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1、第六章：远方抄表与电能计费系统第六章：远方抄表与电能计费系统电能表的发展和现状电能表的发展和现状电子式电能表电子式电能表多功能电子式电能表多功能电子式电能表抄表技术综述抄表技术综述采用采用IC卡电能表的预付费系统卡电能表的预付费系统自动抄表技术自动抄表技术16.1 6.1 电能表的发展和现状电能表的发展和现状一、电能计量的概念：一、电能计量的概念：电力系统中装设了各种各样的测电力系统中装设了各种各样的测量表计，用于检测所需要的各种参量，如电压、电流、量表计，用于检测所需要的各种参量，如电压、电流、功率、频率、电能等。这些仪表中有的反映瞬时值，功率、频率、电能等。这些仪表中有的反映瞬时值，有的记
2、录累积值，电能表是专门用来测量电能累积值有的记录累积值，电能表是专门用来测量电能累积值的仪表。的仪表。23二、电能表的分类：二、电能表的分类：按照所测电流种类分：按照所测电流种类分：直流式和交流式直流式和交流式按照不同用途可分为：按照不同用途可分为：单相电能表、三相电能表和特单相电能表、三相电能表和特种用途电能表。种用途电能表。按照准确度等级可分为：按照准确度等级可分为：普通电能表（分为普通电能表（分为3.0、2.0、1.0、0.5级）和标准电能表（分为级）和标准电能表（分为0.5、0.2、0.1、0.05级）。级）。按照工作原理可分为：按照工作原理可分为：机械式（感应式）电能表、机机械式（感
3、应式）电能表、机械电子式电能表和电子式电能表。械电子式电能表和电子式电能表。4三、电能表的发展过程和现状：三、电能表的发展过程和现状：1、机械式电能表：、机械式电能表：利用电磁感应原理来测量电能。利用电磁感应原理来测量电能。结构：结构：由测量机构和辅助部件两部分组成。测量机由测量机构和辅助部件两部分组成。测量机构包括驱动元件、转动元件、制动原件、和轴承构包括驱动元件、转动元件、制动原件、和轴承等。辅助部分包括基架、底座、表盖、端钮盒、等。辅助部分包括基架、底座、表盖、端钮盒、铭牌等铭牌等5驱动元件：驱动元件：包括电压元件和电流元件，作用是将交包括电压元件和电流元件，作用是将交变的电压和电流转变
4、为穿过转盘的交变磁通，与变的电压和电流转变为穿过转盘的交变磁通，与其在转盘中的感应电流相互作用，产生驱动力矩，其在转盘中的感应电流相互作用，产生驱动力矩，是转盘转动。是转盘转动。转动元件：转动元件：由转轴和转盘构成，能在驱动元件所建由转轴和转盘构成，能在驱动元件所建立的交变磁场作用下连续转动。立的交变磁场作用下连续转动。轴承：轴承：电能表的轴承是主要元件，下轴承位于转轴电能表的轴承是主要元件，下轴承位于转轴下端，支撑转动元件的全部重量，减小转动时的下端，支撑转动元件的全部重量，减小转动时的摩擦，上轴承位于转轴上端，起着导向作用。摩擦，上轴承位于转轴上端，起着导向作用。6制动元件：制动元件：由永
5、久磁铁及其调整装置组成，永久磁铁由永久磁铁及其调整装置组成，永久磁铁的磁通与转盘相互作用形成制动力矩，是转盘的转的磁通与转盘相互作用形成制动力矩，是转盘的转动速度和被测功率正比变化，调整装置只是为了改动速度和被测功率正比变化，调整装置只是为了改变制动力矩的大小。变制动力矩的大小。计度器：计度器：又称为积算机构，用来累计转盘的转数，以又称为积算机构，用来累计转盘的转数，以显示测定的电能。显示测定的电能。辅助部件：辅助部件：包括基架、外壳、端钮盒、铭牌。包括基架、外壳、端钮盒、铭牌。特点：特点：价格低且经久耐用，制造技术成熟；对电源及价格低且经久耐用，制造技术成熟；对电源及其他无线电的干扰不敏感；
