多功能電能表培訓(xùn)教材樣本_第1頁(yè)
多功能電能表培訓(xùn)教材樣本_第2頁(yè)
多功能電能表培訓(xùn)教材樣本_第3頁(yè)
多功能電能表培訓(xùn)教材樣本_第4頁(yè)
多功能電能表培訓(xùn)教材樣本_第5頁(yè)
已閱讀5頁(yè),還剩91頁(yè)未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

電子式多功能電能表工作原理第一節(jié)電子式多功能電能表簡(jiǎn)介1概述定義依照電力行業(yè)原則DL/T614-1997對(duì)多功能電能表定義:“凡是由測(cè)量單元和數(shù)據(jù)解決單元等構(gòu)成,除計(jì)量有功(無(wú)功)電能外,還具備分時(shí)、測(cè)量需量等兩種以上功能,并能顯示、儲(chǔ)存和輸出數(shù)據(jù)電能表”都可稱(chēng)為多功能電能表。定義中明確四點(diǎn):第一,由測(cè)量單元和數(shù)據(jù)解決單元構(gòu)成;第二,能計(jì)量電能(有功或無(wú)功,或同步計(jì)量有功與無(wú)功);第三,能計(jì)量需量,能分時(shí)、顯示、儲(chǔ)存和輸出數(shù)據(jù);第四,兩種以上功能。由于容許有兩種以上功能,因此市場(chǎng)上多功能表千差萬(wàn)別,但似乎隨著多功能表用量增長(zhǎng),隨著顧客對(duì)多功能表理解越來(lái)越深,功能越來(lái)越多似是多功能電能表發(fā)展趨勢(shì)。分類(lèi)多功能電能表可分為兩大類(lèi):一類(lèi)叫機(jī)電式多功能電能表,其電能測(cè)量單元由感應(yīng)式電表構(gòu)成;其數(shù)據(jù)解決單元由單片機(jī)構(gòu)成。另一類(lèi)電能測(cè)量單元和數(shù)據(jù)解決單元都是由大規(guī)模集成電路構(gòu)成,叫做電子式多功能電能表,或稱(chēng)固態(tài)式多功能電能表,也有人稱(chēng)靜止式多功能電能表。電子式多功能電能表又細(xì)分為兩種:一種計(jì)量單元和數(shù)據(jù)解決單元都由一種單片機(jī)完畢;一種計(jì)量單元由專(zhuān)用計(jì)量芯片完畢,數(shù)據(jù)解決功能由單片機(jī)完畢。機(jī)電式與電子式失效機(jī)理不同樣。機(jī)電式失效機(jī)理屬機(jī)械磨損型,逐漸失效,輔以機(jī)械計(jì)度器,一旦發(fā)生故障,計(jì)度器底度還在,容易解決追補(bǔ)電量問(wèn)題。但是由于受機(jī)械磨損影響,誤差越來(lái)越大,越來(lái)越慢,長(zhǎng)壽命表就是為解決越走越慢提出來(lái)。電子表失效是偶發(fā)性,失效后電子計(jì)度器無(wú)顯示,人們對(duì)電子表可靠運(yùn)營(yíng)不無(wú)緊張,但是通過(guò)將近七年在全國(guó)性普及與應(yīng)用,人們對(duì)電子表建立了充分信心。電子表精度高,功能多,適應(yīng)電力行業(yè)自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)化、當(dāng)代化管理需要,因而電子式多功能電能表,在全國(guó)電力行業(yè)受到普遍歡迎。再和機(jī)電式多功能表,復(fù)費(fèi)率表比較,人們發(fā)現(xiàn)機(jī)電式表,不單具備感應(yīng)式電能長(zhǎng)處,也具備感應(yīng)式電表缺陷,機(jī)電式電能表沒(méi)有電子表長(zhǎng)處,但有電子表缺陷,而機(jī)一電轉(zhuǎn)換某些——光電轉(zhuǎn)換器,最容易發(fā)生故障,實(shí)際登記表白機(jī)電式電能表故障率比全電子式還要高,因此全電子式多功能電能表已成為市場(chǎng)主流。發(fā)展20世紀(jì)80年代末、90年代初國(guó)外大公司推出全電子式多功能電能表,如斯倫貝謝、LANDIS&GYR和美國(guó)GE公司。1993年國(guó)內(nèi)以湖南威勝電子有限公司為代表,以自己專(zhuān)利技術(shù)為基本,開(kāi)始研制自己電子式多功能電能表,1994年8月18日第一臺(tái)三相全電子式多功能電能表研究成功,并通過(guò)電力部、機(jī)械電子部組織國(guó)家級(jí)技術(shù)鑒定。1994年9月2日在全國(guó)第一次電能計(jì)量展覽會(huì)上亮相,該表以其獨(dú)特造型、先進(jìn)工藝、優(yōu)良性能震驚國(guó)內(nèi)外。1994、1995兩年,威勝在國(guó)內(nèi)做了兩年艱難宣傳、哺育市場(chǎng)工作,此間眼光敏銳電力行業(yè)專(zhuān)家予以威勝極大支持,特別是湖南省電力局,她們第一種把威勝表掛上網(wǎng),她們對(duì)推廣電子式多功能電能表做出了貢獻(xiàn),也付出很大代價(jià)。1996年初,電力部下令在全國(guó)履行復(fù)費(fèi)率和負(fù)荷控制,這為電子式多功能表推廣開(kāi)避了新應(yīng)用領(lǐng)域。電子式多功能表隨著銷(xiāo)售應(yīng)用面擴(kuò)大,技術(shù)上不斷向前發(fā)展,威勝電子式多功能表相繼開(kāi)發(fā)出帶RS-485口通訊功能,全失壓記錄功能,多事件記錄功能,電壓合格率測(cè)量功能,負(fù)荷曲線存貯工能,當(dāng)前由于兩網(wǎng)改造帶動(dòng),電能表行業(yè)看好,國(guó)內(nèi)電子式多功能電能表行業(yè)呈現(xiàn)一派欣欣向榮景象,當(dāng)前生產(chǎn)電子式多功能表廠家已增到十幾家。應(yīng)用電子式多功能電能表應(yīng)用領(lǐng)域很廣,由于電子式多功能表具備強(qiáng)大通訊功能,使多功能表廣泛用于遠(yuǎn)方抄表,為電量遠(yuǎn)方自動(dòng)采集和自動(dòng)計(jì)費(fèi);為電廠考核上網(wǎng)報(bào)價(jià)商業(yè)運(yùn)營(yíng);為大型公司內(nèi)部能源自動(dòng)化管理打下基本。電子式多功能電能表誕生與推廣給調(diào)度自動(dòng)化,縣調(diào)綜合自動(dòng)化帶來(lái)革命性變化。從采集脈沖躍為數(shù)據(jù)通訊。在遠(yuǎn)方讀取電能數(shù)據(jù)同步,可以讀到電壓、電流、功率瞬時(shí)值。變電站取消電壓、電流、功率變送器時(shí)代不會(huì)太遠(yuǎn)。在電子式多功能電能表浮現(xiàn)后來(lái),負(fù)荷控制概念上發(fā)生了主線性變化。且不說(shuō)多功能表自身就具備超功率報(bào)警、跳匣功能,自身就可以當(dāng)電力定量器用,而是多功能電能表浮現(xiàn)使得負(fù)控終端RTU設(shè)計(jì)思想發(fā)生了主線性轉(zhuǎn)變,即再不用從脈沖電能表取脈沖,累積計(jì)算電能,而是從RS-485口直接讀取電能數(shù)據(jù)。丟失脈沖問(wèn)題沒(méi)了。主臺(tái)與計(jì)量表計(jì)不一致問(wèn)題也沒(méi)了。配網(wǎng)變臺(tái)監(jiān)測(cè),配網(wǎng)自動(dòng)化是電子式多功能電能表又一應(yīng)用領(lǐng)域。變臺(tái)監(jiān)測(cè)參數(shù):電能、功率、電壓、電流、功率因數(shù)多功能表都能提供,并且像電壓合格率,零序電流、電量?jī)鼋Y(jié)等配變考核指標(biāo)多功能表也能提供,從這個(gè)意義上講電子式多功能電能表確可稱(chēng)為配變監(jiān)測(cè)儀。這臺(tái)配變監(jiān)測(cè)儀是通過(guò)型式實(shí)驗(yàn)有計(jì)量允許證。用電子式多功能表測(cè)得參數(shù)進(jìn)行線損計(jì)算,平衡分析,指引業(yè)擴(kuò)報(bào)裝,指引無(wú)功補(bǔ)償是非常適當(dāng),非常以便,非常精準(zhǔn)。電子式多功能電能表可以各種辦法監(jiān)視偷電:可以用遠(yuǎn)方抄表方式24小時(shí)監(jiān)視偷電;多功能表反向有功可以計(jì)入正向,防止偷電;全失壓記錄協(xié)助追補(bǔ)電量;表內(nèi)數(shù)十種事件記錄像飛機(jī)黑匣子同樣,記錄偶爾故障和不軌行為。電子式多功能電能表尚有預(yù)付費(fèi)功能,在解決收費(fèi)難問(wèn)題上,不可否認(rèn)預(yù)付費(fèi)功能立下了汗馬功勞。2構(gòu)造特點(diǎn)圖1-1電子式多功能電能表外形圖外形特點(diǎn)任何產(chǎn)品造形,固然有美化設(shè)計(jì)功勞,但重要由其功能決定。電子式多功能電能表與老式感應(yīng)式電能表外形上既保持相似,又有明顯差別,也是由功能決定。典型電子式多功能電能表造型如(圖1-1)。它也由底盒、上蓋、面板、端蓋、鉛封螺釘、接線插孔等某些構(gòu)成。這些某些和老式感應(yīng)式電能表是一致。特別是電子式多功能電能表對(duì)外接線方式和感應(yīng)式電能表一致如(圖1-2)。這就保證了電子式多功能電能表在實(shí)際應(yīng)用中不會(huì)發(fā)生因接線錯(cuò)誤或破壞表計(jì)或發(fā)生計(jì)量錯(cuò)誤。安裝尺寸圖三相四線帶電流互感器接入式接線圖三相四線帶電壓、電流互感器接入式接線圖圖1-2電子式多功能電能表接線圖但是由于“多功能”這一特點(diǎn),電子式多功能電能表外形上浮現(xiàn)許多與老式感應(yīng)式電能表不同地方。一方面是計(jì)度器,一種機(jī)械計(jì)度器顯然不能滿足既計(jì)有功,又計(jì)無(wú)功,還要計(jì)需量,又要分時(shí)計(jì)度規(guī)定。當(dāng)前多功能表已經(jīng)達(dá)到一百多項(xiàng)功能,別說(shuō)機(jī)械計(jì)度器,就是發(fā)光二極管LED顯示屏也不能滿足電子式多功能電能表規(guī)定,于是只有求助于液晶顯示屏LCD。威勝公司早在1992年,就運(yùn)用方塊中文便于組合特點(diǎn),在世界上首創(chuàng)了中文提圖1-3液晶顯示畫(huà)面全屏示大屏幕液晶顯示屏(圖1-3),成功地解決了電子式多功能電能表顯示問(wèn)題。中華人民共和國(guó)式大屏幕中文提示液晶顯示和國(guó)外同類(lèi)型窄條數(shù)字編碼液晶顯示比較,中華人民共和國(guó)式大屏幕液晶顯示長(zhǎng)處是非常明顯,受到抄表工人普遍歡迎。有人緊張液晶壽命問(wèn)題,事實(shí)上液晶是一種低功耗器件,隨著工藝技術(shù)提高,其壽命越來(lái)越高。從威勝公司初次開(kāi)發(fā)成功第一塊大屏幕液晶顯示掛網(wǎng)運(yùn)營(yíng)至今已有7個(gè)年頭,當(dāng)前顯示還非常清晰,運(yùn)營(yíng)正常,時(shí)間會(huì)告訴咱們液晶壽命。多功能表外形上第二個(gè)特點(diǎn)是驗(yàn)表脈沖輸出方式與老式感應(yīng)式電能表不同。