智能电能表知识简介

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1、智能电能表知识简介王利宁 2011-8-3主要内容l电能表发展历史l电能表的分类及命名规则l智能电网l智能电能表1.电能表发展历史最早的电能表是爱迪生在1880年利用电解原 理研制而成的直流电能表-安时计，该表重达 几十千克，没有精度保证。1888年，交流电的发现和应用，对电能计量 提出了新的要求，交流电表应运而生。意大 利科学家弗拉里提出了用旋转磁场的原理测 量交流电能，这种基于旋转磁场理论的交流 电能表成为弗拉里电能表。1.电能表发展历史1889年德国人布勒泰发明了世界上第一块没 有独立电流铁心的单磁通式感应式交流电能 表。这块表重达36.5千克，其中电压铁心中6 千克。1890年，带电流

2、铁心的多磁通式感应式电能 表诞生了，不过其转动元件是一个铜环，反 作用力矩靠交流电磁铁产生。1899年，瑞士兰吉尔公司研发了单相两线电 能表，并于次年投放市场。1.电能表发展历史为了减少电能表的尺寸和重量，科技人员研 究把电压和电流磁路分开，采用独立电流铁 心的结构。20世纪初，电能表的铜制转动圆 盘被铝盘代替，且采用了性能较好的导磁材 料，进一步减轻了电能表的重量，同事降低 了功耗，提高了电能表的性能。20世纪20年代，铁心的总质量已降到只有 1.5-2千克的水平，当时的生产规模已达到年 产量10万台。1.电能表发展历史20世纪30年代，出现了镍钢和铝镍合金磁铁 ，电能表的体积进一步缩小，磁

3、钢性能的提 高降低了转速，改善了电能表的过载特性。20世纪40年代，在温度、电压、频率等外界 因素变化对电能表性能的影响方面进一步改 善了感应式电能表的性能。另外，相继出现 的单宝石轴承、双宝石轴承、磁推轴承等使 得感应式电能表的寿命达到了10-30年以上。1.电能表发展历史在过去的100多年中，由于感应式电能表结 构简单、安全、廉价、耐用，同时又便于批 量生产和维修，感应式电能表得到了快速发 展，并在交流电能计量领域占据了极其重要 的位置。但随着用电量的急剧增长以及由此 引发的能源供需矛盾的加剧，对电能表提出 了多功能化的要求，要求不仅能计量电能， 同时也能应用于管理，感应式电能表难以适 应

4、现代电能管理的要求。1.电能表发展历史感应式脉冲电能表是静止式电能表发展过程 中的过渡性产物，采用了感应式电能表的测 量机构作为工作元件，由光电传感器完成电 能-脉冲的转换，然后经电子电路对脉冲进行 适当处理，这种电能表也被称为脉冲式电能 表。20世纪70年代初，一些发达国家大量使 用了这类脉冲式电能表。1.电能表发展历史20世纪80年代初，国际上出现了全部采用电 子元器件组成的交流电能表。这类电能表由 于没有转动元件，故IEC（International Electro technical Commission 国际电工委员 会 ）标准将其定义为静止式电能表，国内也 称为电子式电能表。197

5、6年，日本研制出了 静止式电能表，但在现场使用环境下，暴露 出了抗干扰能力差等一系列问题，一度影响 了其应用进程。1.电能表发展历史20世纪80年代中后期，随着电子设计和制造 新技术的出现和采用，静止式电能表在各种 现场环境下的工作可靠性问题被逐一破解， 使其在发达国家迅速得到发展。其中一些表 已可在很宽的电压、电流范围内进行自动量 程转换，安装式电能表的准确度等级覆盖了2 级、1级、0.5级和0.2级，标准表的准确度等 级也迅速覆盖了0.1级-0.005级的各个级别。1.电能表发展历史静止式电能表可以方便的实现预付费、复费 率（分时）、通信等特殊功能，这些功能有 力的推动了自动抄表计技术的发

