电表基础知识培训手册

1、 密 级 版 本 1.0 分发号 电能表基础知识培训手册总 编：日期：副总编：日期：副总编：日期： 批准： 生效日期： 目录一电能表的分类31、机械式电能表32、电子式电能表33、电子式电能表相对机械表的优点34、电子式电能表分类4二电能表的介绍51、表型的分类：52、电能表的命名规则：53、规格型号对照表6三、发电、输电、配电与电能表的适用场合81、发电82、输电83、配电84、电能计量装置的分类及电能表的适用场合8四、电子式电能表的常规知识101、电能表面板上常见的符号及内容102、电能表的一般组成11五、电子式电能表的行业标准121、标准的分类122、硬件设计、制造、检验标准12六、电子

2、式电能表常见名词131行业术语132电能表有关的名词14七、电能表生产流程图17八、常用IC的特点简要介绍181、计量芯片ADE7755182、计量芯片RN8209南京日新科技有限公司193、载波芯片青岛东软载波科技股份有限公司204、载波芯片青岛鼎信通讯有限公司205、载波芯片-北京福星晓程电子科技股份有限公司206、载波芯片-弥亚微电子（上海）有限公司217、远程载波介绍218、电力中RS485总线传输与电力载波传输的区别22一电能表的分类从原理上区分共有3类表计1、机械式电能表机械式电能表是根据电磁感应的原理制造而成，当电压线圈接入电源电压，电流线路通过负载电流，两线圈产生的磁通可使铝转

3、盘上出现涡流，涡流与磁通相互作用形成转动力矩而使转盘转动。 2、电子式电能表电子式电能表是将电压电流施加在固态的电子器件上，通过电子器件或专用集成电路输出与瓦时成比例的脉冲的仪表，故电子式电能表又称静止式电能表，其是相对于机械表而言的。 3、电子式电能表相对机械表的优点1）精度高，误差线性好；2）体积小，重量轻；3）长期工作不需要调校，4）功能上可以方便扩展其他功能，如多费率、预付费、防窃电、多功能、集中抄表等。5）性价比高、受原材料影响小等等。4、电子式电能表分类高压表：测量高压端电能的电能表。如357.7/100V和3100V表，其测量的是110KV侧或220KV侧及以上电压等级侧的电能，

4、一般其实际电能都要用电表上显示的电能乘上相应的电压电流变比才可得到；低压表：测量低压端电能的电能表。如220V，3220/380V表；3220/380V中220表示相电压，380V表示线电压，线电压是相电压的根号3倍，3表示三相，三相交流线路中规定一般用黄、绿、红三色导线分别表示A、B、C三相，中线用淡蓝色或黑色表示。互感式表：外部被测量电压或者电流是经过互感之后再接入到电表，其电能是通过乘以一定的变比（倍率）计算出来的称为互感式电能表；从端子上区分，只要电压和电流是分开接入表内的都是互感式的表。互感式表分电压电流互感和电流互感两种，该种表一般都是要外接互感器的，其额定电压电流表示符号一般都用

5、Un，In表示，如：3100V 1.5(6)A 357.7/100 1.5(6)A均是电压电流互感表，而3220/380V 1.5(6)A一般都是电流互感式的表。一般来说，高压表都是互感式的电能表。直通式表：外部被测量电压电流不经过互感器，直接接入到电表内的称为直接接入式电能表，其测量出来的电能反映的是用户的实际电能；从端子上区分，只要电压和电流是并在一起接入表内的都是直通式的表。如：3220/380V 规格的 5(20)A 10(40)A 20(80)A等，同时，目前我公司设计的所有单相表都是直接接入式表。二电能表的介绍1、表型的分类： 单相电子式电能表 DDS XXXX 单相电子式复费率电

6、能表 DDSF XXXX单相表 单相电子式预付费电能表 DDSY XXXX 单相电子式多功能电能表 DDSD XXXX 单相电子式载波电能表 DDSI XXXX 单相费控智能电能表(RS485) DDZY XXXX 单相费控智能电能表(载波) DDZY XXXX -Z电子电能表有功表 DTS/DSS XXXX 无功表 DXS XXXX 电子式三相电能表 载波表 DTSI XXXX 有无功表 DT(X)S/DS(X)S XXXX三相表 电子式三相复费率电能表 DTSF/DSSF XXXX 电子式三相预付费电能表 DTSY/DSSY XXXX 电子式三相多功能电能表 DTSD/DSSD XXXX三

