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1、2011 年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文1电子式多功能电能表的应用、缺陷分析和田电力有限责任公司变电检修工区 郑永芳【摘要要】：由于电子式多功能电能表在稳定性、精确度、灵敏度、准确度、功耗方面都优于感应式电能表，所以，各供电部门都在逐步更换感应式电能表，使用电子式多功能电能表，如何向用户提供可靠优质的电能，已经成为供电企业的当前重要的工作。【关关键词键词】：电能表 故障 措施前言前言：随着电子技术的迅猛发展，大规模集成电路在电能表中得到广泛的应用。电子式多功能电能表主要针对国内市场三相用电的工业用户、关口、变电站使用。随着电力行业改革深入开展,工业三相用电对多功能电能表的需求量增大，本
2、文介绍的电子式多功能电能表正是为了适应目前国内市场需求而设计的。1 1 设备基本概况设备基本概况我公司目前用于关口、大电力用户、变电站的电能计量均采用了电子式多功能电能表，将过去的感应式电能表、机电一体式复费率电能表均逐步进行了更换，更换成电子式多功能电能表之后降低了线损，按时完成了每年电费的正常回收。截止 2010 年 6 月底，我公司已安装使用电子式多功能电能表 2996 多只，基本上满足了我公司计量管理的需求，并取得了良好的经济效益。2.电子式多功能电能表的特点：电子式多功能电能表的特点：电子式多功能电能表与感应式电能表相比，具有测量精度高、过载能力强、功率消耗低、性能稳定可靠、体积小、
3、重量轻、操作简便、易于实现管理功能的扩展、一表多用等特点。其主要功能如下：2.1 多功能电能表一年最多可设置 14 个年时区,最多可有 12套不同的日时段表,最大费率数为 6,分时控制功能是按六费率时段2011 年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文2(尖峰、峰、平、谷、脊谷、尖谷)分时计量的。它们可以根据需要进行编程设定，当前费率可在液晶显示屏幕中查看。2.2 分时计量电能：电表可以计量总及 6 个费率的输入/输出有功、输入/输出无功及四象限无功电能。2.3 复位功能可以选择四种方式完成电量存储和需量清零。即手动、自动、通过 485 接口及通过红外通讯。每次复位的时间可以记录下来，并可通过软
4、件抄读或电表的键显来抄读。2.4 每月的电费结算日统计用电量、分时电量、最大需量和最大需量发生的时间，用于月用电费的结算及监测用电情况，并储存了上月到上 12 月的相应历史数据。2.5 多功能表能测量各相/各元件的电压、电流，测量总各相/各元件有功功率、无功功率、功率因数及电网频率。2.6 事件记录功能：2.6.1 失压数据及时间记录分别记录各相的欠压次数，欠压累计时间及欠压时间内正、反向有功电量；记录全失压的累计时间、次数，为追补电量提供了可靠的依据。2.6.2 断相数据及时间记录断相数据及时间记录分别记录各相的断相次数。断相累计时间以及断相时间内正、反向有功电量、各相数据为累加值，随自动复
5、位时存储。2.7 输入输出接口有多种接口接入：2.7.1 带光电耦隔离的脉冲数据输出接口。2.7.2 红外遥控编程及抄表接口。2.7.3 485 及远动输出接口，可以实现远方抄表和负荷监测，2011 年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文3方便用户对电能表管理功能的扩展。2.8 负荷曲线记录功能是指根据用户的实际用电情况，按照一定的时间间隔连续记录用户现场的实际用电参数，负荷记录时间间隔可由用户自行设置，按照设定的时间间隔对选定的内容进行滚动数据记录，以便绘制负荷曲线进行相应的分析。2.9 报警功能具有光控报警和声控报警两种功能。当事件恢复正常 1 分钟后报警自动结束。主站可以通过 RS-48