6、展。20世纪 80年代中期开始，日本九州电力公司、美国 费城电力公司、美国弗吉尼亚电力公司等相 继使用电力输配电线载波、地线载波、光纤 、邮电线路等通信技术进行远程读表试验。 进入到20世纪90年代，用于大用户的商业化 的点能量管理系统，符合管理系统已在世界 范围广泛采用。1.电能表发展历史我们国家在解放前没有自己的电能表制造业 ，使用的表计全部依靠进口。国内只有电能 表的维修和校验业务的小作坊。1952年，上 海合成电器厂（即上海电度表厂）开业，生 产制造2级和1级安装式单、三相电能表。随 后哈尔滨电表厂、上海第五电表厂先后成立 。经过五十余年的努力，我国的电能表产业 已具备了相当的水平和规

7、模，自行设计和大 批量生产的各种类型电能表，不仅供给国内 ，还远销国外。1.电能表发展历史我们国家对静止式电能表的研发工作开始于20世纪 80年代初，其发展经历了机械时钟、电子时钟、微 处理器分时开关以及自主研发专用计量芯片等发展 阶段。20世纪90年代初，以珠海恒通公司为代表， 国内静止单相表走的是放斯伦贝谢公司的产品的道 路；以湖南威盛、宁夏宁光公司为代表，国内三相 多费率和三相多功能电能表走的是自主研发的道路 。在芯片研发方面，上海贝岭微电子在1995年推出 了第一款国产单相电能表计量芯片。1.电能表发展历史1995年4月，国家经贸委和电力部对分时电价的推行 做了具体安排部署。电价政策的

8、调整，将国内静止 式电能表的应用推向了新的发展阶段。在其后的十 多年间，我国静止式电能表产业迅速发展，产品覆 盖了安装式电能表的各个种类和准确度等级。然而 ，我国微电子技术至今仍落后于发达国家，电能表 中使用的微处理器、专用计量芯片以及一些关键元 器件都被国外知名厂商垄断。另外，自动化生产水 平，工艺工装技术水平也落后于发达国家，所以国 产静止式电能表产品的可靠性、产品性能指标一致 性、重复性等方面有待于进一步提高。2.电能表的分类及命名规则电能表的品种、规格繁多，其类别划分一般 有以下几种：1) 按照所测电流类型分为直流电能表和交流 电能表。2) 按照用途可以划分为单相电能表、三相电 能表、

9、特殊用途电能表（如标准电能表、最 大需量表、脉冲电能表、预付费电能表、多 费率（分时）电能表等）、多功能电能表、 智能电能表。2.电能表的分类及命名规则3) 按照计量单元驱动方式可划分为：感应式 电能表和静止式电能表。4) 按照准确度等级可划分为：0.01级、0.02 级、0.05级、0.1级、0.2S级、0.5S级、1级 、2级、3级电能表。其中0.01-0.1级为标准 电能表，0.2S-3级为安装式电能表。2.电能表的分类及命名规则静止式电能表的型号由产品类别号、第一组 别号、第二组别号、功能代码号、注册号、 连接符、通信通道代码组成。其中485通信 信道代码，在型号中可以省略。举例如下：

10、DDZY9599DDZY9599CDDZY9599-ZDDZY9599C-Z2.电能表的分类及命名规则DTZY9599DTZY9599CDSZ9599DTZ9599DTZY9599C-ZDTZY9599C-GDTZY9599-GDTZY9599-Z2.电能表的分类及命名规则基本电流和最大电流：直接接入式电能表的基本电 流是确定电能表有关特性的电流值(Ib )， 对互感器接 入式电能表来说，基本电流也就是其额定电流(In)； 最大电流是指能够满足准确度要求的电流最大值。 如10-40A或者10（40）A表示四倍率电表。仪表常数：表示电能表记录的电能与相应的测试输 出值之间的关系的值。智能电能表中

11、一般此值是脉 冲数，常数单位是每千瓦时脉冲数(imp/kWh)。3. 智能电网2008年末，美国的次级房贷危机引发了世界 金融危机，作为应对金融危机的一项举措， 智能电网建设成为全球发展电力工业的焦点 。国家电网公司在2009年初，提出了建设智 能电网的构想，并于2009年5月公布了坚强 智能电网建设计划。3. 智能电网智能电网，就是将各种能源资源的开发利用 ，发电、蓄能、输电、配电、用电以及终端 用户的各种电气设备和用电设施，通过数字 化、信息化网络有机连接在一起，为电力终 端用户提供全面服务，为社会充分、合理利 用各种能源资源，节能减排，促进低碳经济 发展，提供强有力的基础设施和技术支撑。