7、相费控智能电能表 DTZY/DSZY XXXX2、电能表的命名规则： D D S Y XXXXS 三相三线T 三相四线F 复费率D 多功能电能表单相电子式预付费注册号X 无功注：前4位字母按照国家规定命名，注册号是每个厂家向国家电工仪器仪表委员会申请到的产品型号号码，一个厂家可申请多个号码，但申请之后不允许在被其他厂家所用，因此，通过看注册号可以确定该表是属于哪个厂家生产的表。三、发电、输电、配电与电能表的适用场合1、发电 目前世界各地使用的发电方式主要有：水利发电、火力发电、核能发电等，发电的原理都是利用法拉第发现的发电原理，发电厂发出的三相电一般有6.3，10.5，15.7KV等几种电压。

8、2、输电 由于发电厂发出的电要传输到几十甚至几千公里以外的地区，在输送电的时候，一般都是将电压升高到110KV以上的电压，如220kV为高压输电电压，330kV、500kV为超高压输电电压，这是因为在UI的乘积一定时，提高电压U就相当于减小了电流I，则发电厂发出的电在线路上的损耗（I2Rt）则较小。3、配电 所谓配电网是指110kV及110kV以下电压等级的电网。通常把110kV、35kV级称为高压，10kV级称为中压，0.4kV级称为低压。4、电能计量装置的分类及电能表的适用场合 运行中的电能计量装置按其所计量电能量的多少和计量对象的重要程度分五类（、III、）进行管理。1）类电能计量装置月

9、平均用电量500万kWh及以上或变压器容量为10000kVA及以上的高压计费用户、200MW及以上发电机、发电企业上网电量、电网经营企业之间的电量交换点、省级电网经营企业与其供电企业的供电关口计量点的电能计量装置。电压互感器二次电压：57.7V ，电流互感器二次电流：1A/5A。使用电表类型：电子式三相四线多功能电能表。规格： 357.7/100V, 30.3(1.2)A/1.5(6)A（高供高计），准确度等级：有功0.2S/0.5S级，无功1.0级或2.0级。一般的为110KV，220KV及以上线路。2） 类电能计量装置月平均用电量100万kWh及以上或变压器容量为2000kVA及以上的高压

10、计费用户、100MW及以上发电机、供电企业之间的电量交换点的电能计量装置。电压互感器二次电压：57.7 V,100V ，电流互感器二次电流：1A/5A。使用电表类型：电子式三相四/三线多功能电能表。规格：三相四线表:357.7/100V, 30.3(1.2)A/1.5(6)A （高供高计），三相三线表:3100V, 31.5(6)A（高供高计）准确度等级：有功0.5S/1.0级，无功1.0级或2.0级。一般的为110KV或35KV线路。3） 类电能计量装置月平均用电量10万kWh及以上或变压器容量为315kVA及以上的计费用户、100MWW以下发电机、发电企业厂 （站）用电量、供电企业内部用于

11、承包考核的计量点、考核有功电量平衡的110kV及以上的送电线路电能计量装置。电压互感器二次电压：100V、220/380V，电流互感器二次电流：5A。使用电表类型：电子式三相四/三线多功能电能表。规格：三相四线表:3220/380V, 31.5(6)A（高供低计） ，三相三线表:3100V, 31.5(6)A（高供高计）准确度等级：有功0.5S/1.0级，无功2.0级。一般的为35KV或10KV线路。4） IV类电能计量装置负荷容量为315kVA以下的计费用户、发供电企业内部经济技术指标分析、考核用的电能计量装置。电流互感器二次电流：5A。使用电表类型：电子式三相四/三线多功能电能表和普通三相

12、电能表。规格：三相四线表:3220/380V, 31.5(6)A（高供低计）3220/380V 31.5(6)A/5(20)A/10(40)A/15(60)A ，准确度等级：有功1.0级，无功2.0级。一般为0.4KV左右的配电。5） V类电能计量装置 单相供电的电力用户计费用电能计量装置。对于执行分时电价的电力客户，配置电子式多费率电能表，对于不执行分时电价的电力客户,配置电子式普通电能表。 规格：电子式单相普通电能表：220V, 5(20)A/10(40)A/15(60)A电子式单相多费率电能表：220V, 10(40)A/15(60)A电子式三相普通电能表：3220/380V ，35(2

13、0)A/10(40)A/15(60)A电子式三相多费率电能表：3220/380V，310(40)A/15(60)A准确度等级：有功2.0级（技术要求执行1.0级）。一般为普通居民用电线路。名词解释：高供低计高供高计 均是供给用户的电力是高压，比如10kV一般指专变用户。高供低计即由高压供电到用户，它的电能计量装置安装在用户电力变压器的低压侧，实行的低压计量，这种计量方式的特点是电力变压器的损耗在计量装置的前面，未包含在计量数据内。而高供高计 即由高压供电到用户，它的电能计量装置安装在用户电力变压器的高压侧，实行的高压计量，这种计量方式的特点是电力变压器的损耗在计量装置的后面,已包含在计量数据内