6、测量精度不高且难以改其他无线电的干扰不敏感；测量精度不高且难以改进，功能单一，已经不能适应现代电能管理的要求。进，功能单一，已经不能适应现代电能管理的要求。72、机械电子式多功能电能表：、机械电子式多功能电能表：在机械式电表的基础上在机械式电表的基础上发展起来的，它沿用了机械式电能表的测量机构，数发展起来的，它沿用了机械式电能表的测量机构，数据处理机构则用电子电路和微机控制系统实现，给现据处理机构则用电子电路和微机控制系统实现，给现代化电能管理带来一些方便，但其测量精度仍不能突代化电能管理带来一些方便，但其测量精度仍不能突破机械式电表的水平，且功能不够丰富。从结构上可破机械式电表的水平，且功能
7、不够丰富。从结构上可分为整体式和分体式两种类型。分为整体式和分体式两种类型。8机电脉冲式电子电能表：机电脉冲式电子电能表：主要由感应式测量机构、光主要由感应式测量机构、光电转换器、分频器和计数器等组成。电转换器、分频器和计数器等组成。93、电子式电能表：、电子式电能表：是是20世纪世纪70年代发展起来的一年代发展起来的一种更新换代产品，因其没有机械转动部分和计数种更新换代产品，因其没有机械转动部分和计数机构，又称为静止式电能表或固态电能表，与机机构，又称为静止式电能表或固态电能表，与机械式相比具有测量精度高、性能稳定、功耗低、械式相比具有测量精度高、性能稳定、功耗低、体积小、重量轻等优点，它还
8、可以实现其它更丰体积小、重量轻等优点，它还可以实现其它更丰富的功能，如有功电能和无功电能记录、事件记富的功能，如有功电能和无功电能记录、事件记录、负荷曲线记录、功率因数测量等。录、负荷曲线记录、功率因数测量等。10116.2 6.2 电子式电能表电子式电能表工作原理：工作原理：电能是电功率对时间的积分，因此电子式电电能是电功率对时间的积分，因此电子式电能表是采用乘法器和加法器来完成对电功率和电能的能表是采用乘法器和加法器来完成对电功率和电能的测量，乘法器使电压、电流信号相乘产生功率信号，测量，乘法器使电压、电流信号相乘产生功率信号，加法器使功率信号进行累加从而获得电能数值。加法器使功率信号进行
9、累加从而获得电能数值。1213分类：分类：根据转换原理，电子式电能表可分为热电转换型、根据转换原理，电子式电能表可分为热电转换型、模拟乘法器型和数字乘法器型。模拟乘法器型和数字乘法器型。热电变换型电子式电能表：热电变换型电子式电能表：通过热电转换电路，使热电通过热电转换电路，使热电偶的输出与线路平均功率成正比，从而达到计量目的，偶的输出与线路平均功率成正比，从而达到计量目的，该种表能在功率因数和波形畸变严重的情况下获得较该种表能在功率因数和波形畸变严重的情况下获得较准确的测量结果。准确的测量结果。14模拟乘法器型电子式电能表：模拟乘法器型电子式电能表：模拟乘法器主要有时分割模拟乘法器主要有时分
10、割乘法器、跨导型乘法器和霍尔效应乘法器三种。乘法器、跨导型乘法器和霍尔效应乘法器三种。15数字乘法器型电子式电能表：数字乘法器型电子式电能表：是以微处理器为核心的电能表，对是以微处理器为核心的电能表，对来自电压、电流变换器的电压和电流，采用来自电压、电流变换器的电压和电流，采用A/D转换器来完成转换器来完成其交流采样和数字化处理工作。利用微处理器的强大处理能力，其交流采样和数字化处理工作。利用微处理器的强大处理能力，使这种电能表的功能更加丰富，可以完成其它原理的电能表无使这种电能表的功能更加丰富，可以完成其它原理的电能表无法完成的功能。法完成的功能。1617一、多功能电子式电能表的功能：一、多