6、5 总线或手持红外抄表器对该电表进行查表、设表、抄表等操作。2.10 防窃电功能：窃电一直是困扰电力正常供应和电力企业健康发展的一个突出问题。窃电行为不仅给国家和企业造成了巨大的经济损失，而且严重扰乱了正常的供电秩序，更造成了电力设施的损坏，形成重大的安全事故隐患，直接威胁着电网的安全。技术型窃电在近几年来发现占比例越来越大，它主要与计量有关，以前使用的感应式电能表的很多窃电是用户通过破坏计量装置的准确性，如在计量回路内任何位置切断电能表的一、两相或三相电压，使电能表少计、在三相四线计量回路内切断电能表的连接零线，使电能表少计、将一、两相或三相电压互感器二次侧开路，使电能表少计、在计量回路内，
7、将一、两相或三相电流互感器二次侧电流短路，使电能表少计、在计量回路内接入与正常计量无联系的电压或电流，使电能表多计、少计或反计电能、在计量回路内改变一、两相或三相电流互感器极性、变比，而全电子式多功能电能表杜绝了这些窃电手法，因为全电子式多功能电能表的表尾接线端子没有感应式电能表的电压小钩，有利于防窃电。电子式电能表的电流回路为锰铜2011 年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文4片构成，电阻值低，在回路中一般不起分流作用。由于多功能电能表是双向表，可计量正反方向有、无功电量，计数器具有防倒计量功能，所以无论电流回路是正向还是反向运行，都能够正确计量。3 3 电子式多功能电能表的主要功能总体结
8、构框图电子式多功能电能表的主要功能总体结构框图: :3.1 电子式多功能电能表硬件的核心 MCU 主控制器,它负责按键输入扫描、工作状态检测、计量数据的读入、计算和存储、电表参数的现场配置以及与外界的通信控制等。其主要功能单元包括 MCU 主控制器单元、电量计量模块、红外和 RS485 通信模块、校表模块、EEPROM 存储阵列等。其它辅助模块主要有:时钟日历电路、工作异常报警电路、按键输入电路、复位和看门狗电路、开关电源模块和后备电池电路、大屏幕液晶显示模块和 LED 显示模块。3.2 主程序流程主要包括初始化、数据校验、负荷曲线修补和事务处理等。日常事务处理流程集中体现了多功能表的大部分主
9、要功能，包括费率处理、计量数据采集及处理、自动抄表、电能脉冲输出、校表模块和掉电检测及处理模块等，它采用了高精度计量芯片，完成各种电参数的精密计算及测量，可以实现用户用电量的自动抄收以及自动结算电费的技术。软件代码全部采用 C/C+语言编写,编码效率高,可维护性好,便于实现模块化设计,可根据用户的需求对功能模块进行裁剪。而且代码经过优化,其生成的目标代码大小和执行效率已与汇编代码相差无几。该产品的技术指标全面符合 GB/T 17215-19981 级和 2 级静止式交流有功电度表 、DL/T614-1997多功能电能表和 DL/T6451997多功能电能表通信规约的要求。3.3 高性能主控制器
10、单元：主控制器采用 NEC 公司 8 位单片机中的高档产品 UPD78F0338。该款单片机为 120 脚 QFP 封装,单片集成有 60KBFlash、一个异2011 年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文5步通信串行口、40x4 段 LCD 驱动器、高达 10MHz 的总线时钟和 10 路 10 位精度的 ADC,并可通过简单的接口进行在系统编程,极大的方便了在线调试和软件升级，并且支持高级语言,较好地满足了多功能表任务繁多、数据量庞大、运算复杂的功能要求。 4. 设备在我公司的运用情况：设备在我公司的运用情况： 4.1 实现了负荷监控及远方变电站的自动抄表工作。我公司自安装了电子式多功能
11、电能表后，多数电能表利用 PC 机通过 RS485 通讯接口及脉冲输出端子，完成了对电能表数据的采集和传递以及远程自动抄表工作，通过负控抄表和终端的管理，实现了远方变电站的自动抄表工作。电子式多功能电能表取代了九十年代初期安装的感应式电能表，由于感应式电能表的自身结构造成了电能表越走越慢，电能表长期运行产生的摩擦力距越来越大，表计误差不准确，加上抄费人员人工抄表估算负荷的做法，电量损失较大，而多功能电能表自实现了远程抄表后，电能表管理由无纸化到计算机化，避免了人为干预和人工计算误差，提高了对电量管理的实时性、准确性。4.2 实现分时计费，达到以经济手段提高电网负荷率的目的。电力系统生产的特点是