14、。四、电子式电能表的常规知识1、电能表面板上常见的符号及内容表示单相二线 表示三相四线 表示三相三线 表示II类绝缘 2、电能表的一般组成a) 机械部分（结构件）1）、输入部分，如接线端子2）、输入保护部分，端（子）盖3）、表壳部分，包括上盖，底座4）、连接部分，包括各种连接件，如螺钉、垫片等电表接线图（电源进出和功能端子）b) 功能部分（模块）1）、输出部分，如电能指示（发光二极管）、测试脉冲输出/远动脉冲输出、RS485接口输出/RS232接口输出、时钟输出等2）、显示部分，如计度器显示、LED (light-emitting diode)显示、LCD （Liquid Crystal Di

15、splay）显示3）、测量器件，如ADE7755、ATT7026芯片等4）、电压回路，如电压互感器，电阻分压等组成的回路。5）、电流回路，如电流互感器、锰铜片等组成的回路。6)、电源及其管理电路7）、其他辅助电路五、电子式电能表的行业标准1、标准的分类国家标准/推荐 GB/T计量检定规程 JJG电力部标准/推荐 DL/TIEC （Internationa Electrotechnical Commission国际电工委员会）2、硬件设计、制造、检验标准序号新标准实施日期备注1GB/T17215.321-2008交流电测量设备 特殊要求 第21部分：静止式有功电能表（1级和2级）2009.1.1

16、2GB/T17215.322-2008交流电测量设备 特殊要求 第22部分：静止式有功电能表（0.2S级和0.5S级）2009.1.13GB/T17215.323-2008交流电测量设备 特殊要求 第23部分：静止式无功电能表（2级和3级）2009.1.14GB/T17215.311-2008交流电测量设备 特殊要求 第11部分：机电式有功电能表（0.5、1和2级2009.1.15GB/T17215.301-2007多功能电能表 特殊要求2007.12.16GB/T17215.211-2006交流电测量设备 通用要求、试验和试验条件 第11部分：测量设备2006.10.17GB/T17215.

17、421-2008交流测量 费率和负荷控制 第21部分：时间开关的特殊要求2009.3.18GB/Z21192-2007电能表外形和安装尺寸2007.11.14指导文件9DL/T614-2007多功能电能表2008.6.110DL/T645 -2007多功能表电能表通信协议2008.6.111JJG596-1999电子式电能表检定规程1999.10.21六、电子式电能表常见名词1行业术语1.1、参比电压Un 如：（220V）确定仪表有关特性的电压值，即在该电压下仪表长期工作不受损坏。1.2、基本电流Ib、额定电流In、最大电流Imax Ib是直接接入式电能表的基本电流，In是互感式电能表的额定电

18、流，Imax是仪表工作的最大电流。如：5(20)A、5(40)A、5(50)A、5(60)A，电流倍数不同。1.3、百分数误差（相对误差）误差（）：百分数误差=仪表记录的电能-真值电能（标准表）/标准表100，即相对误差。根据它可确定仪表的误差精度等级。1.4、精度等级即仪表在参比条件下，在0.1Ib-Imax之间或0.05InImax之间的全部电流点上功率因数为1时允许的百分误差极限的数字。常用有功电能表有0.5S、1.0、2.0三个准确度等级。0.5S级电能表允许误差在0.5%以内；1.0级电能表允许误差在1%以内；2.0级电能表允许误差在2%以内。S表示电能表在设计、检定、使用中的负载电

19、流范围更宽，即要求负载电流为1%InImax时，电能表都能符合其准确度等级规定；而不S则表示负载电流要求为5%InImax。1.5、常数表示电表走一度电量而输出测试脉冲的个数,如1600imp/kWh表示，电表电能脉冲指示灯闪1600次，电表将记录1kWh电量。2电能表有关的名词2.1、负载：一般指用电设备，如电视、电炉等。2.2、计度器/LED/LCD：显示电量或其他相关信息。2.3、测试脉冲：用来检测电表精度的输出脉冲，其采用的是等宽脉冲输出方式，占空比1/1。2.4、起动电能表在通入规定的启动电流值后，电表应能进行连续电能记录。表1 电子式有功电能表允许的启动电流值等级0.2S0.5S1

