电能表

1 定义

　　专门用来计量某一时间段电能累计值的仪表叫做电能表，俗称电度表、火表。

2 分类

　　分类

　　按用途：有功电能表、无功电能表、最大需量表、标准电能表、复费率分时电能表、预付费电能表（分投币式、磁卡式、电卡式）、损耗电能表、多功能电能表和智能电能表

　　按工作原理：感应式（机械式）、静止式（电子式）、机电一体式（混合式）

　　按接入电源性质：交流表、直流表

　　按结构：整体式、分体式

　　按接入相线：单相、三相三线、三相四线电能表

　　按准确级：普通安装式电能表（0.2S、0.5S、0.2.0.5.1.0、2.0级）和携带式精密电能表（0.01、0.05、0.2级）

　　按安装接线方式：直接接入式、间接接入式

　　型号含义

　　第一部分：类别代号：D：电能表

　　第二部分：组别代号：

　　按相线：D—单相S—三相三线T—三相四线

　　按用途：B—标准D—多功能J—直流X—无功Z—最大需量F—复费率S:全电子式

　　Y—预付费H—总耗L—长寿命A—安培小时计

　　第三部分：设计序号：用阿拉伯数字表示，如862、864等

　　第四部分：改进序号：用小写的汉语拼音字母表示

　　第五部分：派生号T—湿热和干热两用TH—湿热带用G—高原用H—船用F—化工防腐用

　　K—开关板式J—带接收器的脉冲电能表

3 电能计量

　　电能计量单位

　　有功电能表kW·h（俗称度1kw。h=3.6×10的6次方在数值上表示功率1kw的用电器工作1h所消耗的电能）

　　无功电能表kvar·h

　　字轮计度器窗口（液晶显示窗口）：

　　整数位和小数位不同颜色，中间小数点；各字轮有倍乘系数（无小数点时）多功能表液晶显示有整数位和小数位两位

　　准确度等级：

　　相对误差，用置于圆圈内的数字表示

　　标定电流和额定最大电流：

　　标定电流：标明于表上作为计算负载的基数电流值：Ib。通常标定电流的0.005倍即为电能表的启动电流。一个电能表的标定电流越大，电表计量时的误差越小。

　　额定最大电流：电能表能长期正常工作，误差和温升完全满足要求的最大电流值：Imax

　　额定电压：

　　单相电能表标注：220V

　　三相表有三种标注法：

　　a.直接接入式三相三线：3×380V

　　b.直接接入式三相四线：3×380/220V

　　电能表常数：电能表记录的电能与转盘转数或脉冲数之间关系的比例数：r/kWh；imp/kWh

　　额定频率：50Hz

4 产品说明

　　有功电能表

　　电能可以转换成各种能量。如：通过电炉转换成热能，通过电机转换成机械能，通过电灯转换成光能等。在这些转换中所消耗的电能为有功电能。而记录这种电能的电表为有功电能表。

　　无功电能表

　　电工原理告诉我们，

　　有些电器装置在作能量转换时先得建立一种转换的环境，如：电动机，变压器等要先建立一个磁场才能作能量转换，还有些电器装置是要先建立一个电场才能作能量转换。而建立磁场和电场所需的电能都是无功电能。而记录这种电能的电表为无功电能表。无功电能在电器装置本身中是不消耗能量的，但会在电器线路中产生无功电流，该电流在线路中将产生一定的损耗。无功电能表是专门记录这一损耗的，一般只有较大的用电单位才安装这种电表。

5  发展

　　随着我国经济的飞速发展，各行各业对电的需求越来越大，不同时间用电量不均衡的现象也日益严重。为缓解我国日趋尖锐的电力供需矛盾，调节负荷曲线，改善用电量不均衡的现象，全面实行峰、平、谷分时电价制度，“削峰填谷”，提高全国的用电效率，合理利用电力资源，国内部分省市的电力部门已开始逐步推出了多费率电能表，对用户的用电量分时计费。1995年4月，由国家计委、国家经贸委和电力工业部联合在上海召开的全国计划用电工作会议上决定，用3～4年时间，在全国各大电网内，有计划、分步骤全面推行峰谷分时电价制度。总目标是各网转移高峰电力10～15%，全国实现转移高峰电力1000～2000万千瓦，推行的范围不仅是工业、商业用户，而且对非工业、农业用电也要逐步实行。在有条件的地区，即已经实行一户一表的居民用电区，也将有计划的开发低谷用电，实行峰谷电价，以提高电能利用率，提高居民的用电质量。对电力用户采用不同时段和不同计费标准。鼓励低谷时段的电力消费。

