况就会发出报警信号，然后实现电能表的跳闸功能。而且我们可以通过IC卡接口，来判断用户使用的卡是否有效，是否具有购电信息的合法性。使用预付费电表，可以解决流动性人口电费收取情况，改变了以往的人工抄表方式，这样也可以增强用户对电属于商品的意识，同时也提高了用电管理机构工作的效率，减少可防窃电现象。但是该表的使用也具有一定的局限性，使用该电表需要增加配电管理营业厅，这样需要投入较大的资金，相比长寿电表具有较大的功能消耗，由于电表计量的设计因素会影响对线路损坏想象无法统计现象。

（三）多用户电能表

多用户电表具有测量输入途径较多，实现循环显示功能，它是共用电能模块，这些功能的实现主要是由于该电表采用的中央处理器是单片计算机。

多用户电表利用多个电能模板进行多个用户电量测试，然后通过单片机进行处理，然后发送数据，通过显示器显示。

（四）单相电子式电能表

单相普通电表主要在居民用户中使用，进行收费和电量计算，该电表的使用范围比较广泛。

该电表主要有一下几个部分组成：（1）测量模块。该模块由电流电压乘法器、电流和电压交换器等组成；（2）电源回路。该部分主要是为整个电表计量直流提供电源；（3）显示器。该显示器可以利用液晶显示器或是机械计量器等。对于其他部分的构成就需要根据用户需求进行配置了。该电表的主要特点是结构简单以及成本很低，同时还能进行定量计数显示、能够输出光耦功率脉冲，还有LED等功能。

（五）防窃电电能表

防窃电电表主要是在原有的电子表上进行一定的改进，从而实现了防窃电功能。（1）防止接电流线进行窃电。该表同普通的电能表一样都具有对反向用电现象进行沮洳正向的功能；（2）防止表外短线路接电线窃电。该表通过锰铜片的使用，使得该电表的电流回路中的电阻较小。当进行表外短路电线接流时，通过降低分流来预防窃电现象，同时该表还采用了回路判别功能。（3）加入了防窃电计量专用芯片；（4）防断TV偷电。该电表利用全失压记录时间以及全失压的次数记录功能，通过两个数据的显示，让电量追补功能有了实现的可能。（5）防软件偷电。该电能表可以通过利用硬件加密、“安全认证”以及软件加密等方式进行防偷电现象；（6）通过远方通信功能实现窃电现象监控功能。该电表可以通过利用三路信息以及两路信息比较法防止窃电。

当电流正常流通时通过L（相）线，向N（零）线进行流入，此时的电流是相等的，S点就代表的是高电平。一旦出现接线偷电情况，那么L（相）线与N线中的电流就会出现不相等现象，此时的S点就是低电平，这样就可以判断出是否有“跨接”偷电现象。

（六）单相复费率电能表

与普通的电子表相比，复费电能表安装的有时钟处理器、微处理器、显示器以及通信接口路线等，其中的可以利用液晶或是数码管等作为显示器。该电表主要是通过对每时段的参数进行设置，然后进行计量。该电表主要是对居民用户的用电情况进行分时计费。

在该电表中的串行通信接口主要有RS485接口，以及远红外线。而时钟模块就是提供对应的时间。在实际应用中都是用黑白表的，它是复费率表中的特例，黑白表顾名思义，只分白天和黑夜这两个时段，费率也是如此，在黑夜中的电价没有白天的电价高，这引导用户在晚上多用电。

结语

随着电价制度的不断改革，电子式电能表的使用很好的适应了现代对电能用量管理的需求，根据上文分析，可以看出电子式电表的功能较多，而且种类丰富。电子式电表功能能够实现自动化计表、适应能力强，而且也实现了计算机操作，这些都有利于提高电能的管理工作效率。同时电子式表的出现，满足了不同用户的需求。通过本文对电子式电表的特点及原理的分析，希望能够有助于大家对电子式电表的了解。

参考文献：

[1]杨立瑾. 电子式电能表的原理及特点[J]. 科技传播，2014，15：75-76.

[2]周翔. 电子式电能表的原理及故障检查[J]. 农村电工，2002，01：41.

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