20、2启动电流0.001In0.001In0.004Ib(0.002In)0.005Ib(0.003In)电子式电能表应满足初始启动，当额定电压施加到端子后，电能表应在5秒内进入工作状态。试验方法：电子式电能表在额定电压Un，功率因数1，频率50Hz条件下，电表通入规定的启动电流值后，应能进行连续电能记录并且在TQ时间内电表应能输出一个脉冲信号。TQ=（10003600/60）/（CPQ） （TQ单位：分钟）C电表脉冲常数（imp/KWh）PQ电表启动功率（单位：W） P= UI以电流5A 常数1600imp/KWh为例TQ=（10003600/60）/（16002200.0045）=60000/

21、7040=8.5分钟注：试验时，精密电源的电流档位应处于最小电流量程位置，测试时间TQ应为两脉冲之间隔时间。在额定电压加到端子后，观察电表在5秒内是否进入工作状态。2.5、潜动2.5.1当电子式电能表的电流线路中无电流，而加于电压线路的电压为额定值的115%时，其测试输出端应不产生多于一个的脉冲输出。2.5.2试验方法：对于1级和2级电子式有功电能表，潜动实验的最短时间t计算如下：等级分类各准确度等级电能表t（单位：分钟）备注有功表1t=1.1（600106）/（kmUnImax）K电表常数（imp/kWh）m电流测量元件数即电流通道数Un参比电压（单位：V）Imax最大电流（单位：A）2t=

22、1.1（480106）/（kmUnImax）0.2S0.5St=1.120（601000/kPQ）K电表常数（imp/kWh）PQ电表启动功率（单位：W）当施加电压而电流线路无电流时，仪表的测试输出不应产生于多于一个的脉冲。它反映的是电能表在无用电设备运行时，电能表是否有误走电量的现象发生。潜动时间参照各精度等级的标准，一般0.5S表的潜动时间为起动时间的20倍。2.6、表号：出厂时对电表的编号，也可将其设入电表。2.7、红外通讯：红外通讯利用的是红外光进行数据传输的一种方式，由于光是一种电磁波，它的波长区间从几个纳米（1nm=10-9m）到1毫米（mm）左右。人眼可见的只是其中一部分，我们称

23、其为可见光，可见光的波长范围为380nm780nm，可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光，波长比紫光短的称为紫外光，波长比红外光长的称为红外光。采用红外光进行数据交换的通讯方式为红外通讯，国标规定的红外光波长在900nm-1000nm之间，采用调制型双向红外接口，载波频率38KHz；红外通讯包含红外接收和红外发射；2.8、工频耐压：电能表在室温和空气相对温度不大于80%的条件下，电压端子、电流端子和参比电压大于40V的辅助线路端子对机壳和机壳外可触及的金属部位之间，应能承受频率为50Hz实际正弦波交流电压2KV（有效值）历时1min的试验。2.9、尖、峰、平、谷时段：电力系统日负

24、荷曲线中最突出的时段称为尖时段，高峰负荷对应的时段称为峰时段，低谷负荷对应的时段称为谷时段，尖、峰、谷时段外对应的时段称为平时段。七、电能表生产流程图八、常用IC的特点简要介绍1、计量芯片ADE7755ADE7755电能处理芯片是单相表的核心元件，其技术性能指标直接影响电能表的质量和性能，与其它电能处理芯片相比较，主要有以下特点：l 一种高准确度电能测量集成电路，其技术指标超过了IEC1036规定的准确度要求。在500:1的动态范围内误差小于0.1%。l 在ADC和基准源中使用模拟电路，所有其它信号处理（如相乘和滤波）都使用数字电路，这使ADE7755在恶劣的环境条件下仍能保持极高的准确度和长

25、期稳定性。l 可以直接以低频输出脉冲驱动计度器，简化了驱动电路的设计，提高可靠性。l 内部包含一个对AVDD电源引脚的监控电路，在AVDD上升到4V之前，ADE7755一直保持在复位状态。当AVDD降到4V以下，ADE7755被复位，此时F1、F2和CF都没有输出。这就保证在电压冲击和上、下电情况时输出的准确性。l 内部设有空载阈值和启动电流特性，具有防潜动功能，ADE7755设定了一个最小输出频率，当负载产生的频率低于这个最小频率时，F1、F2和CF都没有输出。保证了防潜动逻辑的实现。l 内部集成基准电压2.5V8%，可为AD转换提供比较基准，其温度系数典型值30ppm/。l 使得信号采样回

