电能表基础及生产工艺介绍

电能表基础及生产工艺介绍venguny2011-06目录1.电能表基础2.电能表生产工艺及质量控制1.1电能表简介1.2电能表相关定义1.3电能表基本组件1.4电能表各电气模块介绍1.认识电能表1.1电能表简介1.1.1定义：用来测量电路消耗电能的仪表，俗称(旧标准)电度表1.1.2电能表命名：相线制式+结构原理+功能+(电能性质)+“电能表”如单相电子式电能表、三相四线电子式电能表、三相四线电子式多功能电能表、三相三线电子式有无功组合电能表等。注：铭牌标注时必须按照各厂家所获“制造计量器具许可证”所许可的名称进行标注，如我们公司的“三相三线电子式有功电能表”、“单相电子式电能表”、“三相四线电子式电能表”。1.1.3名称分类：——按功能、用途：标准电能表、安装式电能表，工业与民用电能表、需量表、复费率电能表、多功能电能表等——按结构和工作原理：感应式(机械式)电能表、静止式(电子式)电能表、机电一体式(混合式)电能表——按接入电源性质：交流表、直流表——按电能性质：有功电能表、无功电能表——按准确级：0.01、0.02、0.03、0.05、0.1，0.2S、0.5S、1.0、2.0、3.0等——按安装接线方式：直接接入式、间接接入式(或经互感器接入式)——按用电设备：单相电能表、三相三线电能表、三相四线电能表等1.1.4型号分类(或型号定义)：通信信道代号：Z-载波、G-GPRS、C-CDMA连接符费控介质类型代号：空、C-CPU、S-射频卡注册号功能代号：Y-费控(第二组类别号为Z)或预付费、D-多功能、F-多费率、I-载波、(X)-有无功组合、空第二组类别号(类型)：空-机械或机电式、S-电子式、Z-智能型第一组类别号(接线方式)：D-单相、S-三相三线、T-三相四线产品类别号：D-电能测量(电能表)□□□□XXXX(□)-□DDZY2078C-Z铭牌信息：生产厂家产品执行标准的编号必要的信息说明用户条形码产品序列号电压规格产品的型号准确度等级电流规格生产年号商标标志额定频率相线符号II类绝缘防护等级符号产品名称脉冲常数计度器(显示器)：数据及单位计量产品许可证号常用计量单位常用量名称单位符号单位名称派生单位与换算关系电压V伏(特)千伏kV、毫伏mV电流A安(培)1A(安)=103mA(毫安)=106μA(微安)功率W瓦(特)有功功率W、无功功率var(乏)、视在功率VA(伏安)电阻Ω欧(姆)千欧kΩ、兆欧MΩ电感H亨(利)1H(亨)=103mH(毫亨)=106μH(微亨)电容F法(拉)1F(法拉)=106μF(微法)=109nF(纳法)=1012pF(皮法)频率Hz赫(兹)kHz(千赫兹)有功电量kWh千瓦时有功电量kWh、无功电量kvarh，量通常用P表示无功电量kvarh千乏时有功电量kWh、无功电量kvarh，量通常用Q表示视在功率VA伏安P量通常用S表示，S=(P2+Q2)1/2摄氏温度℃摄氏度1℃=1K热力学温度K开(尔文)1℃=1K，温升试验表达时会用到力距N·m牛顿米牛顿米(测量电动螺丝刀可用到)1.2电能表相关基本定义1.2.1电能表定义机电式电能表：由固定线圈的电流与导电的可动的部件(一般为圆盘)中的感应电流相互作用，使其产生与被测电能成正比的转动的仪表。静止式电能表（电子式电能表）：由电流和电压作用于固态(电子)元件而产生与被测电能成正比输出的仪表。有功电能表：通过有功功率对时间积分来测量有功电能的仪表。无功电能表：通过无功功率对时间积分来测量无功电能的仪表。多费率电能表：装有数个计度器的电能表，每个计度器在规定的时间段内对应不同的费率工作。多功能电能表：由单一测量机构、数据处理单元、通信接口及其他功能部件组成并包封在一个表壳内，除计量并显示有功电能、无功电能外，还具有分时计量、测量最大需量等两种以上功能，并存贮和输出数据的电能表。仪表型式(静止式电能表)：用作规定由一个制造厂制造的仪表特定设计的术语，每一型式应具有:a)相同的计量性能;b)确定上述性能的部件具有相同一致的结构;C)最大电流与参比电流的比值相同。