老式感應(yīng)式電能表是通過(guò)光電管讀取轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)與原則表比較來(lái)計(jì)算誤差。多功能表是全電子式,功率脈沖可以直接給出。于是浮現(xiàn)了兩種輸出功率脈沖方式:一種直接接入法,多功能電能表功率脈沖輸出(圖1-1操作面板)與原則表直接相連;另一種是在電能表面板上裝一種發(fā)光二極管,發(fā)光二極管閃爍與功率成正比。多功能表外形第三個(gè)特點(diǎn)是老式感應(yīng)式電能表沒(méi)有,就是為了輸出其“多功能”需要一種輔助端子(圖1-4)。圖1-4多功能表輔助端子電子式多功能電能表時(shí)段控制功能、脈沖輸出功能、通訊功能、報(bào)警跳匣功能都能通過(guò)端子輸出。多功能表外形第四個(gè)特點(diǎn)是具備各種抄表接口,如電鑰匙(或IC卡)抄表接口(圖1-1),紅外抄表接口,也可以通過(guò)通訊口(圖1-4)進(jìn)行遠(yuǎn)程或本地抄表。多功能表外形第五個(gè)特點(diǎn)為適應(yīng)預(yù)付費(fèi)需要設(shè)有電鑰匙(圖1-1)或IC卡插口,并通過(guò)輔助端子報(bào)警、跳匣輸出。多功能表外形第六個(gè)特點(diǎn)是威勝表獨(dú)有,由于威勝表誤差軟件可調(diào),因此威勝表在操作面板小門(mén)內(nèi)(圖1-1)設(shè)了一種專(zhuān)為誤差調(diào)節(jié)用通訊口。電子式多功能電能表外型很有特點(diǎn),它既保存了老式感應(yīng)式電能表固有長(zhǎng)處,又增長(zhǎng)了許多與功能相適應(yīng)新特點(diǎn),這些特點(diǎn)是:1、大屏幕液晶顯示;2、兩種方式校表功率脈沖輸出;3、各種輸出輔助端子;4、預(yù)付費(fèi)抄表插口;5軟件調(diào)誤差通訊口。內(nèi)部構(gòu)造圖1-5電子式電能表內(nèi)部構(gòu)造電子式多功能電能表內(nèi)部構(gòu)造比較簡(jiǎn)樸,由兩塊PCB印制板構(gòu)成:底層是一塊電源板;上面是一塊邏輯板(圖1-5)。邏輯板完畢計(jì)量及所有管理功能,詳見(jiàn)電子式多功能電能表電原理框圖一節(jié)。3功能顧客選取多功能電能表時(shí),或者在編寫(xiě)招標(biāo)技術(shù)文獻(xiàn)時(shí),選取哪些功能,是一種頗費(fèi)腦筋問(wèn)題。這里把多功能電能表到當(dāng)前為止可以達(dá)到功能進(jìn)行比較全面地列舉。但是,咱們以為不是功能越多越好,功能多可靠性要下降,考慮當(dāng)前應(yīng)用,考慮發(fā)展,夠用即可。電子式多功能電能表功能列舉如下:電能計(jì)量功能一塊表能同步計(jì)量正向有功、反向有功、感性無(wú)功和容性無(wú)功。這就是所謂“一代四”,一塊多功能表等于四塊老式意義感應(yīng)式電能表。反向電量有四種計(jì)量方式:反向電量計(jì)入正向電量中,同步反向總電量單獨(dú)計(jì)量并顯示反向電量計(jì)入正向電量中,同步反向總電量單獨(dú)計(jì)量,不顯示反向電量、正向電量單獨(dú)計(jì)量,反向總電量顯示反向電量、正向電量單獨(dú)計(jì)量,反向總電量不顯示容性無(wú)功計(jì)量方式也有四種:容性無(wú)功電量計(jì)入感性無(wú)功電量中,同步容性無(wú)功總電量單獨(dú)計(jì)量,并顯示容性無(wú)功電量計(jì)入感性無(wú)功電量中,同步容性無(wú)功總電量單獨(dú)計(jì)量,不顯示容性無(wú)功、感性無(wú)功單獨(dú)計(jì)量,容性無(wú)功顯示容性無(wú)功、感性無(wú)功單獨(dú)計(jì)量,容性無(wú)功不顯示無(wú)功尚有一種計(jì)量方式,叫四象限無(wú)功,由于涉及問(wèn)題較多,將在第二章計(jì)量原理中詳細(xì)講述四象限無(wú)功。功率計(jì)量功能電子式多功能電能表可以給出各種功率計(jì)量供不同目應(yīng)用。一方面多功能表可以計(jì)量需量。咱們國(guó)家普通把15分鐘平均功率叫需量。分別按滑差時(shí)間1分、3分、5分、15分求得需量最大值稱(chēng)為最大需量。需量精準(zhǔn)定義請(qǐng)參看第二章需量計(jì)量一節(jié)。從國(guó)家對(duì)需量規(guī)定中看出需量是一種功率計(jì)量,或者確切說(shuō)是一種平均功率。最大需量應(yīng)用于大顧客計(jì)費(fèi)考核。負(fù)荷控制普通考核1分鐘平均功率,電子式多功能表普通可從RS-485通訊口讀到1分鐘平均功率。電子式多功能電能表還給出一種稱(chēng)為“當(dāng)前功率”概念?!爱?dāng)前功率”不是瞬時(shí)功率,不是一種周波平均功率,也不是1秒鐘平均功率,而是依照脈沖常數(shù)給出一種脈沖所代表能量值除以微秒為單位時(shí)間計(jì)算出來(lái)平均功率。由于脈沖能量值已被標(biāo)定,單片機(jī)測(cè)量出時(shí)間精度很高,因此“當(dāng)前功率”與電能表具備同等精度級(jí)別,是非常精確。顧客明確當(dāng)前功率概念之后,可以多方面去應(yīng)用它。如新裝表,可以用當(dāng)前功率核對(duì)一下接線與否有錯(cuò),檢查老表“當(dāng)前功率”可以大體理解該表運(yùn)營(yíng)與否正常??傊?,多功能表功率計(jì)量功能涉及:需量、最大需量計(jì)量;1分鐘功率計(jì)量;當(dāng)前功率計(jì)量。電壓、電流計(jì)量電子式多功能電能表可以提供總電壓,電流和分相電壓、電流值,也可提供零序電流。電流、電壓精度級(jí)別單獨(dú)標(biāo)定。普通把電壓、電流稱(chēng)為瞬時(shí)參數(shù)。時(shí)段控制功能一方面,在電子式多功能電能表內(nèi)部設(shè)計(jì)了一種日計(jì)時(shí)誤差相稱(chēng)精確百年日歷,實(shí)時(shí)時(shí)鐘,沒(méi)有Y2K問(wèn)題,可以顯示實(shí)際時(shí)間年、月、日、分、秒,受權(quán)人通過(guò)專(zhuān)用介質(zhì)可對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)節(jié)。另一方面,具備以內(nèi)部時(shí)鐘為基本進(jìn)行分時(shí)計(jì)量功能,或者稱(chēng)電子式多功能電能表具備復(fù)費(fèi)率功能。絕大多數(shù)電子式多功能表不但對(duì)正、反向有功進(jìn)行分時(shí)計(jì)量,也對(duì)感、容性無(wú)功(或四象限無(wú)功)分別進(jìn)行分時(shí)計(jì)量,最大需量也分時(shí)計(jì)量。雖然國(guó)家政策當(dāng)前只對(duì)有功進(jìn)行分時(shí)計(jì)費(fèi),但是據(jù)關(guān)于專(zhuān)家分析,無(wú)功分時(shí)計(jì)費(fèi)對(duì)減少電網(wǎng)電壓,減少網(wǎng)損有好處。無(wú)功分時(shí),最大需量分時(shí)計(jì)量作為一種技術(shù)儲(chǔ)備已經(jīng)設(shè)計(jì)到電子式多功能電能表中。分時(shí)計(jì)量另一種問(wèn)題是費(fèi)率多少?當(dāng)前普通提供四費(fèi)率:尖、峰、平、谷。初期只有三費(fèi)率。再多怎么辦?背面有一攬子解決辦法。另一種問(wèn)題是一年分幾種時(shí)區(qū),一日分幾種時(shí)段。初期提法是四時(shí)區(qū)8時(shí)段。當(dāng)前時(shí)區(qū),時(shí)段限制僅受內(nèi)存容量影響,以一種時(shí)區(qū)一種時(shí)段為一種存貯單元,普通表內(nèi)為時(shí)區(qū)時(shí)段準(zhǔn)備了200個(gè)存貯單元,留有足夠發(fā)展余量。分時(shí)計(jì)費(fèi)基本思想就是把電能作為一種商品,運(yùn)用經(jīng)濟(jì)杠桿,用電高峰期電價(jià)高,低谷時(shí)電價(jià)低,以便削峰填谷,改進(jìn)用電質(zhì)量,提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。從電能是商品符合價(jià)值規(guī)律角度考慮,節(jié)假日,雙休日都應(yīng)當(dāng)使用價(jià)格政策。為預(yù)留這種發(fā)展余地,有些地方規(guī)定考慮雙休日、節(jié)假日時(shí)段問(wèn)題。最新分時(shí)計(jì)量把費(fèi)率、時(shí)區(qū)、時(shí)段、節(jié)假日進(jìn)行了一攬子考慮。第三種時(shí)段控制功能就是電量?jī)鼋Y(jié)功能。規(guī)定一種特定期間把電量存起來(lái),把這個(gè)特定期間叫做電量?jī)鼋Y(jié)時(shí)間。初期每月有一種電量?jī)鼋Y(jié)日,也叫結(jié)算日。規(guī)定每月1日到28日和月末任何一天零點(diǎn)為電量?jī)鼋Y(jié)時(shí)間,不能把凍結(jié)時(shí)間規(guī)定為29日、30日或31日零點(diǎn),由于如果那樣規(guī)定有些月電量就無(wú)法凍結(jié)了。當(dāng)前有些顧客提出零點(diǎn)凍結(jié)不好,最佳規(guī)定到其他時(shí)間,新多功能表電量?jī)鼋Y(jié)日期和時(shí)間都是可設(shè)。第四種時(shí)段控制就是記錄代表日整點(diǎn)功率。初期設(shè)計(jì)每月可把某一日整點(diǎn)功率記錄下來(lái)做為代表日。當(dāng)前可以存貯超過(guò)一種月功率曲線,存貯間隔可設(shè),用時(shí)段控制記錄功率問(wèn)題得到較圓滿解決。人們給電子式多功能電能表規(guī)定了一種時(shí)間表,告訴什么時(shí)間應(yīng)當(dāng)按什么費(fèi)率計(jì)量電量,這叫分時(shí)計(jì)量;什么時(shí)候把電量存起來(lái),這叫電量?jī)鼋Y(jié);什么時(shí)候記錄功率值,叫做記錄負(fù)荷曲線,電子式多功能電能表內(nèi)單片機(jī)像一名勤勤懇懇工作人員,不斷地在那里看表(內(nèi)部時(shí)鐘),屆時(shí)候一絲不茍完畢記錄任務(wù)。(5)預(yù)置功能在時(shí)段控制功能中咱們已經(jīng)講了,表內(nèi)單片機(jī)是一名忠實(shí)仆人,時(shí)刻在那里看表,但是什么時(shí)間完畢什么任務(wù)是要人告訴它。向電能表內(nèi)單片機(jī)交待任務(wù)過(guò)程就叫“參數(shù)預(yù)置”。哪些參數(shù)需要預(yù)置?上面提屆時(shí)區(qū)、時(shí)段、凍結(jié)日、代表日、尚有清需量日、清需量方式、滑差步進(jìn)時(shí)間、時(shí)段功率限額、時(shí)段費(fèi)率、報(bào)警限額、跳閘延時(shí)、顧客級(jí)別、循環(huán)顯示、表號(hào)等等。