第三章电子式电能表及特种电能表ppt课件.ppt

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1、第三章电子式电能表及特种电能表引论：电子式电能表出现于20世纪60代，由于受到当时技术水平的限制，电子式电能表的价格很高，仅供标准表用。随着微电子技术和计算机技术的发展，80年代出现了应用微处理机的电能表，不仅用于标准表，且广泛应用于安装式电能表。电子电能表因准确度高、体积小、重量轻、功能多，且性价比高，前景十分广阔。本章主要内容第一节电子式电能表的结构和原理第二节脉冲电能表和最大需量电能表第三节预付费电能表和分时计量电能表第四节多功能电子式电能表第五节电子式电能表的误差特性及调整第一节电子式电能表的结构和原理一、电子式电能表工作原理电子式电能表可分为机电式式电能表和全电

2、子式电能表，本章主要讲述全电子式电能表。电能计算的基本表达式为：电子式电能表通过将功率转换为脉冲功率输出，从而实现功率在时间上的累计，完成电能的计量。该脉冲称为电能计量标准脉冲fH(或fL),其频率正比于负荷功率。第一节电子式电能表的结构和原理二、电子式电能表组成输入级直流电源P/f变换器计数显示控制电路乘法器第一节电子式电能表的结构和原理1、输入级电子式电能表中必须有电压和电流输入电路。其作用：一方面将被测信号按照一定比例转换成电子电路能处理的低电压和小电流输入到乘法器中，另一方面使乘法器和电网隔离，减小干扰。变换方法：（1）精密电阻输入变换电路（锰铜片分流器、分压器）

3、。（2）电压互感器、电流互感器输入电路（主要用于存在线电压、多量程电能表中）。第一节电子式电能表的结构和原理2、乘法器作为输出功率的器件，作用是实现被测电压和电流的乘积。乘法器模拟乘法器数字乘法器时分割乘法器霍尔乘法器硬件乘法器（由移位寄存器和加法器组成）软件乘法器（利用乘法指令实现）第一节电子式电能表的结构和原理时分割乘法器基本思想是通过采样方法将处理信号离散化，m为单位周期内电流电压采样次数，基本计算公式为：负载在一个周期内消耗的电能近似等于m个电压、电流相乘再求和。m取值越大，上述近似计算产生的误差越小。由此，时分割乘法器的基本思想有两个，即分割和相乘。时分割乘法器

4、电流型：被测电压、电流以及功率都以电流形式表示电压型：由于尖峰电压干扰，现在基本不用第一节电子式电能表的结构和原理（a）原理电路（b）电路工作波形调宽调幅第一节电子式电能表的结构和原理(2)霍尔乘法器UH=KHIBKH为霍尔元件的灵敏度，UH为霍尔电动势。由被测电压u产生磁场，被测电流i通过霍尔元件，则霍尔电动势就能反映被测电压、电流的相乘积。霍尔乘法器是一个四象限乘法器，其相乘精度甚佳，可达0.3%左右。工作频率在10kHz以内。优点：频率响应宽，准确度能长期保证；抗干扰能力强；可以不需要电流互感器，不存在互感器引入的误差。缺点：工艺复杂，准确度也不容易达到很高。第一节

5、电子式电能表的结构和原理(3)数字乘法器数字乘法器是将数字量相乘，首先将被测电压、电流的模拟量变为数字量，然后相乘。采用硬件乘法电路：由移位寄存器、加法器和时序控制电路组成运算速度高，但需提供硬件电路。采用软件乘法器：利用计算机的乘法指令实现数字量相乘，这实际是利用一系列的累加和移位完成运算的。运算速度较慢，但可节约硬件。第一节电子式电能表的结构和原理3、P/f变换器P/f变换器是把乘法器输出的代表有功功率的信号变为标准脉冲，并且用脉冲频率的高低来代表功率大小的电路。它和计数器一起实现电能测量中的积分运算。4、计数、显示、控制电路(1)计数器对P/f变换器的输出脉冲计数，

6、累计电能，从而完成积分运算；(2)显示器显示电能表所测量的电能，有字轮计度器、液晶显示器和发光二极管显示器几种类型；(3)控制电路用于实现电子式电能表的各种功能。第一节电子式电能表的结构和原理5、直流电源(1)作用：为各部分电子电路的工作提供合适的直流电压。(2)结构：由降压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路等几部分组成。第一节电子式电能表的结构和原理三、电能计量模块1、电能计量模块特点(1)专用电能计量模块不仅集成了乘法器、P/f变换电路，还包含相位调整电路、电源监测电路、接口电路等其它电路。(2)采用这些模块只需配以少量的外围电路就能制造出满足各种需要的电子式电能表。

7、第一节电子式电能表的结构和原理2、电能计量模块分类(1)电子式电能表的核心计量芯片按工作原理可分为：数字式计量芯片。采用DSP技术、以数字乘法器为核心。它运用高准确度的、快速A/D转换器，可编程增益控制等最新技术。模拟计量芯片。以模拟乘法器为核心。(2)这两种芯片的基本工作原理有根本的不同：数字式芯片在计量准确度、线性度、稳定性、抗干扰、温度漂移和时间漂移等方面远远优于模拟式芯片。第二节脉冲电能表和最大需量电能表一、脉冲电能表1、脉冲电能表基本结构脉冲电能表是一种将电能参数转换为脉冲输出的表计。将感应式电能表转盘的转数转换为脉