单相全电子电能表技术性能分析

目前河北南部电网城市电网改造工作正在加紧进行，其中一户一表工程涉及到千家万户。在此工作中要新装和更换大量的单相电能表。为了保证计量准确、可靠，维护用户利益，河北省电力公司和各*投入了大量财力和精力来购置和选择满意的表型。河北省电力试验研究所前两年受河北省电力公司委托进行了单相机械式长寿命技术电能表的选型测试，2001年又对单相全电子电能表进行了考察、测试和分析。在2001年河北省电力公司的统一招标中选用了一批单相电子表，标志着单相全电子电能表开始成批量应用于一户一表的工程中。
　　
　　 1以往选用表计的技术原因
　　以前居民单相电能表基本上是862型表，前几年开始主要选用机械式长寿命技术电能表（设计寿命25～30a）。当时单相全电子电能表已经出现，但对于大面积使用争议很大，主要在寿命和可靠性方面。经过调查和试验发现，生产厂在元器件和材料选择、工艺上随意性较大，质量波动明显，另外缺乏实际运行经验，生产也未形成规模，售后服务和投入力量都不足，大面积使用风险较大。而机械式长寿命技术电能表国外已有几十年的实际运行经验，国内引进和消化这项技术后生产的表计经过中国电力科学研究院的长寿命试验，表现不错。zui主要的是全电子表出现故障就可能导致不计电量，故障可能仅因为内部一个元件失效。而机械表出现故障，可能只是计量不准，影响相对较校所以当时在单相全电子电能表不太成熟的情况下，河北省选用了机械式长寿命技术电能表进行推广。
　　 2单相全电子电能表发展简介
　　70年代，国外就开始开发电子式电能表，但由于受当时的电子技术水平制约，全电子电能表首先用于标准表。全电子电能表zui大的优点是准确度高，而机械表很难做到较高的精度。所以标准表很快都采用了全电子电能表。在安装表领域，由于当时电子表可靠性较差，对环境要求较高，价格贵，它的准确度优势无法显现，一直很难和机械表竞争。随着电子技术的迅猛发展，电子器件的性能在80年代有了质的飞跃，国外电子表的生产有了长足的进步。我国90年代初研制出了电子表，随后有厂家开始批量生产。目前国内研制生产集成电路的厂家近十家，品种很多。原先争议较大的可靠性和寿命问题，随着新器件的应用和实际运行经验的积累，也开始得到大家的认可。近两年，单相全电子电能表的器件选择和工艺控制基本成熟，厂家的生产规模和服务能力经过市场的选择也分出了层次，产品的质量和价格达到了合理的水平。另外经过几年的技术准备，也积累了一些成熟的经验，所以这时在河北省推广使用全单相电子电能表，风险降到了zui低。
　　 3单相全电子电能表的原理简介和特点分析
　　单相全电子电能表功能单一。其核心部分是一只计量芯片，配以一些外围器件实现电能计量功能。电流回路为锰铜片电阻，阻值很低；电压回路为固定阻容降压网络；两个回路电流取样、降压所得的小电压信号由计量芯片采集来计量电能。可输出电脉冲用于校验或自动抄表等功能的扩展；驱动计度器显示电能值；还有的芯片有接口与外界通讯。全部元器件只有五、六十个。
　　单相电子表的主要特点为：
　　a.误差稳定，线性好这是机械表*的优点。全单相电子电能表电流回路采用锰铜分流器，无相移、磁饱和等因素制约，因而在测量范围内线性大大优于机械表。误差调整机构采用固定电阻网络，无可动器件，在工艺上采用抗老化措施，使整表误差稳定性很好。
　　b.轻负载特性好表计内的计量芯片动态测量范围很宽，在1000∶1范围内可保证测量精度，这就保证了小负载时的误差特性。