用什么辦法預(yù)置?可以用電鑰匙(或IC卡),可以通過(guò)紅外抄表口,也可以通過(guò)RS-485口。(6)監(jiān)控功能電子式多功能電能表已經(jīng)不是一種單純計(jì)量設(shè)備,它已經(jīng)發(fā)展成為對(duì)內(nèi)、對(duì)外較強(qiáng)監(jiān)視與控制設(shè)備。它不斷地監(jiān)視外線路功率,超功率限額報(bào)警,超功率時(shí)間不不大于設(shè)定值時(shí)給出跳閘信號(hào)。在這里電子式多功能電能表起電力定量器作用。應(yīng)用于預(yù)付費(fèi)時(shí),剩余電量不大于限額值不不大于零時(shí)給出報(bào)警信號(hào),不大于等于零時(shí)發(fā)生跳閘信號(hào)。跳閘延時(shí)間可預(yù)置,跳匣延時(shí)普通0—15ms內(nèi)任選。并可手動(dòng)、自動(dòng)解除跳閘狀態(tài),恢復(fù)供電。當(dāng)線路浮現(xiàn)失壓時(shí),液晶屏上有相應(yīng)相(A、B或C)字母閃爍,同步有“失壓”中文顯示。電子式多功能電能表對(duì)自己運(yùn)營(yíng)狀態(tài)有很強(qiáng)監(jiān)視、控制和自檢功能。如多數(shù)多功能表內(nèi)電池欠壓時(shí),液晶上將浮現(xiàn)電池圖案,提示更換電池;又如威勝表對(duì)硬件故障進(jìn)行監(jiān)視,當(dāng)A/D壞時(shí),液晶上浮現(xiàn)“Err1000”顯示;當(dāng)內(nèi)卡壞時(shí),液晶上顯示“Err0100”;當(dāng)時(shí)鐘壞時(shí),顯示“Err0010”;當(dāng)電池工作超過(guò)6年時(shí)顯示“Err0001”。(7)數(shù)據(jù)顯示與傳播功能各種不同生產(chǎn)廠,不同類(lèi)型多功能電表顯示方式和顯示內(nèi)容是不同樣。從顯示方式分為循環(huán)顯示和固定畫(huà)面顯示兩種。循環(huán)顯示一種畫(huà)面一項(xiàng)內(nèi)容,運(yùn)用方塊中文便于組合性能,畫(huà)面含義十分清晰,如第一種畫(huà)面上方顯示“本月”、“正”“有功”幾種字,中間是一排阿拉伯?dāng)?shù)字,數(shù)字后跟著單位kWh,那么任何人都清晰這是本月正向有功電度若干度意思。一種畫(huà)面一種畫(huà)面循環(huán)下去,顯示出顧客關(guān)懷所有內(nèi)容。普通可循環(huán)顯示項(xiàng)目諸多,如威勝表可循環(huán)顯示項(xiàng)目達(dá)106項(xiàng),顧客并不需要每次把106項(xiàng)都循環(huán)一遍,顧客選取哪些項(xiàng)參加循環(huán)顯示是可設(shè),循環(huán)顯示時(shí)間間隔也是可設(shè)。其他未參加循環(huán)顯示內(nèi)容隨時(shí)可用按鈕切換辦法顯示出來(lái)。由于有些顧客只關(guān)懷有功峰、平、谷和無(wú)功總五個(gè)量。這些顧客但愿用一種五行固定畫(huà)面顯示這五個(gè)量。五行固定畫(huà)面抄表一目了然,不必像循環(huán)顯示那樣,抄表員要等待畫(huà)面一種一種循環(huán)。五行固定顯示畫(huà)面也可用按鈕進(jìn)行切換、轉(zhuǎn)換顯示其他內(nèi)容。兩種辦法各有優(yōu)缺陷,威勝公司I型表采用循環(huán)顯示,II型表采用五行固定畫(huà)面顯示。多功能電能表能顯示哪些內(nèi)容?能顯示總、本月、上月正反向有功和感、容性無(wú)功分時(shí)電量和總電量;能顯示正反向分時(shí)最大需量和總最大需量浮現(xiàn)時(shí)間;能顯示時(shí)區(qū)設(shè)立數(shù)據(jù)和失壓記錄;能顯示實(shí)時(shí)時(shí)間和功率等等。(8)數(shù)據(jù)傳播電子式多功能電能表可通過(guò)三種方式和外界進(jìn)行數(shù)據(jù)互換:第一種通過(guò)專(zhuān)用介質(zhì)與外界數(shù)據(jù)互換,專(zhuān)用介質(zhì)普通選用數(shù)據(jù)電鑰匙或IC卡。可以通過(guò)這些專(zhuān)用介質(zhì)對(duì)多功能表進(jìn)行參數(shù)預(yù)置、預(yù)付電費(fèi)。在預(yù)置參數(shù),預(yù)付電費(fèi)同步也把多功能表內(nèi)用電數(shù)據(jù)及其他關(guān)于數(shù)據(jù)寫(xiě)到專(zhuān)用介質(zhì)中。運(yùn)用專(zhuān)用介質(zhì),即運(yùn)用電鑰匙或IC卡實(shí)現(xiàn)了多功能表對(duì)外界數(shù)據(jù)互換。由于預(yù)付電費(fèi)具備貨幣性質(zhì),因此介質(zhì)中數(shù)據(jù)有嚴(yán)格加密辦法,對(duì)顧客手中介質(zhì)有防復(fù)制功能。第二種數(shù)據(jù)傳播途徑是紅外抄表口,普通使用掌上電腦,通過(guò)紅外口和多功能電能表進(jìn)行數(shù)據(jù)互換;第三,通過(guò)RS232,或RS485在一定通訊規(guī)約下進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程通訊,實(shí)現(xiàn)本地或遠(yuǎn)方抄表和參數(shù)預(yù)置。(9)脈沖輸出多功能電能表通過(guò)輔助端子輸出電量脈沖。普通涉及正向有功脈沖輸出,反向有功脈沖輸出、感性無(wú)功脈沖輸出和容性無(wú)功脈沖輸出。輸出方式可采用光學(xué)電子線路輸出、繼電器觸點(diǎn)輸出、電子開(kāi)關(guān)元件輸出等。(10)預(yù)付費(fèi)功能某些電子式多功能電能表還具備預(yù)付費(fèi)功能,能通過(guò)專(zhuān)用介質(zhì)(電鑰匙或IC卡)預(yù)購(gòu)電量或預(yù)購(gòu)電費(fèi),欠費(fèi)提供報(bào)警信號(hào)和跳閘信號(hào)。預(yù)付費(fèi)多功能電能表必要具備記憶功能,保證剩余電量,或剩余電費(fèi)不丟失;必要具備辯偽功能,當(dāng)使用非指定介質(zhì)時(shí),預(yù)付費(fèi)多功能電表不應(yīng)接受或不工作,且應(yīng)有所記錄;必要具備疊加功能,表內(nèi)剩余電量和新購(gòu)電量進(jìn)行代數(shù)相加運(yùn)算。(11)存儲(chǔ)功能存儲(chǔ)月用電數(shù)據(jù)電子式多功能表都必要做到能存上月用電數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)存日以結(jié)算日或稱(chēng)凍結(jié)日為界,結(jié)算日凍結(jié)時(shí)間可設(shè)。由于多功能表可存上月數(shù)據(jù),給抄表、電費(fèi)結(jié)算帶來(lái)諸多以便,也大大提高了成本核算,線損計(jì)算精準(zhǔn)度。有些地方以為只存上月數(shù)據(jù)不夠,規(guī)定能存前幾種月數(shù)據(jù),威勝公司Ⅲ型表適應(yīng)這種規(guī)定,設(shè)計(jì)成最多可存前9個(gè)月用電數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)負(fù)荷曲線存儲(chǔ)負(fù)荷曲線是多功能表一種擴(kuò)展功能。DL/T614-1997原則規(guī)定,數(shù)據(jù)保存量1—36天。原則沒(méi)有規(guī)定記錄項(xiàng)目、記錄時(shí)間間隔、記錄辦法、抄讀辦法。威勝Ⅲ型電子式多功能電能表可儲(chǔ)存負(fù)荷曲線,且給出了詳細(xì)抄讀辦法。負(fù)荷曲線記錄項(xiàng)目分六類(lèi)數(shù)據(jù)(電壓/電流/頻率、有無(wú)功功率、功率因數(shù)、總電量、四象限無(wú)功、當(dāng)前需量);記錄時(shí)間間隔最小5分鐘;常規(guī)容量48K字節(jié),可擴(kuò)展為96K、192K字節(jié)。負(fù)荷曲線可由串口抄出。(12)事件記錄功能所謂事件記錄就是多功能電能表某些參數(shù)浮現(xiàn)異常時(shí),記錄下發(fā)生異常狀況時(shí)間、異常狀況下多功能表狀態(tài),以備分析異常因素,追補(bǔ)電量,可監(jiān)視多功能電表與否浮現(xiàn)故障,使用條件與否正常,有無(wú)竊電行為等等。從這些意義上講,事件記錄的確像飛機(jī)上“黑匣子”。記錄事件應(yīng)越全面越好。電力部部頒原則DL/T614-1997,僅對(duì)兩種事件提出記錄規(guī)定。對(duì)每種事件也僅提出記錄1次發(fā)生時(shí)間規(guī)定。當(dāng)前記錄事件已擴(kuò)展到40余種,記錄次數(shù)達(dá)到10次之多。下面概括一下事件記錄達(dá)到水平。當(dāng)前電子式多功能表可以記錄1至10次編程發(fā)生時(shí)間及編程內(nèi)容;能記錄1至10次A、B、C各相欠壓時(shí)間及欠壓時(shí)功率,且能分清此時(shí)電流有無(wú)。能記錄1至10次超功率跳閘時(shí)間及當(dāng)時(shí)功率;能記錄1至10次A、B、C各相失壓恢復(fù)時(shí)間及當(dāng)時(shí)功率;能記錄1至10次掉電時(shí)間;能記錄1至10次清需量時(shí)間及清需量前最大需量;能記錄1至10次清零時(shí)間及清零前功率;能記錄校對(duì)時(shí)鐘時(shí)間及校時(shí)鐘前表內(nèi)時(shí)鐘年、月、日、時(shí)、分;能記錄1至10次設(shè)立初始電量時(shí)間及設(shè)立前有功電量值;能記錄1至10次不平衡恢復(fù)時(shí)間及恢復(fù)前不平衡率;能記錄1至10次逆相序發(fā)生時(shí)間及當(dāng)時(shí)功率;能記錄1至10次上電時(shí)間;能記錄1至10次復(fù)位時(shí)間;能記錄1至10次A、B、C各相過(guò)壓時(shí)間及當(dāng)時(shí)電壓;能記錄1至10次A、B、C各相過(guò)壓恢復(fù)時(shí)間及恢復(fù)前電壓值;能記錄1至10次A、B、C各相過(guò)流及恢復(fù)過(guò)流時(shí)間及當(dāng)時(shí)功率;能記錄1—10次調(diào)校多功能電表精度時(shí)間;(13)電壓合格率電子式多功能電能表可以給出在線實(shí)時(shí)記錄電壓合格率數(shù)據(jù),這個(gè)功能對(duì)提高供電質(zhì)量,改進(jìn)工作會(huì)有作用。(14)失壓記錄電流不不大于標(biāo)定電流10%,電壓不大于參比電壓78%稱(chēng)為失壓。失壓與掉電或欠壓概念不同。失壓因素諸多,拉PT是常用竊電辦法。核心是發(fā)現(xiàn)失壓和對(duì)失壓狀況進(jìn)行記錄。