多功能電表原理及基礎知識

1. 電能表原理

三相電能表原理框圖如圖所示：

 

電能表工作時，電壓經電阻的分壓、電流經電流互感器在取樣電阻上取樣后，送入專用電能芯片進行處理，并轉化為數字信號送到CPU進行計算。由于采用 了專用的電能處理芯片，使得電壓電流采樣分辨率大為提高，且有足夠的時間來更加精確的測量電能，從而使電能表的計量準確度有了顯著改善。
圖中CPU用于分時計費和處理各種輸入輸出數據，通過串行接口將專用電能芯片的數據讀出，并根據預先設定的時段完成分時有功電能計量和最大需量計量功能，根據需要顯示各項數據、通過紅外或RS485接口進行通訊傳輸，并完成運行參數的監測，記錄存儲各種數據。
2、多功能表功能介紹
 

 

2.1. 電表型號命名規則

 

如：DTSD99A1-SE 表示三相四線電子式多功能電能表
DDSF99A4    表示單相電子式復費率電能表
DTS99A   表示三相四線電子式電能表（計度器）
2.2. 液晶顯示屏
 

DT(S)D99A2J 系列表，三相有功、無功復費率表系列表液晶

 

2.3. 接線方式

 

2.4.電表符合標準
GB/T 17883-1999《0.2S級和0.5S級靜止式交流有功電度表》
GB/T 17251-2002《1級和2級靜止式交流有功電能表》
GB/T 17882-1999《2級和3級靜止式交流無功電度表》
DL/T 614-1997《多功能電能表》，DL/T 645-1997《多功能表通信規約》
2.5.主要功能：
  計量雙向有功、無功和四象限無功總電量、分時段電量；存儲3（12）個月電量數據。
  計量雙向有功、無功和四象限無功最大總需量、分時段最大需量，存儲3（12）個月最大需量及最大需量發生時間數據。
注：電能量測量四象限的定義
測量平面的豎軸表示電壓相量U（固定在豎軸），瞬時的電流相量用來表示當前電能的輸送，并相對于電壓相量U具有相位角Ф。四象限的示意圖見下圖。
                             輸入有功（+A）
 