12、发、供、用电同时完成。为解决峰、平、谷之差不平衡的矛盾，实行分时电价以缓解高峰用电的需求，鼓励用户在低谷时多用电，保证发电机满负荷平稳运行，提高经济效益。电子式多功能电能表可以按照不同的费率时段实施这一功能计费，为分时电价的实施提供了可靠的技术数据。4.3 延长了表计的轮换周期，减轻装表人员的工作强度。由于感应式电能表的故障率较高，表计误差不稳定，造成频繁轮换表，增加了劳动强度，电子式多功能电能表其性能稳定，精度高，误差稳定，故轮换周期长，这样就减轻了现场校验人员的劳动强度，提高了工作效率。4.4 减少了漏计电量。电子式多功能电能表可以记录用户因 TV、TA 保险熔断或二次接线断线造成的少计的
13、失压、失流电量及失压时间、失压次数。对追加用户电量提供了可靠的依据，使供电企业减少了经济损失。4.5 提高了电能计量装置的准确性。目前我公司、类用户的电能计量全部采用电子式多功能电能表，所有表计的误差均控制在其精度等级的70以内。电子式多功能电能表的应用，减少了 TV 的二次负载，从而降低了TV 的二次压降误差，功耗校关口计量点采用 0.5S 或 0.2S 电子式多功能电能表，该表误差曲线平直，灵敏度高，这样就提高了计量的准确性。2011 年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文64.6 能同时满足同一回路各种计量功能的需要。对于变电站出线是联络线的电能计量，用一只电子式多功能电能表就可以代替原
14、来四块感应式电能表的计量功能；对于单向计量的用户，只需要安装一块电子式多功能电能表就可以代替原来的两块感应式电能表的计量功能，减少了盘面占位，使现场布局更加合理、更加美观，同时也减少了安装的工作量，降低了故障率，提高了安全可靠性。5.电子式多功能电能表在实际应用当中暴露出的缺陷电子式多功能电能表在实际应用当中暴露出的缺陷：5.1 电子式多功能电能表的误差较小，并且误差曲线较平。而 JJG5961999电子式电能表检定规程中规定了一块三相三线电子式电能表需要测试32 个误差点，那么测试一块双向计量的表计，就需要 64 个误差点，加上启动、潜动、各种多功能的功能试验，这样检定一只电子式多功能电 能
15、表要用将近24 小时，这样检定时间太长。5.2 电子式多功能电能表抗干扰能力比感应式电能表要差的多，而且维护较复杂。在雷雨季节，电子式多功能电能表比感应式电能表的故障率明显偏高，同时由于其功能较多，易受外界及通讯信号的干扰，也会造成数据的改变。5.3 电子式多功能电能表的计数是利用数据存储器，在表内 TV、TA 烧坏或黑屏时，就不能读取数据，如我公司在现场运行的一只电子式多功能电能表表计发生黑屏，造成电量无法抄收读取，必须返厂读取电量，当时正是我公司零点抄表之日，电量不能按时上报造成了很多不必要的麻烦。5.4 生产表计厂家在软件设置表计参数时，没有设置授权人员两极密码，没有严格按照 GGJ59
16、6-1999电子式电能表检定规程里的相关规定，这样用户很容易用编程器更改表内参数，安全性较差。5.5 有些多功能电能表没有停电抄表功能，装表人员拆回表后要加电压才能抄上表计电量。5.6 由于表使用内、外置电池，电池寿命太短,运行一段时间后就会出现电池欠压造成表计乱码，电量显示位数不完整，电费回收不正确。 5.7 RS485 通讯口无法正常通讯，由于以前很多厂家生产的表计使用各自地方规约，没有统一使用国家 DL/T6451997多功能电能表通信规约 ，造成由于规约不同，RS485 无法通讯，终端无法读取表内电量、各类数据。5.8 有些厂家生产的表计只有一路 RS485 通讯接口，而在现场这一路RS485 通讯口如果由于过压烧坏，无法2011 年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文7通讯造成终端无法正常抄收电量和表内数据，现场人员就要进行换表，增加了劳动强度。5.9 减少不必要的功能，目前有的电子式多功能电能表显示内容达一百多项，并且有多个时区、时段等。有些功能并不适合我国现有的