11、功能电子式电能表的功能：电子式电能表由于采电子式电能表由于采用了微处理器，一般可以具有十余种基本功能，还可用了微处理器，一般可以具有十余种基本功能，还可以加一些辅助功能，基本功能可以分为以下几类：以加一些辅助功能，基本功能可以分为以下几类：1、用电计量功能：、用电计量功能：包括累计计量和实时计量功能。包括累计计量和实时计量功能。累计计量功能：累计计量功能：累计双向供电的有功功率、无功功率和累计双向供电的有功功率、无功功率和视在功率的消耗量，还可以累计掉电时间、掉电次数视在功率的消耗量，还可以累计掉电时间、掉电次数等。等。6.3 多功能电子式电能表多功能电子式电能表18实时计量功能：实时计量功能
12、：实测各相电流、相电压及线电压、实测各相电流、相电压及线电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、供有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、供电频率等。电频率等。2、监视功能：、监视功能：主要由最大需量监视和防窃电监视，主要由最大需量监视和防窃电监视，还有缺相指示、断电、恢复供电时间记录和电压还有缺相指示、断电、恢复供电时间记录和电压异常报警等。异常报警等。3、控制功能：、控制功能：主要指复费率分时计费的时段控制，主要指复费率分时计费的时段控制，以及负荷控制功能。以及负荷控制功能。194、管理功能：、管理功能：包括按时段包括按时段/费率进行计费、抄表等，费费率进行计费、抄表等，费率可以根据
13、季节、时间或峰谷周期不同而不同，由供率可以根据季节、时间或峰谷周期不同而不同，由供电部门设定。电部门设定。5、存贮功能：、存贮功能：讲一段时间采集到的各项参数及事件打讲一段时间采集到的各项参数及事件打上时标并存贮在存储器内，并做到掉电也不丢失。上时标并存贮在存储器内，并做到掉电也不丢失。6、自恢复与子检查功能：、自恢复与子检查功能：安装监视定时器以确保电表安装监视定时器以确保电表在程序发生异常导致死机后，能够及时复位电能表，在程序发生异常导致死机后，能够及时复位电能表，同时还要求可以通过程序进行硬件部分的自检测。同时还要求可以通过程序进行硬件部分的自检测。20二、多功能电表的电源：二、多功能电
14、表的电源：电源是电子式电能表工作的电源是电子式电能表工作的基础，所以要求电能表有稳定、高质量的电压和备基础，所以要求电能表有稳定、高质量的电压和备用电源。用电源。1、电源电路：、电源电路：电能表中应有专门的供电电路，满足电能表中应有专门的供电电路，满足电能表的要求，供电电路的功能：提供电能表的要求，供电电路的功能：提供5V直流低直流低压电；将表内的电子电路和外电网隔离开，防止电压电；将表内的电子电路和外电网隔离开，防止电网噪声干扰；电网停电时能提供备用电池，防止丢网噪声干扰；电网停电时能提供备用电池，防止丢失数据；对于三相电表在缺相运行时仍能够得到可失数据；对于三相电表在缺相运行时仍能够得到可
15、靠的电源。靠的电源。212、交流电源：、交流电源：电能表中的交流电源供电常采取以下电能表中的交流电源供电常采取以下方式：变压器直接降压整流供电；电阻或电容降方式：变压器直接降压整流供电；电阻或电容降压方式；开关电源方式；变压器降压加线性电源压方式；开关电源方式；变压器降压加线性电源方式。方式。3、电池：、电池：电能表中要备有电池在掉电时期内维持时电能表中要备有电池在掉电时期内维持时钟及一些存放在钟及一些存放在RAM里的数据，常用的有镍镉电里的数据，常用的有镍镉电池和锂电池。池和锂电池。224、掉电检测和电源切换：、掉电检测和电源切换：电能表掉电后，在电容的作用电能表掉电后，在电容的作用下，电路