電子式多功能表可對(duì)失壓狀況進(jìn)行全面記錄,可記錄一相失壓時(shí)間及一相失壓時(shí)電能表計(jì)量有功電量,二相失壓時(shí)間和二相失壓電表計(jì)量有功電量,以及三相失壓時(shí)間。多功能表失壓記錄可以代替失壓記時(shí)儀,多功能表又給出一相失壓電量和兩相失壓電量數(shù)值,闡明多功能表失壓記錄功能強(qiáng)于失壓記時(shí)儀。多功能表失壓記錄功能豐富了失壓追補(bǔ)電量辦法。(15)記錄失流功能有些地方提出了“失流“概念。失流包括兩層意思:一種狀況,當(dāng)電流不大于標(biāo)定電流百分之二時(shí)判為”失流“;另一種狀況是當(dāng)三相電流不平衡超過(guò)某個(gè)限定值時(shí)判為”失流“,限定值軟件可設(shè)。顧客沒(méi)用電、CT開(kāi)路都被記錄為第一種失流。第二種失流狀況也也許是真三相負(fù)載不平衡,也也許是某項(xiàng)CT開(kāi)路。失流概念及應(yīng)用有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。(16)停電抄表電子式多功能電能表自身需要電源,一旦斷電,多功能表內(nèi)CPU不工作、液晶屏無(wú)顯示,現(xiàn)場(chǎng)人工抄表浮現(xiàn)問(wèn)題。這一點(diǎn)是電子計(jì)度器(液晶LCD和發(fā)光二極管LED)共同缺陷。解決停電抄表辦法有兩種:一種抄表時(shí)外加電池使CPU工作,使液晶顯示讀表,這是外加電池法。把這種外接電池做成手持裝置,稱(chēng)為停電抄表器。抄表工隨身攜帶停電抄表器,對(duì)停電表計(jì)進(jìn)行抄表。由于電子式多功能表內(nèi)部就有高能電池,可在外線停電時(shí)由高能電池供電使CPU工作。由于CPU耗電較高不適當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間由高能電池供電,普通把CPU設(shè)計(jì)成在停電時(shí)處在低功耗睡眠狀態(tài),抄表時(shí)抄表人用一紅外遙控器喚醒CPU使液晶顯示,實(shí)現(xiàn)讀表。電原理框圖從多功能電能表定義懂得,多功能表由電能計(jì)量單元和數(shù)據(jù)解決單元兩大某些構(gòu)成。計(jì)量單元又分為感應(yīng)式和電子式兩類(lèi)。咱們把計(jì)量單元使用感應(yīng)式電能表稱(chēng)為感應(yīng)式多功能電能表;把計(jì)量單元使用大規(guī)模集成電路芯片,稱(chēng)為電子式多功能電能表,電能計(jì)量芯片可以是專(zhuān)用,如BL0932;也可以運(yùn)用通用CPU單片機(jī)對(duì)外線電壓、電流分時(shí)采樣,通過(guò)數(shù)值計(jì)算計(jì)量有功電能、無(wú)功電能及其他參數(shù)。咱們懂得為了完畢分時(shí)計(jì)量、計(jì)算需量,搜索最大需量等工作電子式多功能表內(nèi)必要設(shè)計(jì)一種單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)解決工作,如果計(jì)量工作也由單片機(jī)完畢,計(jì)量與數(shù)據(jù)解決可合并為一種單片機(jī)。只有一種單片機(jī)既負(fù)責(zé)電能計(jì)量又負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)解決電子式多功能電能表咱們簡(jiǎn)稱(chēng)為“單芯片電子式多功能表”;把使用專(zhuān)用芯片進(jìn)行電能計(jì)量,使用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)解決電子式多功能電能表簡(jiǎn)稱(chēng)為“雙芯片電子式多功能電能表”。下面分別對(duì)“單芯片電子式多功能電能表”和“雙芯片電子式多功能電能表”電原理框圖進(jìn)行簡(jiǎn)介。圖1-6單芯片多功能表電原理框圖圖1-6單芯片多功能表電原理框圖框圖構(gòu)成單芯片電子式多功能電能表由電流互感器CT、電壓互感器PT、運(yùn)算放大器OP模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D、單片機(jī)CPU、內(nèi)卡EEPROM、看門(mén)狗、電源、高能電池、日歷時(shí)鐘、液晶顯示屏LCD、校驗(yàn)脈沖輸出口、校表通訊口、按鈕、插口、監(jiān)控輸出端子,遠(yuǎn)動(dòng)輸出脈沖、遠(yuǎn)程通訊輸出端子構(gòu)成。作用外線電流、電壓都是頻率50Hz交流電(圖1-6)。其幅值與相位角反映了顧客用電狀況。相電壓普通為交流220V或交流100V。多功能電能表內(nèi)工作電壓為5V,為使電壓匹配表內(nèi)設(shè)計(jì)了電壓互感器PT、電流互感器CT和其后運(yùn)算放大器,它們作用是進(jìn)行電壓變換。運(yùn)算放大器輸出依然是一種交流50Hz正弦波形(圖1-6)最大幅值降到5V如下。電流變換線路放大器輸出相角變?yōu)?,形成(2-1)附加相移。A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器作用就是對(duì)從放大器輸入來(lái)交流正弦波形進(jìn)行分時(shí)采樣,把模仿量變成數(shù)字量。CPU把電壓、電流數(shù)字量進(jìn)行相乘相加計(jì)算功率,功率對(duì)時(shí)間積分得到電能。這就是用分時(shí)采樣、單片機(jī)計(jì)算功率辦法計(jì)量電能。其計(jì)算原理將在第三節(jié)中簡(jiǎn)介。計(jì)算機(jī)計(jì)量成果一方面送液晶LCD顯示;一方面定期送內(nèi)卡,保存當(dāng)前電量。內(nèi)卡是一種不易失電可擦除EEPROM,能重復(fù)讀寫(xiě)一百萬(wàn)次以上,數(shù)據(jù)可保存。LCD和內(nèi)卡共同起著計(jì)度器作用。多功能表不只是計(jì)量總電量,尚有分時(shí)計(jì)量作用。為了分時(shí),表內(nèi)設(shè)有百年日歷實(shí)時(shí)時(shí)鐘,有電時(shí),日歷時(shí)鐘芯片由電能表電源供電,無(wú)電時(shí)由高能電池供電。CPU還肩負(fù)數(shù)據(jù)解決功能、分時(shí)計(jì)度就是一項(xiàng)典型數(shù)據(jù)解決任務(wù)。CPU內(nèi)和內(nèi)卡內(nèi)保存一種年時(shí)區(qū)、日時(shí)段時(shí)間表,CPU不斷訪問(wèn)日歷時(shí)鐘并與CPU內(nèi)時(shí)間表對(duì)照,判斷當(dāng)前處在哪個(gè)時(shí)段,如果當(dāng)前處在平時(shí)段,CPU就將剛剛計(jì)算出來(lái)電量加到平費(fèi)率計(jì)度單元中,同步也寫(xiě)到總計(jì)度單元中。也就是說(shuō),在CPU內(nèi)存中有四個(gè)存貯單元,分別存儲(chǔ)峰、平、谷、總電量。內(nèi)卡中也有相應(yīng)峰、平、谷、總電量存貯單元。由于電子式多功能電能表有一種內(nèi)部日歷時(shí)鐘;又由于CPU能鑒別當(dāng)前處在哪個(gè)時(shí)段,是什么費(fèi)率,CPU能把剛剛計(jì)算出電量加到當(dāng)前費(fèi)率和總電能中,實(shí)現(xiàn)了分時(shí)計(jì)度。內(nèi)卡中也記錄總電量及各費(fèi)率電量,內(nèi)卡和LCD配合,不但能顯示總電度,也能顯示各費(fèi)率電度,內(nèi)卡與LCD構(gòu)成一種多功能計(jì)度器。邏輯板上還裝有看門(mén)狗與掉電檢測(cè)電路??撮T(mén)狗作用是防止CPU死機(jī)。掉電檢測(cè)作用是監(jiān)視電源電壓降落狀況,保證CPU留有足夠時(shí)間把內(nèi)存RAM中數(shù)據(jù)送到內(nèi)卡中去,防止丟失數(shù)據(jù)。校驗(yàn)脈沖輸出口和較表通訊口是為校驗(yàn)表用。按鈕重要作用是切換顯示畫(huà)面。電鑰匙插口或IC卡插口重要用于預(yù)付費(fèi),也用于參數(shù)預(yù)置和抄表。輔助端子上有跳閘、報(bào)警輸出,有遠(yuǎn)動(dòng)脈沖輸出,尚有RS485或RS232接口。電能表通過(guò)這些接口與遠(yuǎn)方主臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。圖1-7雙芯片多功能表電原理框圖框圖圖1-7雙芯片多功能表電原理框圖框圖構(gòu)成及作用雙芯片電子式多功能電能表由電流互感器、運(yùn)算放大器、電壓采樣網(wǎng)絡(luò)、補(bǔ)償電路、電能計(jì)量專(zhuān)用芯片構(gòu)成電能計(jì)量單元;由內(nèi)卡、數(shù)據(jù)解決單片機(jī)、看門(mén)狗與掉電檢測(cè)、日歷時(shí)鐘構(gòu)成數(shù)據(jù)解決單元。由電源、高能電池構(gòu)成供電系統(tǒng);由LCD、校驗(yàn)表輸出口、按鈕、外卡插口、輔助端子構(gòu)成輸出系統(tǒng)。雙芯片系統(tǒng)突出特點(diǎn)是計(jì)量單元與數(shù)據(jù)解決單元嚴(yán)格分開(kāi)。電能計(jì)量由專(zhuān)用計(jì)量芯片完畢。專(zhuān)用電能計(jì)量芯片種類(lèi)諸多:有以模仿電路為基本模仿乘法器;有以霍爾器件為基本霍爾乘法;尚有模仿數(shù)字電路混合制造乘法器。不論使用什么器件、基于什么原理,電能計(jì)量專(zhuān)用芯都必要完畢一項(xiàng)最基本任務(wù),即有二個(gè)以上輸入,兩個(gè)輸入都是50Hz正弦波,一種代表電壓,一種代表電流。兩個(gè)正弦波有一種相位差,由功率因數(shù)決定。至少有一種輸出,輸出是一種脈沖量,輸出脈沖頻率與兩個(gè)正弦波乘積成正比,即輸出脈沖頻率與外線消耗功率成正比。數(shù)據(jù)解決單片機(jī)接受電能計(jì)量單元輸入脈沖,乘以時(shí)間,就能計(jì)算出總電量。數(shù)據(jù)解決單元其他工作如分時(shí)計(jì)量,計(jì)算需量、搜索最大需量、顯示、脈沖輸出、運(yùn)用RS232口或RS485口與外界通訊等都和單芯片電子式多功能電能表同樣。第三節(jié)計(jì)量原理上節(jié)簡(jiǎn)介了單芯片和雙芯片電子式多功能電能表。單芯片多功能電能表采用A/D采樣數(shù)值計(jì)算辦法計(jì)算有功電能;雙芯片多功能表采用模仿乘法器、模仿數(shù)字混合電路、霍爾乘法等專(zhuān)用芯片計(jì)量有功電能。本節(jié)一方面簡(jiǎn)介有功電能各種不同計(jì)量辦法。接著還要簡(jiǎn)介無(wú)功電能各種計(jì)量辦法,需量計(jì)算辦法,電壓測(cè)量辦法,電流測(cè)量辦法,電壓合格率計(jì)算辦法。1.6.