12、3. 智能电网与传统的电网相比有以下特点：1) 各种分布式的绿色、可再生能源以及储能 设备可以方便的接入电力系统。2) 开放式的电力市场，允许用户根据价格信 息和鼓励的其他用电方式多方面制定购电方 案；电力调度部门将在确保安全的基础上， 提供经济调度，节能调度方案，电网运行效 率显著提高。3. 智能电网3) 类似于大面积停电的恶性事故基本不再发 生。4) 局部区域范围的电力中断即便发生，也将 会得到快速恢复，基本不影响用户正常用电 。5) 用户可以对供电电能品质提出要求，并获 得相应的保障。6) 用户可以享受到定制的增值服务。3. 智能电网支撑智能电网达到以上目标的关键技术包括 以下几个方面：

13、1) 高品质的基础电力设施。2) 集成通信技术。3) 高级计量体系。4) 高级管理及服务系统。4.智能电能表作为智能电网的组成部分，电能表及高级计量体系 被赋予了新的使命。在电能表制造行业的关注支持 下，历时一年，国家电网公司于2009年9月发布了智 能电能表系列企业标准。该系列标准共12本，包括 ：Q/GDW 354-2009 智能电能表功能规范Q/GDW 355-2009 单相智能电能表型式规范Q/GDW 356-2009 三相智能电能表型式规范Q/GDW 357-2009 0.2S级三相智能电能表技术规 范4.智能电能表Q/GDW 358-2009 0.5S级三相智能电能表技术规范 Q/

14、GDW 359-2009 0.5S级三相费控智能电能表(无线)技术规范 Q/GDW 360-2009 1级三相费控智能电能表(无线)技术规范 Q/GDW 361-2009 1级三相费控智能电能表(载波)技术规范 Q/GDW 362-2009 1级三相费控智能电能表技术规范 Q/GDW 363-2009 1级三相智能电能表技术规范 Q/GDW 364-2009 单相智能电能表技术规范 Q/GDW 365-2009 智能电能表信息交换安全认证技术规范4.智能电能表在国家电网公司的企业标准中，对电表做了 如下几种划分：按照等级划分，包含了0.2S、0.5S、1级和二级。按照符合开关划分，有内置和外置

15、负荷开关。按照通信方式划分，有载波、GPRS无线、RS-485 总线。按照费控方式划分，有本地费控和远程费控。4.智能电能表功能要求：计量功能：具有正方向有功电能量和四象限无功电能量的计量 功能，并可以据此设置组合有功和组合无功电能量；具有分时 计量功能，有功、无功电能量可对尖、峰、平、谷等各时段电 能量及总电能量进行累计、存储；需量测量功能：可在约定的时间间隔内（一般为1个月），测 量单向或双向最大需量，分时段最大需量及其出现的日期和时 间；时钟功能：日历、计时、闰年可自动转换；费率和时段功能：至少可以设置尖、峰、平、谷四个费率；全 年至少可以设置两个时区；24小时内至少可以设置8个时段；

16、支持节假日和公休日特殊费率时段的设置；应具有两套可以任 意编程的费率和时段，并可在设定的时间点启用另一套费率和 时段。4.智能电能表清零功能：包括电表清零和需量清零。电表清零功能可以清除电能表 内存储的电能量、最大需量、冻结量、事件记录等数据；需量清零功 能可清空电能表内当前的最大需量及发生的日期、时间等数据。清零 操作应有防止非授权人操作的安全措施。数据存储功能：至少存储12个结算日的单向或双向电能量和各费率电 能数据。至少存储上12个结算日的单向或双向最大需量、各费率最大 需量及其出现的日期和时间数据；数据转存分界时刻为月末的24时（ 月初零时），或在每月的128号内的整点时刻；月末转存的同时，当 月的最大需量值自动复零。在电能表电源断电的情况下，所有与结算 有关的数据至少保存10年，其他数据至少保存3年。冻结功能：包括定时冻结、瞬时冻结、日冻结、约定冻结和整点冻结 五类。定时冻结功能可按照约定的时刻及时间间隔冻结电能量数据。 瞬时冻结指在非正常情况