16、的电源电压成指数规律下降，当下降到某一下，电路的电源电压成指数规律下降，当下降到某一值时，掉电检测电路应能察觉，给出一个信号使微处值时，掉电检测电路应能察觉，给出一个信号使微处理器进行紧急现场数据保护，并将电源切换到电池上理器进行紧急现场数据保护，并将电源切换到电池上和去掉不必要的负载。和去掉不必要的负载。当供电恢复时，掉电检测和电源切换模块又将表内电路当供电恢复时，掉电检测和电源切换模块又将表内电路恢复到正常状态。恢复到正常状态。236.4 抄表技术综述抄表技术综述一、抄表计费的几种方式：一、抄表计费的几种方式：1、手工抄表方式：、手工抄表方式：抄表员带质纸和笔到现场根据用户的抄表员带质纸和
17、笔到现场根据用户的电能表的读数计算电费。电能表的读数计算电费。2、本地自动抄表方式：、本地自动抄表方式：采用便携、使用方便的抄表设别采用便携、使用方便的抄表设别到现场完成抄表。到现场完成抄表。3、移动式自动抄表方式：、移动式自动抄表方式：利用汽车装载收发装置，不必利用汽车装载收发装置，不必到用户现场，在附近一定的距离内能自动抄到电能数据。到用户现场，在附近一定的距离内能自动抄到电能数据。24 4、预付费电能计费方式：、预付费电能计费方式：通过磁卡或通过磁卡或IC卡与预付费电卡与预付费电能表相结合，实现用户先交钱购回一定的电量，用完能表相结合，实现用户先交钱购回一定的电量，用完这部分电量后自动断
18、电的方式。这部分电量后自动断电的方式。5、远程抄表方式：、远程抄表方式：采用低压配电线、电话网、无线电采用低压配电线、电话网、无线电或现场总线等多种通信方式，结合点表上的软件和供或现场总线等多种通信方式，结合点表上的软件和供电局内的计算机系统，不必外出就可抄到用户的电能电局内的计算机系统，不必外出就可抄到用户的电能数据。数据。25二、预付费电能计量方式：二、预付费电能计量方式：由于有些电力用户法律观念淡薄，拖欠电费，所以预由于有些电力用户法律观念淡薄，拖欠电费，所以预付费电能计量方式受到关注，预付费电能表是这种计付费电能计量方式受到关注，预付费电能表是这种计量方式的核心设备，预付费电能表主要分
19、为投币式预量方式的核心设备，预付费电能表主要分为投币式预付费电能表、磁卡式预付费电能表和付费电能表、磁卡式预付费电能表和IC卡式预付费电卡式预付费电能表三种能表三种26三、预付费计费方式和远程自动抄表计费方式的比较：三、预付费计费方式和远程自动抄表计费方式的比较：1、预付费电能计费方式不能使供电管理部门了解用、预付费电能计费方式不能使供电管理部门了解用户的实际用电情况和对电能的需求，难于掌握用电户的实际用电情况和对电能的需求，难于掌握用电规律，确定最佳供电方案。规律，确定最佳供电方案。2、采用预付费电能计费方式，要改革供电部门的售、采用预付费电能计费方式，要改革供电部门的售电机构，还要广设售电
20、网点。电机构，还要广设售电网点。27 3、拖欠电费现象应用过法律途径解决，而不是拉闸限、拖欠电费现象应用过法律途径解决，而不是拉闸限电，拉闸限电双方都有损失。电，拉闸限电双方都有损失。4、自动抄表计费系统是一种自动化程度更高、更先进、自动抄表计费系统是一种自动化程度更高、更先进的计费方式，便于将计算机网络和营业管理相结合，的计费方式，便于将计算机网络和营业管理相结合，称为配电自动化系统的一部分，以后还可以发展成和称为配电自动化系统的一部分，以后还可以发展成和银行计算机结合的收费方式，确保了电力企业的合法银行计算机结合的收费方式，确保了电力企业的合法权益。缺点是系统建设复杂。权益。缺点是系统建设