有功計(jì)量辦法單芯片電子式多功能電能表計(jì)量有功就是用A/D采樣數(shù)值計(jì)算辦法。設(shè)交流電壓、電流表達(dá)式為:…(1-1)…(1-2)式中,——t時(shí)刻電壓瞬時(shí)值——t時(shí)刻電流瞬時(shí)值——電壓峰值———電流峰值——電壓有效值——電流有效值——電壓、電流相位差——角頻率如果已知電壓、電流有效值及相位差,則一種周期內(nèi)平均有功功率P可用下式求得:=(1-3)==(1-4)其中:T——正弦周期,一種周期內(nèi)電能可用下式求得:事實(shí)上顧客負(fù)荷是不斷變化,無(wú)法迅速而精準(zhǔn)地測(cè)得每個(gè)周期電壓有效值、電流有效值,以電壓、電流向量之間相位差。因此無(wú)法按(1-4)公式計(jì)算功率,也無(wú)法按公式(1-5)計(jì)算電能。但是,公式(1-3)含義是功率可由瞬時(shí)值求得。電壓、電流瞬時(shí)值可用分時(shí)采樣辦法得到。圖(1-8)運(yùn)用作圖法求得一種周期內(nèi)各采樣點(diǎn)功率。圖1-8分時(shí)采樣與采樣點(diǎn)功率從(圖1-8)看到各采樣點(diǎn)功率為一種周期T內(nèi)平均功率P為=令,則一種周期內(nèi)電能等于(1-6)若Δt→0,則公式(1-6)闡明將采樣點(diǎn)電流、電壓相乘相加再乘以采樣周期就是平均電能。(1-6)是一種數(shù)值計(jì)算公式,計(jì)算機(jī)可以輕松完畢,核心是如何把交流電壓、交流電流模仿量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。第二節(jié)框圖(圖1-6)中A/D叫做模數(shù)轉(zhuǎn)換器,該器件功能就是能把模仿量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。如果100μS采樣一次,50HZ交流電壓、交流電流周期是20ms,那么一種周期采樣200次,有些資料指出,運(yùn)用高精度A/D,增長(zhǎng)采樣次數(shù)就可以把電能計(jì)算得很準(zhǔn)。但是,咱們實(shí)踐表白引起誤差因素不但是采樣次數(shù)和A/D轉(zhuǎn)換精度,重要由電壓、電流互感器及其后放大線路元器件分散性導(dǎo)致幅值誤差和相位誤差。誤差補(bǔ)償法將在第五節(jié)中簡(jiǎn)介。時(shí)分割乘法器原理時(shí)分割乘法器又稱(chēng)PWM乘法器,實(shí)質(zhì)是一種脈寬、幅度調(diào)制器,輸入兩路信號(hào)中一路對(duì)脈寬進(jìn)行調(diào)制,另一路對(duì)幅值進(jìn)行調(diào)制。被調(diào)制脈沖信號(hào)直流分量就是兩路輸入信號(hào)乘積。(圖1-9)為最簡(jiǎn)樸由運(yùn)算放大器構(gòu)成時(shí)分割乘法器電路,以此為例闡明時(shí)分割乘法器原理。這個(gè)電路使用最慣用元器件,載波頻率設(shè)計(jì)為5kHZ。使用在電子式電能表中最高能達(dá)到1%精度。電路中所有電阻均為100K。U1U2為兩路輸入信號(hào),U3為輸出。A4構(gòu)成方波發(fā)生器,方波頻率由R9、C3決定,A4輸出占空比1:1對(duì)稱(chēng)方波。A5對(duì)方波進(jìn)行積分,A5輸出為對(duì)稱(chēng)三角波,三角波斜率由C4、R12決定。A3構(gòu)成比較器,它將一路輸入信號(hào)與三角波進(jìn)行比較,A3輸出可調(diào)制方波。波形如(圖1-9)右側(cè)波形圖。圖1-9由運(yùn)算放大器構(gòu)成時(shí)分割乘法器A1重要完畢調(diào)制作用;A1依照A3開(kāi)關(guān)信號(hào)對(duì)U1進(jìn)行同相跟隨或反相跟隨。T1為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管,場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管不同,它在導(dǎo)通時(shí)相稱(chēng)于一種很小電阻,并沒(méi)有類(lèi)似晶體管導(dǎo)通飽和電壓。因而T1在這個(gè)電路中相稱(chēng)于一種電子開(kāi)關(guān),T1關(guān)斷時(shí)相稱(chēng)于開(kāi)路。T1關(guān)斷時(shí),由運(yùn)算放大器特性懂得,A1正端為U1,負(fù)端也因而等于U1,于是:則,此時(shí)A1為同相跟隨。如(圖1-10)圖1-10場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)斷及導(dǎo)通時(shí)A1等效圖T1導(dǎo)通時(shí),運(yùn)算放大器負(fù)端必要是零。則:,此時(shí)為反相跟隨器。A2為低通濾波器,A2截止頻率約為100HZ,A2輸出脈沖波平均值可表達(dá)為由于:為三角波斜率關(guān)于比例因子因此(1—7)上式闡明時(shí)分割乘法器輸出等于輸入U(xiǎn)1與U2乘法。運(yùn)用時(shí)分割乘法器這個(gè)原理可以設(shè)計(jì)成三相有功電能表。如(圖1-11)。圖1-11時(shí)分割乘法器型電子式電能表(圖1-11)IA、IB、IC由電流互感器引入,UA、UB、UC可由電壓互感器引入,單相電表電壓信號(hào)也可由電阻分壓器輸入。三路時(shí)分割乘法器輸出是頻率為數(shù)千赫茲,幅度為正負(fù)若干伏脈動(dòng)信號(hào),通過(guò)平滑后由加法器相加。加法器輸出是正比三相有功功率直流信號(hào)、典型值為0—5V。對(duì)正比于瞬時(shí)功率直流信號(hào)可以進(jìn)行低速高精度積分式A/D變換,也可以轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào),即進(jìn)行V/F變換,將0—5V直流信號(hào)轉(zhuǎn)換為0—100KH頻率信號(hào)。V/F變換輸出頻率正比于功率。但不能直接用于計(jì)數(shù)或驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī),分頻作用是把頻率較高信號(hào)分頻低頻信號(hào)。其中極低頻用于計(jì)數(shù)或驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī),低頻或中頻可以驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管或作為校表脈沖。(3)霍爾乘法器原理霍爾效應(yīng)1879年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)至今已有100近年歷史,隨著微電子技術(shù)發(fā)展及制造工藝進(jìn)步,霍爾器件已得到了很廣泛應(yīng)用。各種霍爾傳感器在控制、測(cè)量領(lǐng)域發(fā)揮了重大作用。瑞士蘭地斯公司(LANDISGYR)基于霍爾效應(yīng)DFS傳感元件(DirectFieldSensor)測(cè)量電能就是一種成功例子?;魻栐侨鐖D1-12所示半導(dǎo)體薄片,當(dāng)它處在磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度為B磁場(chǎng)中,如果在它相對(duì)兩端通以控制電流I,則在半導(dǎo)體此外兩端將會(huì)產(chǎn)生一種大小與控制電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度乘積成正比電勢(shì)UH,UH=KHIB,其中KH為霍爾元件敏捷度,UH為霍爾電勢(shì)。設(shè)霍爾元件厚度為d。則霍爾電勢(shì)UH可表達(dá)為UH=RHBI/d.RH稱(chēng)為霍爾系數(shù)。圖1-12圖1-13霍爾乘法器型靜止式電能表(單相有功)依照霍爾乘法原理實(shí)現(xiàn)靜止式電能表可以用圖1-13表達(dá)?;魻柍朔ㄆ鬏敵鰹樗矐B(tài)功率信號(hào)。瞬態(tài)功率信號(hào)可以通過(guò)變換很容易產(chǎn)生有功電能、無(wú)功電能等所需數(shù)據(jù)。1-13所示屬于直接檢測(cè)式霍爾乘法器。這種構(gòu)造在輕載時(shí)誤差較大。霍爾乘法器具備很寬頻率響應(yīng),從直流到100kHZ均有良好線性,可用于測(cè)量畸變很大波形電路電能。霍爾元件在實(shí)際應(yīng)用時(shí),存在各種因素影響其測(cè)量精度,由于半導(dǎo)體固有特性以及制造工藝缺陷,霍爾元件體現(xiàn)為零位誤差和溫度引起誤差。零位誤差是霍爾無(wú)件在控制電流為零或者外加磁場(chǎng)為零時(shí)浮現(xiàn)霍爾電勢(shì),溫度誤差重要體現(xiàn)為霍爾元件輸入輸出電阻隨溫度變化以及霍爾元件敏捷度隨溫度變化。并且隨溫度上升到一定限度,這種溫度影響會(huì)迅速增大。為了提高霍爾元件測(cè)量精度,一方面要嚴(yán)格控制生產(chǎn)工藝,另一方面是在應(yīng)用時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償,涉及無(wú)源及有源補(bǔ)償。慣用補(bǔ)償辦法有平衡電橋消除零位誤差,熱敏器件補(bǔ)償溫度誤差。霍爾乘法器實(shí)現(xiàn)靜止電能表重要長(zhǎng)處是頻率響應(yīng)寬,精度能長(zhǎng)期保證,能在較惡劣環(huán)境下工作,抗干擾能力強(qiáng),靜止式電能表可以不需要電流互感器,不存在互感器引入誤差,重要缺陷是工藝復(fù)雜,精度也不容易達(dá)到很高。(4)幾種電能計(jì)量辦法比較幾種電子式電能表比較表(1-1)~A/D采樣型時(shí)分割乘法器型霍爾乘法器型精度高普通普通啟動(dòng)電流小小普通頻率響應(yīng)<10KHZ<10KHZ0~100KHZ電磁兼容性好好好時(shí)間漂移好較好較好功能擴(kuò)展性好普通普通抗外磁場(chǎng)干擾好好差制導(dǎo)致本中低高某種產(chǎn)品整體性能與許多因素關(guān)于,例如:電路設(shè)計(jì)及構(gòu)造設(shè)計(jì)、元器件選取、生產(chǎn)工藝、出廠檢測(cè)等。從當(dāng)前狀況看,國(guó)內(nèi)A/D采樣設(shè)計(jì)應(yīng)用比較成熟,國(guó)外時(shí)分割乘法器型靜止式電能表最為成熟,國(guó)內(nèi)時(shí)分割乘法器單相電子式電能表也較好。相對(duì)來(lái)講國(guó)內(nèi)三相靜止式電能表應(yīng)用時(shí)間不長(zhǎng),其性能還要在應(yīng)用中考核。1.7無(wú)功電能計(jì)量原理本節(jié)討論三個(gè)問(wèn)題:第一,900電子移相法計(jì)算無(wú)功;第二,運(yùn)用有功表計(jì)量無(wú)功;第三,四象限無(wú)功。