同一型式可以有几个参比电流和参比电压值。电能表由制造商用一组或多组字母或数字，或用字母和数字的组合来标识。每一型式仅有一个型号。注:型式由用于型式试验的样品来代表，其特性值(参比电流和参比电压)从制造商提供的表格中的给定值中选取。型式试验：为验证各型式仪表符合本标准的相应仪表等级的全部要求，对制造商选送的一台仪表或具有同一特性的少量同一型式的仪表所进行的一系列试验的过程。户内仪表：仅能用于对环境影响有附加保护的场所(安装在屋内或箱柜内)使用的仪表。户外仪表：能在无附加保护的露天中使用的仪表。I类防护绝缘包封仪表：仪表的防电击措施不仅依靠基本绝缘而且还依靠附加的安全措施，即导体可触及部分与设施的固定线路中的保护接地导体相连，以此方法，以便在基本绝缘失效时，导体可触及部分不带电。注:此预防措施包括保护接地端子。II类防护绝缘包封仪表：有一个绝缘材料表壳的仪表，其防电击措施不仅依靠基本绝缘，而且还依靠附加的安全措施，如双重绝缘或加强绝缘，既无保护接地措施也不依赖安装条件。1.2.2功能元件定义测量单元:产生与电能成比例输出的仪表部件。输出装置：主要有测试输出装置、工作指示器、脉冲装置、光测试输出装置、电测试输出装置、接收头等输出装置。光测试输出:用于测试电能表的光脉冲输出装置。如脉冲指示灯。电测试输出:用于测试仪表的电脉冲输出装置。如脉冲输出（端子）贮存器:贮存数字信息的元件。显示器:显示存贮器内容的装置。如LCD显示器、LED显示器等。计度器:能使测量值被确定的仪表部件。它可以是一个机电式装置或是一个由贮存器和显示器两者组成的贮存和显示信息的电子装置。一个单一的电子显示器可以供多个电子贮存器使用以形成多电子计度器。1.2.3电能表量值定义起动电流Ist:仪表起动并连续计数的电流的最小值。基本电流Ib:确定直接接人仪表有关特性的电流值。额定电流In:确定经互感器工作的仪表有关特性的电流值。最大电流Imax:仪表能满足本标准准确度要求的电流最大值。参比电压Un:确定仪表有关特性的电压值。参比频率fn:确定仪表有关特性的频率值。等级指数:仪表在特殊要求部分所定义的参比条件(包括参比值的允差)下测试时，对0.1Ib~Imax或0.05In~Imax所有电流值、在功率因数为1(多相表为平衡负载)时规定的允许百分数误差极限的数值。常数(静止式电能表)：表示仪表记录的电能与相应的测试输出数值间关系的数值，例如，如果此值为一定量的脉冲数，则常数应为每千瓦时的脉冲数(imp/kWh)或每脉冲的瓦时数(Wh/imp)。常数(机电式电能表)：表示仪表记录的电能与相应的转盘转数间关系的数值，例如每千瓦时的转数(rev/kWh)或每转瓦时数(Wh/r)。百分数误差：百分数误差=(仪表记录的电能-真值电能)/真值电能X100注:因为真值电能值不可能准确测定，可由一个带有规定不确定度的值与其近似，此值能从制造厂和用户商定的标准器或国家标准器溯源得到。1.2.4其他定义影响量：可能影响仪表工作特性的任一量，一般为外部量。参比条件：影响量和性能特性的适当集合，具有参比值、允差和参比范围，并以此规定基本误差。由影响量引起的误差改变：仅对一个影响量依次设定二个规定值，其一为参比值时，仪表的百分数误差之差。参比温度：作为参比条件而规定的环境温度。平均温度系数：百分数误差的改变量与产生此改变的温度变化量的比值。畸变因数：谐波含量的均方根值(非正弦量减去基波量)与非正弦量均方根值之比。畸变因数一般以百分数表示。电磁骚扰：能在功能或计量方面影响仪表工作的传导或辐射的电磁干扰。额定工作条件：对性能特性规定的测量范围和对影响量规定的工作范围的集合，以此来规定并测定仪表的工作误差改变。规定的工作范围：构成额定工作条件单一影响量的量值范围扩展的工作范围：工作中的仪表所能承受的、不至于损坏的极端条件，随后在额定工作条件下工作时其计量特性不至于降低。