 說明：A——有功電能；R——無功電能；RL——感性無功電能；RC——容性無功電能

 具有日歷、星期、計時和閏年自動切換功能，時鐘帶溫度補償功能，在停電情況下仍能對時鐘進行溫度補償。
 

 1年可設置12個時區，有4套時段表供用戶選擇；日時段表24小時內具有可以任意編程的四種費率10個時段。
  用戶可定義單/多套輪顯，手動輪顯和自動輪顯，輪顯內容可設置；
 各種電參數瞬時量的測量（電壓、電流、有無功功率、頻率、功率因數等）;
  電表具有實時凍結和預約凍結功能；
  通訊方式：RS485和紅外通訊；
  停電來電信息：電表記錄累計停電次數和最近N次停電、來電時間；
  正向無功組合方式和反向無功組合方式可設置。
逆相序檢測：當三相電壓發生逆相序時，電表顯示字符Ua、Ub、Uc同時閃爍，可進行聲光報警。
注： 對三相四線電能表，直接接入式的電表逆相序后對計量不影響，但如果是互感器接入式，電壓和相應的電流發生不對應關系，則會產生計量錯誤。對于三相三線電能 表，一般會使用互感器，發生逆相序時，一般計量關系也被破壞，即電壓和相應的電流發生不對應關系，一般將產生計量錯誤。
單相有功功率反向監測：當電表三相有功電能方向不一致時，可進行聲光報警；
電網監測功能：電表能檢測電壓合格、過壓、欠壓、過流、過載事件，記錄電壓合格運行、超上限運行、超下限運行的累計時間，記錄最近電壓不合格發生事件。
 失壓、失流判斷及相應事件記錄功能，能根據設定的判斷條件判斷是否發生失壓、失流，記錄相應的事件信息。
失壓判斷方式：
失壓判斷門限：XXXX—失壓電壓門限，YY．YY—失壓電流門限
判斷條件:
0－不做失壓判斷；
1－不考慮失壓電流門限YY．YY，只要該相電壓＜失壓電壓門限XXXX，就認為該相失壓；
2－當某相電流＞失壓電流門限YY．YY，同時該相電壓＜失壓電壓門限XXXX，就認為該相電壓失壓。
        當電表發生失壓時，對應的字符會不顯示，如A相失壓“Ua”不顯，同理，B,C相失壓時，“Ub”“Uc”不顯示。
失流判斷方式：
失流判斷門限：WW．WW—失流電流門限，ZZ—電流不平衡率。
判斷條件：
0－不做失流判斷；
1－當某相電流＜失流電流門限WW．WW，則認為該相失流。
2－當最大相電流＞失流電流門限WW．WW，若某相電流的不平衡率＞ZZ%時，則認為該相失流。
電流不平衡率（%）=[（最大相電流—某相電流）÷ 最大相電流]×100%
         當電表發生失流時，對應的字符會不顯示，如A相失流“Ia”不顯，同理，B,C相失流時，“Ib”“Ic”不顯示。
  支持按鍵喚醒，喚醒的同時可進行顯示和紅外數據通訊。（可選擇紅外喚醒）。
  支持DL/T645協議修改波特率，廣播設置表地址，密碼修改，廣播校時命令；RS485遠程最大需量清零。
 通訊協議：DL/T645-1997；
  輸出接口：具有光電隔離的有、無功脈沖輸出接口、秒脈沖輸出接口、RS485接口、紅外通訊接口、可編程脈沖輸出口。
  數據安全：電表具有多級密碼，表內數據具有密碼和硬件鎖雙重保護，防止非法用戶修改數據；對于重要數據電表保存編程前和編程后的數據，有效追溯編程的各種事件量；
  電表具有報警功能，用戶可配置多種報警方式。
  編程事件記錄：電表記錄最大需量清零次數、最后一次最大需量清零日期和時間（自動復零除外）；
負荷記錄功能：大容量的多通道負荷記錄功能，可靈活設置，方便用戶負荷監控、測試。
注：什么叫負荷曲線：記錄負荷大小隨時間變化的二維曲線。曲線的橫軸坐標是時間，縱軸是所要記錄的負荷量。
記錄的負荷量一般有：有功或無功的電量值、有功或無功的功率值、電流值等。從而成為有功或無功的電量負荷曲線、有功或無功的功率曲線、電流負荷曲線等。
負荷曲線的時間長短取決于三個因素：儲存器的大小、需要記錄的數據的個數、記錄的時間間隔。
? 電表具有表蓋開啟事件記錄功能（選件）。
3. 多功能表誤差檢定及多功能實驗
基本步驟如下：
  首先將需要校驗的電表掛在校表臺上；（注：禁止將不同電壓規格或電流規格的電表掛在一起進行誤差校驗）。
  根據端鈕蓋上的接線示意圖，將電壓、電流線連接好；同時也將校表脈沖和一些輔助端子連接起來。（如RS485通訊線）；接線完畢后，請檢查每只的表的接線是否正確，這樣可以防止由于接線錯誤造成損壞電表或校表臺的問題。
  然后打開校表臺；通過在電腦上設置相應的參數，如：電表類型（三相四線或三相三線），電表的電壓、電流規格；電表常數，電壓頻率，校表點的誤差方案；
注：當電表常數較大時，建議用戶將校表圈數設置大一些。
 完成了第3部，確認正確無誤后；按開始按鈕就可以開始檢定基本誤差。
  誤差做完后，可做啟動試驗；（啟動時間應符合國家標準）
潛動實驗：給電表加上相應的電壓，不加電流；（實驗結果應符合國家標準）
多功能實驗：由于不同的校表臺廠家，多功能測試軟件的功能略有差異；但是測試原理基本相同；
1）時段投切誤差測試原理：
校 表臺控制軟件首先將根據需要測試的時段表，將電表時段設置好，然后軟件修改電表時間，讓電表進行時段費率切換；同時給電表加上電壓電流，軟件會不斷查詢每 只電表對應費率的電量；若電表正確切換時段后，相應費率的電量會發生變化；如果沒有發生變化，則電表的時段投切不合格；（注：要求校表臺控制軟件發給電表 的各種設置應全部正確）
        2）需量示值誤差測試原理：
校表臺軟件首先對被測試電表進行清零，然后控制軟件在需量測試周期內不斷讀取電表需量數據，和校表臺的標準表的功率進行對比；在需量周期內測試結束后，電表需量示值應符合國家標準要求；