900電子移相法計(jì)量無(wú)功對(duì)于采用A/D采樣數(shù)值計(jì)算辦法計(jì)量有功電子式多功能電能表還可以同步計(jì)算無(wú)功。當(dāng)前咱們假設(shè)一種函數(shù)Q(t)使==用Q表達(dá)一種周期積分平均值,則(1-8)=(1-9)(1-9)式闡明Q就是電壓有效值為U,電流有效值為I,兩者相位差為時(shí),一種周期無(wú)功平均功率。對(duì)比(1-3)式和(1-8)式(1-10)(1-11)闡明對(duì)于相角為,電流有效值為I,電壓有效值為U,一種周期內(nèi)平均有功功率P等于t時(shí)刻電壓、電流瞬時(shí)值乘積積分平均值;無(wú)功功率Q等于超前時(shí)刻電壓值與t時(shí)刻電流值乘積積分平均值。圖1-14例如:電壓、電流波形如(圖1-14),50Hz交流電,每個(gè)周期為20ms,20ms相應(yīng),相應(yīng)5ms,共取樣20次,那么運(yùn)用計(jì)算機(jī)存貯功能,每次電壓采樣數(shù)值存起來(lái),當(dāng)前電流采樣值與5ms前電壓采樣值相乘,即是無(wú)功功率。運(yùn)用有功電能表改接線辦法圖1-15三相四線相圖令P為有功功率,Q為無(wú)功功率,則其中:、、——分別為、、各相電壓有效值、、——分別為、、各相電流有效值、、——、、各相相角由于三相電壓平衡,因此△ABC為等邊三角形,∠ABC=∠BCA=∠CAB=600;垂直、垂直、垂直,且,,令線段表達(dá)相電壓有效值,表達(dá),表達(dá),那么線段則表達(dá)線電壓,表達(dá),表達(dá),則有下面關(guān)系式:線電壓與相電流,線電壓與相電流和線電壓與相電流之間有功功率用表達(dá),則:===(1-14)(1-14)闡明相電壓無(wú)功可以通過(guò)線電壓有功求得。以時(shí)分割乘法器三相表為例闡明如何用有功電能表計(jì)量無(wú)功電能。參看第三節(jié)有功計(jì)量(圖1-11)。把圖上相電壓改為線電壓,對(duì)輸出脈沖乘以,則顯示值為相電壓無(wú)功。四象限無(wú)功定義圖1-16a圖1-16a電能量四象限測(cè)量示意圖圖1-16b四象限無(wú)功應(yīng)用示意圖一方面把測(cè)量平面用豎軸和橫軸劃分為四個(gè)象限。右上角為I象限,右下角為II象限,依此按順時(shí)針?lè)较驗(yàn)镮II、Ⅳ象限。豎軸向上表達(dá)輸入有功(+P),豎軸向下表達(dá)輸出有功(-P),橫軸向右表達(dá)輸入無(wú)功(+Q),橫軸向左表達(dá)輸出無(wú)功(-Q)。電壓向量用U表達(dá),固定在豎軸上。瞬時(shí)電流用I表達(dá),其位置表達(dá)當(dāng)前電能輸送方向。如(圖1-16a)中,I位于第I象限,I與U相位角為(順時(shí)針為正),表達(dá)輸入有功(+P)和輸入無(wú)功(+Q)。所謂“輸入”“輸出”是相對(duì)于電網(wǎng)顧客邊而言。對(duì)于有功輸入,輸出概念很清晰。輸入有功功率含義就是電網(wǎng)向顧客送電,這是一種用電顧客。輸出有功功率就是顧客向電網(wǎng)送電,這是一種發(fā)電顧客。無(wú)功概念比較復(fù)雜:對(duì)于用電顧客來(lái)講,顧客是負(fù)載,分為感性負(fù)載和容性負(fù)載兩種,依照IEC原則、1972年13A出版物推薦,當(dāng)負(fù)荷是“感性負(fù)荷”時(shí),無(wú)功功率為正。容性負(fù)荷無(wú)功為負(fù)。在四象限無(wú)功(圖1-16a)上,上半圖(I、Ⅳ象限)表達(dá)了這些狀況;對(duì)于發(fā)電顧客來(lái)講,顧客是一臺(tái)發(fā)電機(jī),吸取正無(wú)功相稱(chēng)于欠勵(lì)磁,輸出無(wú)功(-Q)相稱(chēng)于過(guò)勵(lì)磁。四象限無(wú)功含義是;I象限輸入有功功率P(阻感性負(fù)荷)輸入無(wú)功功率QII象限輸出有功功率P(負(fù)荷相稱(chēng)于一臺(tái)欠勵(lì)磁發(fā)電機(jī))輸入無(wú)功功率QIII象限輸出有功功率P(負(fù)荷相稱(chēng)于一臺(tái)過(guò)勵(lì)磁發(fā)電機(jī))輸出無(wú)功功率QIV象限輸入有功功率(阻容性負(fù)荷)輸出無(wú)功功率應(yīng)用假定一種顧客既用電又發(fā)電,是一種雙方向顧客,安裝了一臺(tái)威勝DTSD341-=3\*ROMANIIITH型能計(jì)量正、反相有功和四象限無(wú)功電子式多功能電能表。又假定該顧客在用電時(shí),使用自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償;在發(fā)電時(shí)對(duì)同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)無(wú)功輸出。其運(yùn)營(yíng)狀況如(圖1-16b)。

在直角坐標(biāo)系上,縱軸向上,代表正相有功和正相無(wú)功,橫軸表達(dá)時(shí)間。在0到T4這段時(shí)間,顧客用電,有功為正,用P+表達(dá),在T4到T7這段時(shí)間里顧客發(fā)電,有功為負(fù),用P-表達(dá)。依照四象限無(wú)功定義,有功為正、無(wú)功也為正時(shí),為第=1\*ROMANI象限無(wú)功,如果把第一象限無(wú)功用Q=1\*ROMANI表達(dá),從(圖1-16b)看Q=1\*ROMANI=Q1+Q3第二象限無(wú)功如果Q=2\*ROMANII表達(dá),Q=2\*ROMANII應(yīng)當(dāng)?shù)扔谟泄樨?fù)時(shí),正無(wú)功總和,即Q=2\*ROMANII=Q5+Q7第三象限無(wú)功如果Q=3\*ROMANIII表達(dá),按定義Q=3\*ROMANIII等于有功為負(fù)時(shí),負(fù)無(wú)功總和,即Q=3\*ROMANIII=Q6第四象限無(wú)功用Q=3\*ROMANIV表達(dá),按定義Q=3\*ROMANIV等有功為正時(shí),負(fù)功總和,則Q=2\*ROMANIV=Q2+Q4由于該顧客安裝是威勝DTSD341-=3\*ROMANIIITH雙方向四相限電子式多功能電能表,因此上述六個(gè)數(shù)據(jù)P+、P-、QI、QII、QIII、QIV都能從該電能表中讀出。計(jì)量無(wú)功重要目之一是計(jì)算力率。力率可由下式求得:式中:P----有功功率Q----無(wú)功功率對(duì)于用電顧客供電公司要考核其力率指數(shù)并于收費(fèi)掛鉤。如執(zhí)行力率高于0.95獎(jiǎng)勵(lì),低于0.95罰款政策。對(duì)于(圖1-16b)所示顧客用電某些可有3種計(jì)算力率辦法:第一種狀況第二種狀況第三種狀況第一種狀況,相稱(chēng)于威勝公司感性無(wú)功等于感性加容性無(wú)功顯示模式。為了減少力率,感性無(wú)功和容性無(wú)功都不能大,因此需使用無(wú)功補(bǔ)償裝置。這種計(jì)算辦法與提高利率目是吻合。第二種狀況,相稱(chēng)于止逆無(wú)功表,只記正相無(wú)功。由于普通顧客負(fù)載都是感性,如果不加電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償,沒(méi)有容性無(wú)功,運(yùn)用這個(gè)公式計(jì)算成果與第一種狀況同樣。但是就怕有些顧客,用手動(dòng)辦法進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償電容器投切,白天投上去,晚上不拉開(kāi),晚上負(fù)載很輕,倒送無(wú)功。這種狀況下,計(jì)算出力率大,接近于1,按照辦法應(yīng)當(dāng)受到獎(jiǎng)勵(lì)。但如果按辦法計(jì)算,該顧客晚上倒送無(wú)功也加上,力率會(huì)變小,也許會(huì)受罰。由于不論吸取無(wú)功,還是倒送無(wú)功都會(huì)增長(zhǎng)線損,增高電壓,對(duì)電網(wǎng)不利。因此第一種算法好些,反映了力率本質(zhì)。第三種狀況相稱(chēng)于不止逆無(wú)功表,倒送無(wú)功,電表反轉(zhuǎn),計(jì)算出力率更小,更達(dá)不到力率考核目。對(duì)于發(fā)電顧客供電公司也要考核其力率指標(biāo),也與收費(fèi)掛鉤。但是與用電顧客相反力率越接近1,不是獎(jiǎng)而是罰。也就是說(shuō)供電公司規(guī)定發(fā)電廠必要發(fā)無(wú)功。對(duì)于(圖1-16b)所示顧客,在T4-T7這段時(shí)間屬于發(fā)電顧客,計(jì)算這段時(shí)間力率也有三種辦法:第四種狀況第五種狀況第六種狀況分析四、五、六三種狀況后以為,按考核發(fā)電顧客比較合理。對(duì)于(圖1-16b)顧客,在0—T7這段時(shí)間里又用電又發(fā)電,如何考核其力率更合理呢?依照上面分析咱們懂得,作為用電顧客是咱們規(guī)定其力率大些,作為發(fā)電顧客咱們規(guī)定其力率小些,互相矛盾,因而一定要把用電,發(fā)電分開(kāi)。雙方向四象限電子式多功能電能表能把用電有功數(shù)據(jù)和發(fā)電有功數(shù)據(jù)分開(kāi)。P+是用電數(shù)據(jù)。P-是發(fā)電數(shù)據(jù)。雙方向四象限電子式多功能電能表也能把該顧客用電時(shí)無(wú)功和發(fā)電時(shí)無(wú)功分開(kāi)。QI和QIV是用電時(shí)無(wú)功。如果令表達(dá)用電時(shí)力率,表達(dá)該顧客發(fā)電時(shí)力率,那么運(yùn)用獎(jiǎng)罰該顧客用電時(shí)完畢力率狀況,用獎(jiǎng)罰發(fā)電力率完畢狀況。當(dāng)前咱們?cè)訇U明一下,如果雙方向電能表不是計(jì)量四象限無(wú)功,而是計(jì)量正向無(wú)功和反無(wú)功,就沒(méi)有辦法把該顧客用電力率與發(fā)電力率分開(kāi)。例如令Q+為正向無(wú)功,Q-為反向無(wú)功,參照(圖1-16b)Q+涉及用電時(shí)吸取無(wú)功,也涉及發(fā)電時(shí)吸取所無(wú)功,Q-涉及用電時(shí)送出無(wú)功,也涉及發(fā)電時(shí)送出無(wú)功。沒(méi)辦法求出和來(lái)。只能求出總平均力率:這種公式無(wú)法評(píng)估力率優(yōu)劣。1.8最大需量定義需量周期持續(xù)測(cè)量平均功率相等時(shí)間間隔,也叫窗口時(shí)間。需量需量周期內(nèi)測(cè)得平均功率叫需量。最大需量在指定期間區(qū)內(nèi)需量最大值叫最大需量?;钍叫枇繌娜我鈺r(shí)刻起,按不大于需量周期時(shí)間遞推測(cè)量需量辦法,所測(cè)得需量叫滑差式需量。遞推時(shí)間叫滑差時(shí)間。區(qū)間式需量從任意時(shí)刻起,按給定需量周期遞推測(cè)量需量辦法,所測(cè)得需量叫區(qū)間式需量。