　　1980年，河南地区首先提出了按峰、谷时间分段计量电能，以经济手段促进合理、均衡、科学用电的建议，继而开始进行了试点，通过几年实践，初步摸索了一些有参考价值的经验。随后，山西省利用简易设备先后在一部分用电单位进行了联合试点。1982～1985年，全国许多省市和地区也相继实行了电能分时计量及与此相适应的新的收费制度，并取得了非常大的成效。一些大的电网局也把它作为技术改进的重要内容和开展科学用电的重要措施之一。至此，我国己跨进了用多种电价作为辅助管理手段和控制用电负荷的国家行列。

　　早期主产的第一代石英钟控分时电能表。这种电能表通过导线连接石英钟各种不同时段来分别驱动峰、谷电磁计数器，分别显示出峰、谷电量及总电量，按总电量扣除峰、谷电量即为平常时段电量。由于这种分时计费电能表的可靠性较差。计时分段精度太低（最小分割为5min），易受干扰，时段调整也比较麻烦，使用功能单一，不能适应分时计费中的一些特殊要求，目前已基本淘汰停用。

　　第二代机电一体化结构的分时电能表。这种电能表采用1.0级感应系电能表机芯为基础，采用红外光电变换器，脉冲输出和中央处理器（CPU），单片机电路，使用附带的键盘编程或者红外无线键盘来进行各种需求量、时钟、时段、双休日的设定，可保护本月最大需求量、上月最大需求量和本月峰、平、谷最大需求量显示及存储。带有脉冲输出及RS-232串行通信口，便于数据远程传送与监控。仪表性能比较精密可靠，功能可满足我国现阶段分时计费需求，生产工艺比较成熟，价格具有竞争力，是目前国内应用最为广泛的一代产品。但是美中不足的是各生产厂家均为自行开发专用单片机，存在产品兼容性差，维修困难的缺点。这一系列产品常见的有DF68.DF93.DTF33.DF86.DSF20.DIF－2.DF32.DTF864MRZ、DSD66等。

6 原理应用

　　电能表的工作原理

　　当把电能表接入被测电路时，电流线圈和电压线圈中就有交变电流流过，这两个交变电流分别在它们的铁芯中产生交变的磁通；交变磁通穿过铝盘，在铝盘中感应出涡流；涡流又在磁场中受到力的作用，从而使铝盘得到转矩（主动力矩）而转动。负载消耗的功率越大，通过电流线圈的电流越大，铝盘中感应出的涡流也越大，使铝盘转动的力矩就越大。即转矩的大小跟负载消耗的功率成正比。功率越大，转矩也越大，铝盘转动也就越快。铝盘转动时，又受到永久磁铁产生的制动力矩的作用，制动力矩与主动力矩方向相反；制动力矩的大小与铝盘的转速成正比，铝盘转动得越快，制动力矩也越大。当主动力矩与制动力矩达到暂时平衡时，铝盘将匀速转动。负载所消耗的电能与铝盘的转数成正比。铝盘转动时，带动计数器，把所消耗的电能指示出来。这就是电能表工作的简单过程。

　　按原理划分

　　1.电能表分为感应式和电子式两大类：

　　感应式电能表采用电磁感应的原理把电压、电流、相位转变为磁力矩，推动铝制圆盘转动，圆盘的轴（蜗杆）带动齿轮驱动计度器的鼓轮转动，转动的过程即是时间量累积的过程。因此感应式电能表的好处就是直观、动态连续、停电不丢数据。

　　感应式电能表对工艺要求高，材料涉及广泛，有金属、塑料、宝石、玻璃、稀土等等，对此，产品的相关材料标准都有明确的规定和要求，用低价的劣质材料代替标准规格的材料是影响电能表产品质量的主要问题之一，因此像大多数商品一样，价格过低的商品不会有好的质量保证。

　　感应式电能表的生产工艺复杂，但早已成熟和稳定，工装器具也全面配套。生产环境对温度、湿度和空气净化度的要求较高。近十余年来在杭州、宁波、温州等地发展形成的电能表的材料和零部件市场具有相当的规模，形成鲜明的中国集约化大生产的特色，这也是那里生产的电能表在市场上具有价格优势的主要因素之一。

　　电子式电能表运用模拟或数字电路得到电压和电流向量的乘积，然后通过模拟或数字电路实现电能计量功能。由于应用了数字技术，分时计费电能表、预付费电能表、多用户电能表、多功能电能表纷纷登场，进一步满足了科学用电、合理用电的需求。