從DL/T614標準上可知，多功能電能表在參比電壓、參比頻率、參比溫度和cosj=1條件下，在0.05Ib～Imax范圍內，需量示值的相對誤差應不大于
      
式中：Pm——在參比電壓下，cosj=1及Ib=Imax時的計算功率；
          Pn——實測功率。
注：此誤差不包括測量單元誤差。

在JJG596－1999（電子式電能表計量檢定規程）中規定在參比電壓、參比頻率、參比溫度和cosj=1條件下，在0.1Ib～Imax范圍內，需量示值的相對誤差應不大于準確度等級（有矛盾）
3)需量周期誤差測試原理：
   校表臺測試電表每個滑差窗口發出的脈沖，根據脈沖算出需量周期誤差。
 電量、需量及時間記錄清零：
用相應的編程軟件進行清零。
4. 現場情況
常見的電網故障：
失 壓：當電壓滿足設定的條件時，就產生失壓；常用的失壓判斷條件有：1）當某相電壓小于設定門限，同時該相的電流也大于設定的門限時，判該相為失壓；2）當 某相電壓小于設定門限，判該相為失壓；斷相是指某相的電壓低于設定的門限，就認為該相斷相。不考慮該相是否有電流；斷相是失壓的一種特殊情況。
當電表對應的相發生失壓時，對應相電壓提示符號，如“Ua”不顯示；
 失 流：當電流滿足設定的條件時，就產生失流；常見的失流條件有：1）當某相電流小于設定的門限時，判該相為失流；2）當滿足最大相電流大于設定的門限，若此 時最小相電流的不平衡率大于設定的門限，則判最小相為失流；若同時中間相的電流的不平衡率也大于設定的門限，則判斷中間相失流。當電表發生失流時，對應相 的電流提示符號，如“Ia”不顯示；
電流不平衡率= [（最大相電流－某相電流）÷最大相電流 ] ×100%
 逆相序：當Ua、 Ub、Uc 三個字符同時閃爍時，表示電表電壓相序是逆相序；對三相四線電能表，直接接入式的電表逆相序后對計量不影響，但如果是互感器接入式，電壓和相應的電流發生 不對應關系，則會產生計量錯誤。對于三相三線電能表，一般會使用互感器，發生逆相序時，一般計量關系也被破壞，及電壓和相應的電流發生不對應關系，一般將 產生計量錯誤。
 三相三線電表的分相功率因數的數值與總功率因數不等，并且相差較大，為什么？答：三相三線電表因為是兩元件法計量，其分相的電壓為線電壓，電流為相電流。參看三相矢量圖。
 當液晶上顯示電池符號時，表示數據備份電池欠壓，需要盡快更換。
 液晶上有報警指示或對應的報警燈亮時，表示電表內出現，逆相序，失壓、失流、電池欠壓、存儲器故障等。
5. 竊電（費）的方式：
 改變電參數
 三相電表的電量應為：W＝（Ua×Ia×CosФa＋Ub×Ib×CosФb＋Uc×Ic×CosФc）×t
上 面公式中的任何一個量與實際的出入，均會影響電表計量的準確。而竊電也往往對上述參數進行改變以達到竊電的目的。使某一相或兩相斷相或失壓使電壓值U減少 或為0可以達到竊電的目的，使某一相或兩相失流或使電流值I減少或為0也可以達到竊電的目的（南充的事件），時間t是任何人不能改變的，而電流與電壓的夾 角不好控制，所以改變電壓和電流參數是竊電的常用方法。
  改變存儲值
     電量計算好后的值將存儲在存儲芯片中，改變電量存儲值是早期的竊電方法，修改一個值時首先需要打開編程的鉛封，其次要知道密碼。這一般較難實現，若能實現將留下修改記錄（編程記錄）。但現在的多功能電表好的電表的電量在出廠后也將修改不了。所以改變存儲值較少。
  修改時段
     電表的時段在出廠時以按用戶的要求進行了設置（四川時段），但電表出廠后仍有修改時段的可能。修改時段不能改變總的電量值，但可以改變電量在各時段的分配，各時段的費率不一，也可以達到竊電費的目的。但修改會留下修改記錄。
 直駁竊電；
     短接電能表的電流線圈；
 脫開電能表的電壓連片（直通表）；
     在電能表外加裝一塊磁鋼使轉盤增加阻尼作用，阻止轉盤轉動，電能表慢轉，達到少計電量即達到竊電的目的（機械表）；
 改變電能表的相線和零線——電能表改變接線后，電氣設備一端接相線另一端接地，使電能表不計量這部分電量，達到竊電的目的；
 私自拆封電能表——對電能表內部的調整裝置進行調慢或到撥電能表計度器，以減少數值達到竊電的目的；
 帶有低壓電流互感器二次短路，一相或兩相短路，三相四線電能表少計1/3或2/3的電量，達到竊電的目的；
 帶低壓電流互感器的電能表更換比原來變比大的電流互感器，保留原來電流互感器的外殼銘牌，從而達到竊電的目的；
 帶低壓電流互感器的電能表在電流互感器的二次側加入反極性的電流使電能表反轉，即用電戶用了電量又被抵消，達到竊電的目的。（不帶止逆的機械表）
 帶低壓穿心式電流互感器的電能表，在穿心式的電流互感器穿孔穿線加入反向電流使電能表某相電流反向，出現單相功率反向；相間電能出現抵消，達到竊電的目的；

 當高壓電能計量裝置電壓互感器二次側裝有熔絲時，容易方便用電戶竊電。

高壓電能表計量裝置電流互感器二次側被短路；

 表內加裝遙控裝置（比較隱蔽，不容易發現）。
6、抄表常見問題
1)現場紅外抄表時出現抄表器抄表反應遲鈍，請查看電表旁邊是否有日光燈或節能燈亮著，這些燈點亮會發出紅外光線，影響紅外抄表，導致抄表困難。
2）抄表時若出現抄出的數據異常，請查看電表顯示數據和抄表器的抄錄數據是否一致；
3）采用群抄方式進行抄表時若出現某只表不能抄收或兩只表的抄錄數據一樣時，請檢查抄表本和表號對應關系是否正確。
4）RS485抄表時出現不能抄表，檢查串口配置是否正確。電表默認波特率為1200，字節校驗方式為偶校驗，數據位為8位,停止位為1位，通訊協議為DL/T645-1997;檢查RS485A,B接線是否正確，有沒有接反。
5)RS485組網通訊時，出現表數量較少時，組網能通訊；較多時不能通訊，此現象是抄表終端的RS485接口和電表不太匹配造成的，建議在終端的RS485接口AB之間接120歐姆的電阻。