國(guó)內(nèi)普通需量周期規(guī)定為15分鐘,滑差時(shí)間1、3、5、15分鐘任選?;顣r(shí)間為15分鐘稱(chēng)為區(qū)間式需量。需量計(jì)算辦法不論單芯片電子式多功能電能表,還是雙芯片電子式多功能電能表,電能計(jì)量成果都以脈沖形式輸出給數(shù)據(jù)解決單元。每個(gè)脈沖代表負(fù)荷消耗一定量電能。例如電表常數(shù)5000imp/kWh時(shí),則每個(gè)脈沖代表0.2W.h。需量計(jì)算工作由數(shù)據(jù)解決單元完畢。計(jì)算需量辦法如下:設(shè):P15為15分鐘平均功率,即需量(kW)K為脈沖常數(shù)(imp/kW.h)為需量周期(h)N為脈沖個(gè)數(shù)則計(jì)算N個(gè)數(shù)有兩種辦法:準(zhǔn)時(shí)間計(jì)算功率嚴(yán)格地按需量周期計(jì)算電能脈沖個(gè)數(shù)N,如(圖1-17a),這種辦法只注旨在需量周期內(nèi)脈沖個(gè)數(shù),在T0時(shí)刻開(kāi)始時(shí)P0已過(guò),T1結(jié)束時(shí)刻P5立即就到。T2時(shí),又同T0類(lèi)似,脈沖P9剛過(guò)。在相似脈沖速率狀況下,T0到T115分鐘內(nèi)只數(shù)到4個(gè)脈沖,而T1到T2之間卻有5個(gè)脈沖。這兩次計(jì)算需量顯然不同。當(dāng)脈沖頻率很低時(shí)誤差較大。改進(jìn)辦法如(圖1-17b),用脈沖啟動(dòng)計(jì)時(shí)器,超過(guò)15分鐘,再來(lái)一種脈沖,及時(shí)停止計(jì)時(shí)和脈沖計(jì)數(shù)。后一種計(jì)算辦法精度要高些。圖1-17a嚴(yán)格按需量周期計(jì)算需量圖1-17b按脈沖周期計(jì)算需量求最大需量①以滑差式需量計(jì)算為例,設(shè)窗口時(shí)間為15分鐘,滑差時(shí)間為一分鐘。15分鐘需量就是15分鐘內(nèi)平均功率。咱們把每分鐘采集電能脈沖數(shù)Ni存到表1-2中所示表格中,第1分鐘為N1個(gè)脈沖,第2分鐘有N2個(gè)電能脈沖,第3分鐘有N3個(gè)脈沖,依此類(lèi)推,第15分鐘為N15個(gè)脈沖。①②(表1-2)②分鐘數(shù)脈沖計(jì)數(shù)N1N12N23N34N45N5......14N1415N1516N1617N17按照表(1-2)環(huán)節(jié)①,從第1分鐘開(kāi)始到15分鐘求平均功率,即求需量P1:從第2分鐘開(kāi)始到16分鐘求需量P2:普通狀況從第j分鐘開(kāi)始到j(luò)+14分鐘求需量Pj時(shí),j=1,2,3……式中:△T:計(jì)算需量窗口時(shí)間(h)K:脈沖表常數(shù)(imp/Kw.h)Ni:第i分鐘脈沖數(shù)按上述環(huán)節(jié),第一次計(jì)算1—15分鐘平均功率P1,并保存到最大需量單元PM中,第二次計(jì)算2—16分鐘平均功率P2,如果P2>(PM),則將P2取代PM中值,如此類(lèi)推。PM中始終保持15分鐘平均功率最大值——最大需量。1.9電壓有效值計(jì)算在國(guó)內(nèi)工業(yè)電網(wǎng)中電壓是50Hz正弦波,它數(shù)學(xué)表達(dá)式為:式中:(1/秒)——電壓最大值它波形如(圖1-18)圖1-圖1-18正弦波電壓波形圖在單芯片電子式多功能電能表原理框圖中咱們已經(jīng)講過(guò),可以用A/D采樣辦法對(duì)變化正弦波電壓模仿信號(hào)進(jìn)行逐點(diǎn)采樣并量化為數(shù)值。如(圖1-19)每隔一種很小時(shí)間間隔圖1-19電壓采樣圖1-19電壓采樣△T采樣一次電壓值,并把這些數(shù)據(jù)存在存儲(chǔ)器中,然后按電工原理提供公式=式中:——正弦波周期時(shí)間——一種周期內(nèi)采樣次數(shù)——電壓有效值——采樣時(shí)間間隔——在j時(shí)刻電壓瞬時(shí)值1.10電流有效值計(jì)算電流數(shù)學(xué)表達(dá)式式中:——電流最大值——————初相角它波形如(圖1-20)圖1-20在電子式多功能電能表內(nèi),像對(duì)電壓信號(hào)解決辦法同樣通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)之進(jìn)行采樣并數(shù)值化。采樣數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器,并按電工原理提供公式:計(jì)算電流有效值式中:——正弦波形周期——在一種周期內(nèi)采樣次數(shù)——采樣時(shí)間間隔——時(shí)刻電流值1.11電壓合格率電壓合格率是供電質(zhì)量考核指標(biāo)之一。電子式多功能電能表浮現(xiàn),由于該種電表有電壓測(cè)量功能,有記錄時(shí)間功能,有存貯功能,因此可以以便地、精準(zhǔn)地記錄紀(jì)錄電壓合格率。其辦法是:多功能表可設(shè)定電壓考核范疇上、下限,電壓合格率考核范疇上、下限,并記錄考核范疇內(nèi)運(yùn)營(yíng)時(shí)間。(圖1-21)是一種典型電壓運(yùn)營(yíng)圖。圖1-21電壓運(yùn)營(yíng)圖闡明如下:這段時(shí)間未進(jìn)入考核范疇。等于運(yùn)營(yíng)時(shí)間。,超合格下限運(yùn)營(yíng)時(shí)間,超合格上限運(yùn)營(yíng)時(shí)間,,,合格運(yùn)營(yíng)時(shí)間。依照電力部定義電壓合格率=以(圖1-21)為例,則電壓合格率=第四節(jié)程序框圖前面簡(jiǎn)介了電子式多功能電能表電原理框圖、功能及計(jì)量原理,現(xiàn)以雙芯片電子式多功能電能表為例,簡(jiǎn)介電子式多功能電能表程序框圖。普通電子式多功能電能表程序分為兩大某些,一某些叫主程序,涉及被它調(diào)用各類(lèi)程序,另一某些是中斷服務(wù)程序,它由單片機(jī)內(nèi)部、外部中斷信號(hào)啟動(dòng)執(zhí)行。1.12主程序框圖電子式多功能電能表主程序框圖如(圖1-22)圖1-22主程序框圖單片機(jī)初始化后一方面清看門(mén)狗??撮T(mén)狗相稱(chēng)一種定期器,定期周期為T(mén),定期器自由運(yùn)營(yíng)時(shí)輸出周期為2T對(duì)稱(chēng)方波。而單片機(jī)應(yīng)用程序是循環(huán)運(yùn)營(yíng),其循環(huán)周期不大于T。在單片機(jī)循環(huán)程序中設(shè)立這條清看門(mén)狗指令,于是在時(shí)間間隔T內(nèi)看門(mén)狗至少被清除一次。單片機(jī)正常運(yùn)營(yíng)時(shí)不斷地送出清看門(mén)狗信號(hào),看門(mén)狗不會(huì)溢出??撮T(mén)狗輸出端連接單片機(jī)復(fù)位端??撮T(mén)狗不溢出,即單片機(jī)復(fù)位端始終是非復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)單片機(jī)運(yùn)營(yíng)不正常時(shí),如程序進(jìn)入死循環(huán),或程序停留在某條不應(yīng)停留指令上,程序也許執(zhí)行不到清除看門(mén)狗指令,此時(shí)看門(mén)狗產(chǎn)生溢出,輸出時(shí)間寬度為T(mén)復(fù)位信號(hào),單片機(jī)復(fù)位重新開(kāi)始運(yùn)營(yíng),使程序回到正常循環(huán)中去。下面程序?yàn)樗蛿?shù)顯示和對(duì)停電判斷,如果停電,單片機(jī)進(jìn)入低功耗睡眠狀態(tài),單片機(jī)低功耗狀態(tài)還能不斷地監(jiān)視與否“上電”,如果沒(méi)上電則保持低功耗狀態(tài),如果上電重新啟動(dòng)單片機(jī)。否則單片機(jī)運(yùn)營(yíng)下一種程序,即判斷時(shí)鐘與否為整分鐘,如果是整分鐘,單片機(jī)就轉(zhuǎn)而解決時(shí)段更新問(wèn)題、結(jié)算日問(wèn)題和代表日問(wèn)題,一分鐘平均功率問(wèn)題、求最大需量問(wèn)題等等。最后查詢按鍵有無(wú)按下,接口有無(wú)呼喊。從上面簡(jiǎn)介中看到主程序就是電子式多功能電能表經(jīng)常性工作,涉及不斷送數(shù)去顯示,不斷查看有無(wú)按鈕按下,查看接口有無(wú)呼喊信號(hào),與否掉電等等。特別要不斷看時(shí)鐘與否到整分鐘,到了整分鐘單片機(jī)事情比較多。一方面判斷與否需要切換時(shí)段。另一方面看與否到結(jié)算日,如果到結(jié)算日必要把本月電量寫(xiě)到上月去,這就是電量?jī)鼋Y(jié)。由于單片機(jī)程序循環(huán)不久,毫秒級(jí),因此對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)來(lái)講凍結(jié)電量較準(zhǔn)。再次是看與否到代表日整點(diǎn),如果是代表日整點(diǎn)時(shí)間,就要把此時(shí)功率記錄下來(lái)。到了一分鐘,還要解決一分鐘平均功率問(wèn)題、求最大需量問(wèn)題等等。電子式多功能電能表就是依托主程序高速循環(huán)運(yùn)營(yíng)完畢其內(nèi)部、外部功能。1.13中斷子程序框圖細(xì)心讀者會(huì)發(fā)現(xiàn)主程序沒(méi)有涉及計(jì)量問(wèn)題,計(jì)量才是電子式多功能表最基本功能,計(jì)量由中斷服務(wù)程序完畢(圖1-23)。中斷保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)加總電量加總電量峰時(shí)段平時(shí)段谷時(shí)段尖時(shí)段加尖電量加谷電量加平電量加峰電量加尖電量加谷電量加平電量加峰電量加1分鐘電量加1分鐘電量恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)圖1-23電量脈沖中斷服務(wù)程序框圖電子式多功能電能表電能計(jì)量單元完畢對(duì)外線交流電壓、交流電流計(jì)量工作,并以脈沖形式輸送給數(shù)據(jù)解決單元(參看圖1-23)。電能表常數(shù)K,(或稱(chēng)脈沖常數(shù))代表計(jì)量特性。K用每千瓦時(shí)多少個(gè)脈沖表達(dá),即imp/kWh。如K=5000imp/kWh,則每個(gè)脈沖代表0.2Wh。當(dāng)電子式多功能電能表計(jì)滿0.2Wh時(shí)發(fā)出一種脈沖。并向單片機(jī)發(fā)出中斷祈求。單片機(jī)響應(yīng)中斷后,中斷主程序,進(jìn)入中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)程序第一項(xiàng)任務(wù)是保護(hù)現(xiàn)場(chǎng),就是把主程序運(yùn)營(yíng)參數(shù)送入先進(jìn)后出堆棧,以便恢復(fù)主程序時(shí)使用。