　　c.过载能力强测量范围宽的特点同时还体现在*的过载能力上。由于电流回路使用锰铜电阻，阻值很小，内部电路取的是一个小电压信号，即使外部大电流通过，取样电阻不会产生很大功耗，不会烧表。
　　d.功耗低电子技术的发展使电阻器件的功耗变得很低。电流回路的分流电阻只有几百微欧，可以忽略。电压回路功耗0.5W左右，远小于感应式电能表的1.2W左右，是节能型仪表，对于降低线损很有好处。e.温度特性好由于电流采样所用的锰铜分流器有*的温度特性，所以采样部分的温度影响可忽略不计。在电路中电流和电压输入回路采用相互补偿技术，因此表计整体的温度特性很好。
　　f.防窃电功能强由于电流回路的分流器只有几百微欧，小于一般导线电阻，更小于导线接触电阻，因此在机械表上常用的外部短路方式窃电对电子电能表没什么效果。另外电子电能表采取双向计度原理，通过反接倒转的窃电方式无效。因而在不必外加措施的情况下，表计本身就具有一定的防窃电能力。
　　g.运输安装条件要求低由于电子电能表无转动元件，安装不受位置影响。重量轻、体积小，运输方便。h.便于校验直接输出电脉冲，便于校验和实现自动抄表等功能的扩展。
　　i.可以帮助改变原来的检修、管理流程由于电子电能表不用清洗、调整、维修，故可以根据形势需要，改革现有的检修流程，拿出精力搞好校验和定期抽检，改变原来的轮换方式。
　　 4选表时需考虑的因素
　　 4.1计量芯片
　　单相全电子电能表的主要功能和优势在于计量芯片的质量。前几年我国的生产厂大多采用上海贝岭出产的BL0932或相似的芯片。它是基于模拟乘法器和频率变换原理的*代芯片。1999年以后许多厂家已换用美国AD公司的AD7755系列芯片。它是基于A/D转换原理包含16位A/D转换全数字处理芯片。电能测量精度0.1%，测量范围1000∶1，运行环境温度－40℃～＋85℃，内部考虑了电磁兼容设计，使用后效果良好。
　　4.2电解电容
　　电解电容是影响电子表寿命的zui主要因素。以往的顾虑也大多在此。目前*的电解电容寿命计算公式是工作温度每低10℃寿命增加1倍。选用105℃工作寿命2000h的电容，95℃时寿命为4000h，35～45℃时寿命达14～29a，可以满足目前要求。使用时还可考虑选用产品以提高可靠程度，河北省在招标时提出选用日本RUBYCON（红宝石）公司产品，这也是业内*比较好的厂家。
　　 4.3聚酯电容
　　内部电阻器件的5V电源是采用阻容降压网络提供的，外部电源电压的90％以上要施加在聚酯电容上。现在产品中一般有两种选择：一是耐压400～630V的普通聚酯电容；二是X2级275V电容。X2级电容符合IEC384－14标准，耐压2000V以上不击穿，对于抵抗电源中的尖峰、冲击有好处。但价格稍贵，需要时可以要求使用这种电容以提高可靠性。
　　 4.4计度器
　　计度器是单相全电子电能表的关键器件之一，目前国内单相表的设计采用了保留机械式计度器的方案，防止万一表计失灵丢失电量。计度器的zui大问题是卡字现象，国内目前*较好的是北京科翔和南京申能公司的产品。随着电子技术及生产水平的进一步提高，发展趋势可能是采用液晶显示，数据由内部存储器保存。
　　 5结束语
　　本文介绍了单相全电子电能表的特点和影响其质量的主要器件。但在实际考察时，还要注意选择有实力的厂家。因为单相表的生产对生产厂家的技术能力要求相对较低，生产较容易，所以现在生产厂家众多，鱼龙混杂，因而要考虑生产规模、售后服务及的力量。在招标时提出生产厂家对产品给出10年包换的承诺。如果生产厂家的产品寿命可以达到要求，失效率又低，应该可以承受。这样还可进一步减轻*维护工作量，提高工作效率。