　　电子式电能表在江苏、浙江、深圳一带的产量较高，这与电子产品集中在这一地区是一致的，也正是由于材料和零部件市场条件优越的原因，形成价格的竞争力。

　　目前从总体来看，感应式电能表与电子式电能表相比，感应式电能表生产的数量为多。但电子式电能表的产量有明显上升的趋势。

　　2.按测量电能的准确度等级划分，一般有1级和2级表：1级表示电能表的误差不超过±1%；2级表示电能表的误差不超过±2%

　　3.按附加功能划分，有多费率电能表、预付费电能表、多用户电能表、多功能电能表、载波电能表等。多费率电能表或称分时电能表、复费率表，俗称峰谷表，是近年来为适应峰谷分时电价的需要而提供的一种计量手段。它可按预定的峰、谷、平时段的划分，分别计量高峰、低谷、平段的用电量，从而对不同时段的用电量采用不同的电价，发挥电价的调节作用，鼓励用电客户调整用电负荷，移峰填谷，合理使用电力资源，充分挖掘发、供、用电设备的潜力，属电子式或机电式电能表；预付费电能表俗称卡表，用IC卡预购电，将IC卡插入表中可控制按费用电，防止拖欠电费，属电子式或机电式电能表；多用户电能表一只表可供多个用户使用，对每个用户独立计费，因此可达到节省资源，并便于管理的目的，还利于远程自动集中抄表，属电子式电能表；多功能电能表集多项功能于一身，属电子式电能表；载波电能表利用电力载波技术，用于远程自动集中抄表，属电子式电能表。

7 使用

　　使用电能表时要注意，在低电压（不超过500伏）和小电流（几十安）的情况下，电能表可直接接入电路进行测量。在高电压或大电流的情况下，电能表不能直接接入线路，需配合电压互感器或电流互感器使用。对于直接接入线路的电能表，要根据负载电压和电流选择合适规格的，使电能表的额定电压和额定电流，等于或稍大于负载的电压或电流。另外，负载的用电量要在电能表额定值的10%以上，否则计量不准。甚至有时根本带不动铝盘转动。所以电能表不能选得太大。若选得太小也容易烧坏电能表。

8 技术分析

　　当前电力行业电能计量仪表的主要方案一般都是基于半导体技术而实现精确计量目的。电能表一般均采用了高精度的A/D转换器，将电网的电压、电流信号进行采样和模数转换，然后利用高速微处理器对数字信号进行分析、处理和数据再加工、分拣，从而产生各种计量数据；最后利用各种通讯接口、人机界面实现与各种设备进行对接。

　　电能表是采样技术、微处理技术、设计技术和经验相结合的产物，是跨学科的高技术产品。电能表制造商根据自身设计的理解和应用技巧，实现电能表的各项功能。电能表产品上，目前已经具备了多功能、网络化、智能化、数字化的需求，能够满足当前各种计量的要求，如有功计量、无功计量、需量计算，电网质量检测、电网事件记录等复杂功能，并能够作为通讯从站与中央控制主站进行数据交互。

　　目前，用电信息采集系统产品技术处于持续发展和提升过程中，产品要求和产品功能不断优化、不断增加，以适应越来越高的信息化管理要求。产品技术上综合了当前成熟的电能表计量功能、电磁测量技术、DSP数据处理技术、工业自动控制技术、无线远传技术、低压电力线载波通讯技术、嵌入式实时操作系统软件平台技术；是跨学科、高技术的系统性产品，属于新兴产品，国内外厂商目前的技术水平基本处在同一水平上，与国际知名厂商在技术上、性能上差距不大。

　　电能表行业目前主流产品在国际上已经处于快速发展阶段，属于朝阳行业，全球包括发达经济体和发展中国家均在进行电能表的更新换代，以适应当前整个世界形势的变化。一是全球性的节能减排要求，必须进行能量的精确计量，促进各用电主体根据能量的变化进行用电控制，改变用电习惯；二是适应电力企业管理现代化、信息化的要求，通过智能电能表作为电网的一个节点，可以快速有效地了解电力用户、变电站等计量测量点的用电实时情况，提供更加精确的服务和管理。

　　电能表产品中需求量最大的是单相居民电能表，但是由于居民用电量的逐年增加、用电负荷的增大，相关的用电设备要求使用三相供电。同时利用三相供电可以提高负荷平衡率、降低电力线损。目前发达国家居民用电大部分已经采用三相供电，国内如宁波等沿海经济发达地区，三相电子式电能表的应用范围已逐步从工业用电为主扩展到居民用电领域。因此三相计量电能表的需求将越来越大，在电能表的需求结构中的占比将逐步提升。

　　为推进智能电网建设，智能电能表和用电信息采集系统将作为智能电网建设的重要组成部分，实现对用电用户的“全覆盖、全采集、全费控”，将促进用电信息采集系统产品技术的提升。