在此范围，可以规定放宽的准确度要求极限工作范围：工作中的仪表所能承受的、不至于损坏的极端条件，随后在额定工作条件下工作时其计量特性不至于降低。正常工作位置：为正常运行而由制造商规定的仪表的位置。贮存和运输条件：非工作状态下的仪表所能承受的、不至于损坏的极端条件，随后在额定工作条件下工作时其计量特性不至于降低。1.3电能表基本构成1.3.1结构组件：底壳上盖端钮盖端钮盒铭牌（面板）按键显示器IC卡座辅助端子接线柱（接线端子）铭牌（编程）盖板通信模块盒电源模块计量模块显示模块存储模块主控MCU时钟模块通讯模块断送电模块1.3.2电气（原理）组件：电能表电气设计分单芯片设计和双芯片设计单芯片设计——电能计量处理和数据信息管理及处理全部由一个集成芯片完成，其存在成本低、可靠性高，但存在技术难度大、数据处理复杂的特点。双芯片设计——电能计量处理和数据信息管理及处理分别由一只专用计量芯片和一只CPU集成芯片完成，其存在技术难度低、方案选择面广（专用的电能计量芯片种类很多：有以模拟电路为基础的模拟乘法器，以霍尔器件为基础的霍尔乘法，模拟数字电路混合制造的乘法器等。CPU选择面也非常广）的特点。目前基本是采用该设计模式。作用：给电能表提供工作电源。线性电源：先将交流电经过变压器降低电压幅值，再经过整流电路整流后，得到脉冲直流电，后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。要达到高精度的直流电压，必须经过稳压电路进行稳压。优点：纹波小，调整率好，对外干扰小缺点：体积大，效率较低。开关电源：利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。优点：体积小，效率高。缺点：对周围干扰强。1.4电能表各电气模块介绍1.4.1电源模块作用：用来存储电表参数、电量、历史数据等。作用：为系统提供实时时钟，做为电量冻结，费率切换的依据。1.4.2存储模块1.4.3时钟模块作用：用来和主机通讯,数据传输的通道。RS485通讯缺点：施工麻烦优点：抗干扰性强，通信稳定红外通讯缺点：通讯距离短，有方向性优点：人工抄表，设置方便（1）38kHz调制红外，俗称远红外：特点：无障碍通信距离为4米-5米左右，通信角度0°-45°左右，通信速度一般不超过9600波特，且易受干扰(日光灯、可见光等)。（2）接触式红外，俗称近红外：特点：相较远红外通信更可靠，速度更高（可达19200波特）。载波通讯：即电力线载波通信缺点：通讯成功率与电网质量有关，实时性差优点：施工方便1.4.4通信模块无线通讯（1）无线公网通信：如GPRS、CDMA、3G等缺点：表计成本高，运行成本高，信息延迟优点：通信距离远（2）230MHz专网：缺点：容易受到同频信号干扰或者交调干扰的影响，同频组网时网络通信能力不足，全网容量较小。优点：采用点对点通信方式，响应速度快，通信延时短，适于突发的数据传输业务，具有良好的安全性。（3）微功率无线：射频通信的一种，俗称小无线缺点：通信距离短（通常500m，提高功率如20mW可达4km），易受干扰，安全性低优点：通信速度快，可靠性相对较高宽带、光纤、以太网缺点：成本高优点：通信速度快，安全可靠，信息量大作用：用来显示电量和相关数据。计度器显示方式缺点：有一定卡字几率，抗磁场干扰差。优点：无电源的情况下，仍能显示电度。1.4.5显示模块LED显示方式缺点：功耗大，显示信息量小优点：价格便宜，程序简单LCD显示方式缺点：在低温，紫外线照射下容易出现问题优点：信息量大，显示灵活作用：控制用户停送电内置礠保持继电器1.4.6通断电模块计量原理：利用对电压和电流采样，通过计量芯片转换为实际电能的数字数据（电能脉冲）输出。单相表计量原理图1.4.7计量模块电压采样电流采样计量转换电能脉冲输出电流采样方式1)锰铜分流器：2)电流互感器：电压采样方式1)电阻分压：R26820R27820GNDV2PC2410nFGNDV2NUAR19300kR20300kR21300kR25300kR24300kR2