26、路的设计简化，可以使用简单的阻容网络完成滤波。2、计量芯片RN8209南京日新科技有限公司l 能够测量有功功率、无功功率、有功能量、无功能量，并能同时提供两路独立的有功功率和有效值、电压有效值、线频率、过零中断等，可以实现灵活的防窃电方案。l 支持全数字的增益、相位和offset 校正。有功、无功电能脉冲分别从PF、QF 管脚输出。l 提供两个串行接口SPI 和RSIO，方便与外部MCU 之间进行通信。其中RSIO 为锐能微专有的单线通讯接口，可以使用一根数据线实现双向通讯。l 内部的电源监控电路可以保证上电和断电时芯片的可靠工作。l 提供了丰富的校正手段实现软件校表，经过校正的仪表，有功和无

27、功精度均可达到0.5S级。3、载波芯片青岛东软载波科技股份有限公司ES16-III系列芯片是专门应用于电力线通信介质的扩频通信和数据处理芯片。其核心技术采用了软件无线电的设计和开发方案，在信号的捕获、跟踪、和信号相关处理上，嵌入了模式识别、模糊控制和现代数字信号处理技术，其通信能力和可靠性达到了广泛实际应用的程度。ES16-III芯片实现了基于电力线通信网络的电子终端设备之间可靠的数据交换、可靠的电能脉冲处理和对终端设备的控制能力。ES16-III系列芯片的应用主要集中在自动读表领域，为电力行业或其它公共事业部门提供了一种最佳的AMR的解决方案。第三代载波通信芯片是专门为电力线介质作为通信信道

28、而设计的扩频通信芯片。该芯片具有通信可靠性高、高效帧中继转发策略、信号强度指示、相位检测以及完善的网络数据通信协议集，并且具有低成本、低功耗、外围器件少等特点。第三代载波通讯芯片共包括PLCI36-（表计芯片）、PLCI36M-（采集器芯片）、PLCI38-（抄控器、集中器芯片）。国网系列载波芯片是专门根据国网标准协议而设计。共三种PLCI36G-E、PLCI36-E、PLCI36M-E，其接口通信波特率分别为：2400bps、1200bps、9600bps载波中心频率：270kHz4、载波芯片青岛鼎信通讯有限公司l TCC081C载波通道芯片是低压电力线载波通信芯片。l 芯片实现了基于电力线

29、通信网络的电子终端设备之间可靠的数据交换，具备通信中继能力，可自动实现载波节点侦听、主动上报等网络功能。l 芯片的应用主要集中在自动读表领域，为电力行业或其它公共事业部门提供了一种优秀的自动抄表系统解决方案。l 芯片进行鼎信规约的电力载波信号和标准 DL/T645-1997/2007 协议的串口信号之间的转换，支持数据透明传输模式；串口可以连接电表节点和电量显示模块，完成物理层、数据链路层、网络层、传输层四层网络功能l 支持串口通信速率1200bps、2400bps、4800bps、9600bps载波中心频率：421.1kHz5、载波芯片-北京福星晓程电子科技股份有限公司福星晓程推出载波ASI

30、C芯片，其集成度比东软的要高，在国内的份额同东软差不多。 其产品PL3105 采用的是PSK调制直序扩频方式，载波频率为120K，码元速率500bps，伪码为15的M序列。它内部集成了2 路16 位的A/D，LED/LCD 显示控制模块，3 个定时器，2 个多功能串口。由于PL3105采用数字解调、解扩，抗干扰性能好于东软，在实际使用中物理层的通信距离较好。但其载波芯片实质是一个带载波MODEM的单片机，只有物理层，链路层、应用层需要各厂家自己开发，加大了开发难度和开发周期；同时由于各厂家的链路层协议不尽相同，出现了同是采用福星晓程芯片也未必能互联互通的尴尬局面。另外其推出的中继算法不太实用也

31、限制了其的发展。6、载波芯片-弥亚微电子（上海）有限公司弥亚微电子的Mi200E是国内目前唯一一款既满足国内市场需求，又符合国际标准的高性能载波通信芯片。 Mi200E采用了直接序列扩频、数字信号处理、数字功率放大等新技术，该电路应用在电力线通信方面具有较强的抗干扰及抗衰减性能。MI200E是内部集成了扩频解扩、调制解调、输入信号整形放大、数字功率放大器、市电检测、高性能带通滤波器、数模转换接口以及与单片机（MCU）串口通信等功能。同时为上层网络协议提供载波侦听和有效帧指示信号。 Mi200E具备可变扩频增益，提供 200、400、800和1600bps四种不同的通信速率，满足现场的各种需求；三种可选的载波频率；低功耗设计,最大发射功耗仅为0.4W；Mi200E符合 EN50065-1以及IEC61000-3-8 标准所规定的低压电力线载波通信信号频段以及EMI的要求。载波频率：57.6kHz，76.8kHz，115.2kHz 可选7、远