第二項(xiàng)任務(wù)就是把這個(gè)脈沖所代表電量加到總電量之中,這條程序?qū)崿F(xiàn)了總電量計(jì)量,第三項(xiàng)依照主程序告訴時(shí)段特性把這個(gè)脈沖所代表電量再寫(xiě)到相應(yīng)費(fèi)率時(shí)段中。這條程序?qū)崿F(xiàn)了分時(shí)計(jì)費(fèi)功能。第四項(xiàng)任務(wù)是把這個(gè)脈沖所代表能量再寫(xiě)到“1分鐘功率存貯單元”中。這項(xiàng)工作是為求得1分鐘平均功率和求最大需量做準(zhǔn)備。假設(shè)1分鐘內(nèi)有幾種脈沖計(jì)入“1分鐘平均功率”存貯單元中,那么,一分鐘平均功率P1為同樣,令P2等于第2個(gè)“1分鐘平均功率”,P3等于第3個(gè)“1分鐘平均功率”,等于第j分鐘“1分鐘平均功率”,則······P(1),p(2),......p(j)是滑差時(shí)間為1分鐘需量,其中最大者為這段時(shí)間內(nèi)最大需量。即式中PM為最大需量。滑差時(shí)間為3分鐘,5分鐘,15分鐘時(shí),只是Pj中序號(hào)j有所區(qū)別而已。綜上所述填寫(xiě)“1分鐘平均功率存貯單元”,是中斷程序工作,取走“1分鐘平均功率”,用“1分鐘平均功率”求最大需量是主程序工作。至此,咱們用主程序框圖和中斷數(shù)據(jù)服務(wù)程序框圖闡明了電子式多功能電能表,是如何計(jì)量電能,是如何計(jì)量分時(shí)電能,如何計(jì)算功率,如何求得最大需量?;貞浂喙δ茈娔鼙矶x:由測(cè)量單元和數(shù)據(jù)解決單元構(gòu)成,除計(jì)量有功(無(wú)功)電能外,還具備分時(shí)、測(cè)量需量等兩種以上功能、并能顯示、儲(chǔ)存和數(shù)據(jù)輸出電能表。定義中絕大多數(shù)內(nèi)容都已進(jìn)行了詳細(xì)地簡(jiǎn)介。數(shù)據(jù)輸出問(wèn)題將在第六節(jié)中簡(jiǎn)介。第五節(jié)誤差補(bǔ)償原理本節(jié)僅簡(jiǎn)介電能計(jì)量誤差及其補(bǔ)償辦法。引起誤差因素較多:如溫度、電壓、工屢屢率等外界條件影響;電壓、電流變換線路元器件分散性影響;以及電能計(jì)量辦法等。外界條件影響往往由硬件設(shè)計(jì)解決,有些要加硬件補(bǔ)償電路,如霍爾傳感器對(duì)溫度最敏感,也許需要溫度補(bǔ)償線路。電壓傳感放大線路和電流傳感放大線路引起幅值與相位誤差,是誤差重要來(lái)源。本節(jié)重點(diǎn)分析幅值誤差與相位誤差軟件與硬件補(bǔ)償辦法。1.14軟件補(bǔ)償法一方面請(qǐng)參閱第一節(jié)(圖1-6)單芯片A/D采樣數(shù)值計(jì)算原理電子式多功能電能表,研究PT、CT和A/D前置運(yùn)算放大器引入相位誤差和幅值誤差對(duì)電能表精度有什么影響。,代表沒(méi)有附加誤差時(shí)一種周期之內(nèi)電能計(jì)算公式。其中,代表正弦波周期,、是電流電壓有效值。為相差。假定由PT、CT或A/D采樣引入一種相位誤差狀況,那時(shí)計(jì)算電能值就變成電能表誤差用δ表達(dá),那么式中:——電流、電壓相位差——附加相位差上式闡明電能表誤差不但與關(guān)于,還與附加相位差關(guān)于。普通狀況,既有幅值誤差又有相位誤差時(shí),令式中:——實(shí)際電壓幅值——實(shí)際電流幅值——理論電壓幅值——理論電流幅值令,則a0UI'dbIεΨ0tIP'fcP圖1-24幅值誤差,相位誤差對(duì)瞬時(shí)功率影響圖1-24幅值誤差,相位誤差對(duì)瞬時(shí)功率影響0t幅值與相位影響可從分時(shí)采樣求瞬時(shí)功率圖示中看出:當(dāng)沒(méi)有附加相位差時(shí),式中:——表達(dá)瞬時(shí)功率——表達(dá)理論電壓瞬時(shí)值——表達(dá)理論電流瞬時(shí)值當(dāng)電流有幅值和相位誤差時(shí),瞬時(shí)功率等于式中:——表達(dá)實(shí)際電流值代表了由于幅值誤差和相位誤差引進(jìn)功率誤差。任何一只電能表經(jīng)電壓互感器變換,經(jīng)電流互感器變換,又經(jīng)A/D前置運(yùn)算器放大,由于元器件分散性,A/D采樣所遇到電壓、電流之間存在一種相位誤差和一種乘積幅值誤差。事實(shí)上電能計(jì)量芯片都是按計(jì)算電能。所謂軟件補(bǔ)償辦法就尋找一種、函數(shù)使得按實(shí)際電能計(jì)算公式計(jì)算出乘以近似等于,即為了更簡(jiǎn)要理解軟補(bǔ)償過(guò)程,請(qǐng)看下圖(圖1-25)A/DPT與前置機(jī)放大A/DPT與前置機(jī)放大CT與前置機(jī)放大CT與前置機(jī)放大圖1-25軟件補(bǔ)償示意圖外線電壓、電流是原則正弦波,相位差為。一種周期電能。咱們把叫理論值。由于按計(jì)算出電能是顧客真正消耗電能。但是,PT,CT與A/D前置放大器引入了幅值誤差和相位誤差。使電壓、電流變?yōu)榻?jīng)A/D采樣變?yōu)閿?shù)字量j=1,2,……單片機(jī)運(yùn)用第三節(jié)給出A/D采樣用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算求電能時(shí),一種周期電能用表達(dá),則由于含幅值與相位誤差,因此計(jì)算所得電能也含幅值與相位誤差。前文已經(jīng)把含誤差稱(chēng)為實(shí)際電能.如果在CPU運(yùn)算時(shí)加入一種補(bǔ)償系數(shù),使得即就叫做軟件補(bǔ)償系數(shù)。這種補(bǔ)償辦法被稱(chēng)為軟件補(bǔ)償。1.15硬件補(bǔ)償辦法請(qǐng)參看(圖1-26).U(tj)CPUI(tj)J=1,2,3…,nA/D補(bǔ)償電路U(tj)CPUI(tj)J=1,2,3…,nA/D補(bǔ)償電路PT與前置放大補(bǔ)償電路CT與前置放大補(bǔ)償電路CT與前置放大圖1-26硬件補(bǔ)償示意圖外線電壓通過(guò)PT、CT與前置放大后來(lái),輸出已包括幅值與相位誤差,如果在電壓、電流轉(zhuǎn)換線路中加入模仿補(bǔ)償電路使其輸出恢復(fù)為狀態(tài)。計(jì)算機(jī)取樣后,只需計(jì)算即可。計(jì)算成果是精確。硬件補(bǔ)償電路大體有二種補(bǔ)償辦法:一種運(yùn)用電位器和半可調(diào)電容調(diào)節(jié);第二種運(yùn)用阻容網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)。在測(cè)量電路加可調(diào)元器,也許會(huì)引起誤差漂移,普通以為在計(jì)量電路中,不容許使用可調(diào)元器件,所最佳辦法加阻容網(wǎng)絡(luò)。比較(圖1-25)和(圖1-26)兩個(gè)示意圖懂得,軟件補(bǔ)償在單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行,硬件補(bǔ)償在計(jì)算機(jī)外部進(jìn)行。比較軟硬件補(bǔ)償辦法,軟件補(bǔ)償至少有如下五個(gè)好處:軟件補(bǔ)償省去了補(bǔ)償線路,對(duì)PT、CT和運(yùn)算放大器一致性規(guī)定減少。軟件可以多點(diǎn)補(bǔ)償,能使補(bǔ)償后誤差曲線趨向平直。由于是軟件補(bǔ)償可以用計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)校,把繁瑣調(diào)表工作變成計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)進(jìn)行,提高了精度,節(jié)約了校表時(shí)間。把老式電能表調(diào)試辦法,從不平衡負(fù)載條件下一相一相調(diào)校改為平衡負(fù)載條件下三相一起調(diào)校,在平衡負(fù)載調(diào)?;旧险业揭环N基本值,調(diào)節(jié)基本值可以使誤差曲線平移。第六節(jié)通訊技術(shù)具備通訊功能是電子式多功能電能表一種重要特點(diǎn)。電能表與外界通訊實(shí)質(zhì)上是電能表內(nèi)單片機(jī)與外界通訊。本節(jié)簡(jiǎn)介電子式電能表是如何與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。1.16通訊基本知識(shí)以兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通訊或以一種計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備進(jìn)行通訊為例簡(jiǎn)介通訊基本概念。①串行通訊與并行通訊信息互換方式有兩種:并行通訊——數(shù)據(jù)各位同步傳送;串行通訊——數(shù)據(jù)一位一位順序傳送,如(圖1-27)。圖1-27并行通信與串行通信從圖中可以看到,并行通訊數(shù)據(jù)有多少位就要有多少條傳送線,而串行通訊只要一條傳送線。串行通訊節(jié)約傳送線,特別是當(dāng)位數(shù)諸多,傳播距離很長(zhǎng)時(shí),這個(gè)長(zhǎng)處更突出。但串行通訊速度慢。若并行通訊傳送需要時(shí)間為T(mén),則串行傳送至少為NT(其中N為位數(shù))。電子式多功能電能表與外界通訊都是串行。下面將對(duì)串行通訊進(jìn)一步簡(jiǎn)介。②波特率(Baudrate)CPU要想把自已內(nèi)部數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)流方式串行傳送給外界,必要規(guī)定一種發(fā)送速度,外界要想收到這些串行數(shù)據(jù)也必要按同一速度接受。這個(gè)傳送速度就叫波特率。如CPU以每積1200位二進(jìn)制數(shù)碼發(fā)送速度向外發(fā)送,外界設(shè)備也必要以每秒1200位速度才干把這些二進(jìn)制數(shù)碼接受下來(lái),咱們稱(chēng)其傳送速度為1200波特,每位傳送時(shí)間Td為波特率倒數(shù):波特率是串行通訊重要參數(shù),波特率也是衡量信道頻寬指標(biāo)。③同步傳送與異步傳送假設(shè)計(jì)算機(jī)從傳送開(kāi)始到傳送結(jié)束都以同樣波特率把自己所有數(shù)據(jù)串行傳送給外界,這種傳送方式稱(chēng)為串行同步傳送。串行同步傳送普通用兩條傳送線,一條傳同步信號(hào),一條傳數(shù)據(jù)。圖1-28同步傳送上圖CPU可把10010┅一串?dāng)?shù)

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論