第三章電子式電能表及特種電能表ppt課件.ppt

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1、第三章電子式電能表及特種電能表引論：電子式電能表出現(xiàn)于20世紀(jì)60代，由于受到當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，電子式電能表的價(jià)格很高，僅供標(biāo)準(zhǔn)表用。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，80年代出現(xiàn)了應(yīng)用微處理機(jī)的電能表，不僅用于標(biāo)準(zhǔn)表，且廣泛應(yīng)用于安裝式電能表。電子電能表因準(zhǔn)確度高、體積小、重量輕、功能多，且性?xún)r(jià)比高，前景十分廣闊。本章主要內(nèi)容第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理第二節(jié)脈沖電能表和最大需量電能表第三節(jié)預(yù)付費(fèi)電能表和分時(shí)計(jì)量電能表第四節(jié)多功能電子式電能表第五節(jié)電子式電能表的誤差特性及調(diào)整第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理一、電子式電能表工作原理電子式電能表可分為機(jī)電式式電能表和全電

2、子式電能表，本章主要講述全電子式電能表。電能計(jì)算的基本表達(dá)式為：電子式電能表通過(guò)將功率轉(zhuǎn)換為脈沖功率輸出，從而實(shí)現(xiàn)功率在時(shí)間上的累計(jì)，完成電能的計(jì)量。該脈沖稱(chēng)為電能計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)脈沖fH(或fL),其頻率正比于負(fù)荷功率。第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理二、電子式電能表組成輸入級(jí)直流電源P/f變換器計(jì)數(shù)顯示控制電路乘法器第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理1、輸入級(jí)電子式電能表中必須有電壓和電流輸入電路。其作用：一方面將被測(cè)信號(hào)按照一定比例轉(zhuǎn)換成電子電路能處理的低電壓和小電流輸入到乘法器中，另一方面使乘法器和電網(wǎng)隔離，減小干擾。變換方法：（1）精密電阻輸入變換電路（錳銅片分流器、分壓器）

3、。（2）電壓互感器、電流互感器輸入電路（主要用于存在線(xiàn)電壓、多量程電能表中）。第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理2、乘法器作為輸出功率的器件，作用是實(shí)現(xiàn)被測(cè)電壓和電流的乘積。乘法器模擬乘法器數(shù)字乘法器時(shí)分割乘法器霍爾乘法器硬件乘法器（由移位寄存器和加法器組成）軟件乘法器（利用乘法指令實(shí)現(xiàn)）第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理時(shí)分割乘法器基本思想是通過(guò)采樣方法將處理信號(hào)離散化，m為單位周期內(nèi)電流電壓采樣次數(shù)，基本計(jì)算公式為：負(fù)載在一個(gè)周期內(nèi)消耗的電能近似等于m個(gè)電壓、電流相乘再求和。m取值越大，上述近似計(jì)算產(chǎn)生的誤差越小。由此，時(shí)分割乘法器的基本思想有兩個(gè)，即分割和相乘。時(shí)分割乘法器

4、電流型：被測(cè)電壓、電流以及功率都以電流形式表示電壓型：由于尖峰電壓干擾，現(xiàn)在基本不用第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理（a）原理電路（b）電路工作波形調(diào)寬調(diào)幅第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理(2)霍爾乘法器UH=KHIBKH為霍爾元件的靈敏度，UH為霍爾電動(dòng)勢(shì)。由被測(cè)電壓u產(chǎn)生磁場(chǎng)，被測(cè)電流i通過(guò)霍爾元件，則霍爾電動(dòng)勢(shì)就能反映被測(cè)電壓、電流的相乘積。霍爾乘法器是一個(gè)四象限乘法器，其相乘精度甚佳，可達(dá)0.3%左右。工作頻率在10kHz以?xún)?nèi)。優(yōu)點(diǎn)：頻率響應(yīng)寬，準(zhǔn)確度能長(zhǎng)期保證；抗干擾能力強(qiáng)；可以不需要電流互感器，不存在互感器引入的誤差。缺點(diǎn)：工藝復(fù)雜，準(zhǔn)確度也不容易達(dá)到很高。第一節(jié)

5、電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理(3)數(shù)字乘法器數(shù)字乘法器是將數(shù)字量相乘，首先將被測(cè)電壓、電流的模擬量變?yōu)閿?shù)字量，然后相乘。采用硬件乘法電路：由移位寄存器、加法器和時(shí)序控制電路組成運(yùn)算速度高，但需提供硬件電路。采用軟件乘法器：利用計(jì)算機(jī)的乘法指令實(shí)現(xiàn)數(shù)字量相乘，這實(shí)際是利用一系列的累加和移位完成運(yùn)算的。運(yùn)算速度較慢，但可節(jié)約硬件。第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理3、P/f變換器P/f變換器是把乘法器輸出的代表有功功率的信號(hào)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)脈沖，并且用脈沖頻率的高低來(lái)代表功率大小的電路。它和計(jì)數(shù)器一起實(shí)現(xiàn)電能測(cè)量中的積分運(yùn)算。4、計(jì)數(shù)、顯示、控制電路(1)計(jì)數(shù)器對(duì)P/f變換器的輸出脈沖計(jì)數(shù)，

6、累計(jì)電能，從而完成積分運(yùn)算；(2)顯示器顯示電能表所測(cè)量的電能，有字輪計(jì)度器、液晶顯示器和發(fā)光二極管顯示器幾種類(lèi)型；(3)控制電路用于實(shí)現(xiàn)電子式電能表的各種功能。第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理5、直流電源(1)作用：為各部分電子電路的工作提供合適的直流電壓。(2)結(jié)構(gòu)：由降壓電路、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等幾部分組成。第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理三、電能計(jì)量模塊1、電能計(jì)量模塊特點(diǎn)(1)專(zhuān)用電能計(jì)量模塊不僅集成了乘法器、P/f變換電路，還包含相位調(diào)整電路、電源監(jiān)測(cè)電路、接口電路等其它電路。(2)采用這些模塊只需配以少量的外圍電路就能制造出滿(mǎn)足各種需要的電子式電能表。

7、第一節(jié)電子式電能表的結(jié)構(gòu)和原理2、電能計(jì)量模塊分類(lèi)(1)電子式電能表的核心計(jì)量芯片按工作原理可分為：數(shù)字式計(jì)量芯片。采用DSP技術(shù)、以數(shù)字乘法器為核心。它運(yùn)用高準(zhǔn)確度的、快速A/D轉(zhuǎn)換器，可編程增益控制等最新技術(shù)。模擬計(jì)量芯片。以模擬乘法器為核心。(2)這兩種芯片的基本工作原理有根本的不同：數(shù)字式芯片在計(jì)量準(zhǔn)確度、線(xiàn)性度、穩(wěn)定性、抗干擾、溫度漂移和時(shí)間漂移等方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于模擬式芯片。第二節(jié)脈沖電能表和最大需量電能表一、脈沖電能表1、脈沖電能表基本結(jié)構(gòu)脈沖電能表是一種將電能參數(shù)轉(zhuǎn)換為脈沖輸出的表計(jì)。將感應(yīng)式電能表轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為脈