谈电子式与感应式电能表的性能分析及其选用

摘要：本文分析了电子式与感应式电能表的性能，论述了全电子式电能表的特点、类型、功能及其合理选用，介绍了确保电能表计量准确性的要求。

关键词：电子表 机械表 电能表 性能 选用

        0 引言
        经常使用的电能表有两种：一种是感应式机械电能表，它是利用三个不同空间和相位的磁通建立起来的交变移进磁场，在这个磁场的作用下，转盘上产生了感应电流，根据楞次定律，这个感应电流使得转盘总是朝一个方向旋转。转盘的转动经蜗杆传递到计数器，累计转盘的转数，从而达到计量电能的目的。另一种是电子式电能表，它是利用电流和电压作用于固态电子器件而产生瓦时输出量的电能计量仪表。
        1 电子表与机械表的缺点比较
        1.1 机械表存在以下缺点：①使用的制动阻尼磁铁受温度影响较大，高温状态下容易失磁，使得表计走慢，给供电部门造成电能损失；②机械式电能表由于受磁场对称性和发热影响，容易发生潜动即空走；③感应式电能表在轻负荷运行时，往往出现过补偿现象。
        1.2 电子表存在以下缺点：①生产技术有待于进一步提高；②价格较贵；③对外部环境要求较高等。
        2 电子表与机械表的性能比较
        2.1 线性动态范围与计量准确度：由于电子表的采样元件、A/D变换元件、放大电路等的线性好，使得电子表的线性动态范围较大，适应性很强。机械表的线性动态范围小，原因是非线性因素太多，当用电量变化很大时计量精度将受到很大影响。
        2.2 灵敏度：电子表的电子线路本身灵敏度极高，可比机械表高一个数量级，而且可以长时间保持这种高灵敏度。机械表的机械摩擦阻力是原理性的问题目前无法克服，特别是在低转速时，机械摩擦力接近静态摩擦力，数值明显提高，因而计量漏洞将增大，长时间工作后尤其如此。
        2.3 功耗：由于电子表采用的CMOS元件自身功耗很小，例如一只单相电子表的每月功耗约为0.3～0.5kWh，机械表的功耗每月0.8～1kWh。
        2.4 防窃电效果：由于电子线路内部在设计上很容易实现对付各种窃电行为防范措施，因此电子表在防窃电功能上要比机械表强得多。
        2.5 稳定性：电子表总体的稳定性很好，用户在安装前可以实现免调，工作中的调校周期也可以大大延长，从而节省了人工。机械表因采用机械转动方式工作，摩擦力不稳定，因此稳定性与电子表相比显得较差，经运输后准确度就可能超差，在安装之前必须重新调校。
        2.6 精度：电子表电路中的A/D变换器的精度可达2-14以上，因此分辩力和精度很高，可以设计0.5级以上的高精度电能表。机械表由于采用磁路结构非线性失真大，一致性差，因此要采用各种补偿机构，采用补偿机构又降低了稳定性，也不利于生产使用中的调校。
        3 感应式电能表突出的问题
        感应式电能表已有100多年的历史，当前突出的问题是：
        3.1 合格率低，超差严重。
        3.2 偷窃电现象严重：感应式电能表由于电流、电压接线端子外露，很容易采用改接线或倒表手段进行偷窃电，这是包括我国在内的发展中国家普遍存在的严重问题。
        3.3 抄表方式单一落后：感应式电能表采用的是人工登门手工抄表，随着电能表的数量增加，抄表、核算的工作量越来越大。
        4 全电子式电能表的类型及其合理选用
        全电子式电能表是通过对用户供电电压和电流实时采样，采用专用的电能表集成电路，对采样电压和电流信号进行处理并相乘转换成与电能成正比的脉冲输出显示。
        4.1 两种采样方式的全电子式电能表比较 当前电子式电能表对用户用电采样方式主要有两种形式。一种是用互感器采样，另一种为直接采样。采用互感器采样即利用电压互感器和电流互感器分别来采集用户的电压信号和电流信号；直接采样则是用热稳定性高的电阻分压网络来取得电压信号，而用电阻温度系数非常小的锰铜片进行电流直接采样。
        4.2 电子式多费率电能 所谓多费率电能表也称复费率电能表或称之为分时计量电能表。它是根据每天用电的峰、平、谷的实际情况，分时段地进行计量，以作为分时电价结算的依据。
        4.3 电子式电能表的抄表方式 全电子式电能表的抄表方式主要有以下几种：①人工抄表：根据表头显示进行抄表。②手持红外抄表器抄表：手持红外抄表器抄表它是一个带有红外收发的单片机控制系统。③远距离自动抄表系统：所谓远距离自动抄表系统是指管理人员可以坐在远距表的办公室里，应用微机通过专用线、无线、电力线、光纤等做为通道，进行抄表和用电管理。
        4.4 全电子式予付费电能表 所谓网络购电式予付费电能表，用户到供电或物业管理部门去买电，而供电或物业管理部门采用远控或手持售电机，将购电量直接注入到用户的电表内，用户表头可显示出购电数。当显示电量减到一定值时，可发出光