21、复杂。286.5 采用采用IC卡电能表的预付费系统卡电能表的预付费系统一、一、IC卡电能表的组成：卡电能表的组成：29二、预付费电能计费管理系统：二、预付费电能计费管理系统：采用采用IC卡预付费电能表后，就必须有与之相配卡预付费电能表后，就必须有与之相配套的管理系统。套的管理系统。售电终端售电终端：在每一供电地区设置一套售电终端，一在每一供电地区设置一套售电终端，一般由计算机和工作读写器组成，可以通过通信网般由计算机和工作读写器组成，可以通过通信网络和售电管理系统计算机连接。功能主要有：日络和售电管理系统计算机连接。功能主要有：日常售电；用户查询；系统管理；打印制表等。常售电；用户查询；系统管
22、理；打印制表等。30三、售电管理计算机网络三、售电管理计算机网络31IC卡预付费电能表一般应具有如下功能：卡预付费电能表一般应具有如下功能：（1）IC卡预付电费。卡预付电费。（2）分时（峰、谷、平时段）计量有功）分时（峰、谷、平时段）计量有功电度和无功电度并计费。电度和无功电度并计费。（3）分时计量有功最大需量和无功最大）分时计量有功最大需量和无功最大需量。需量。（4）功率因数测量。）功率因数测量。（5）提醒与跳闸。）提醒与跳闸。（6）防窃电。）防窃电。326.5 自动抄表技术自动抄表技术一、本地抄表技术：一、本地抄表技术：采用携带方便、操作简单可靠的抄表微机来完成采用携带方便、操作简单可靠的
23、抄表微机来完成抄表工作。一般选用红外线作为通信媒介，能够抄表工作。一般选用红外线作为通信媒介，能够完成非接触式数据传输，实现起来方便可靠。完成非接触式数据传输，实现起来方便可靠。33二、远程自动抄表技术二、远程自动抄表技术 是一种不需要人员到达现场就能完成自动抄表的新是一种不需要人员到达现场就能完成自动抄表的新型抄表方式，它利用通信网络将电能数据自动传输型抄表方式，它利用通信网络将电能数据自动传输到计算机电能计费管理中心进行处理，不但降低了到计算机电能计费管理中心进行处理，不但降低了劳动强度，还提高了抄表的准确性和及时性，杜绝劳动强度，还提高了抄表的准确性和及时性，杜绝了误抄、漏抄等现象。了误
24、抄、漏抄等现象。34三、远程自动抄表电能计费系统的组成三、远程自动抄表电能计费系统的组成 系统主要包括具有自动抄表功能的电能表、抄表系统主要包括具有自动抄表功能的电能表、抄表集中器、抄表交换机和中央信息处理机四部分。集中器、抄表交换机和中央信息处理机四部分。电能表：电能表：脉冲电能表；智能电能表。脉冲电能表；智能电能表。抄表集中器：抄表集中器：将多台电能表连接成本地网络，并将它将多台电能表连接成本地网络，并将它们的用电数据集中处理然后再继续向上传送的装置。们的用电数据集中处理然后再继续向上传送的装置。其自身含有特殊软件和通信功能。其自身含有特殊软件和通信功能。35抄表交换机：抄表交换机：是远程
25、抄表系统的二次集中设备，它将是远程抄表系统的二次集中设备，它将抄表集中器的数据收集过来，再通过一定的通信方抄表集中器的数据收集过来，再通过一定的通信方式传送到电能计费中心的计算机网络。式传送到电能计费中心的计算机网络。中央信息处理机：中央信息处理机：电能计费中心的计算机网络是整个电能计费中心的计算机网络是整个远程自动抄表系统的管理层设备，由单台计算机或远程自动抄表系统的管理层设备，由单台计算机或计算机局域网和相应的抄表软件构成。计算机局域网和相应的抄表软件构成。36四、自动抄表系统的远程传输通道四、自动抄表系统的远程传输通道 1、利用电话网络实现远方超标、利用电话网络实现远方超标 2、利用低压配电线载波实现远方超标、利用低压配电线载波实现远方超标 3、利用负荷监控信道实现远方超标、利用负荷监控信道实现远方超标37五、远方自动抄表系统的典型方案五、远方自动抄表系统的典型方案3839