自助下单地址（拼多多砍价，ks/qq/dy赞等业务）：点我进入

电能表作为电力系统中非常重要的组成部分，主要测量电路中消耗的电能。 随着时代的发展和社会经济的进步，电能表的发展经历了一个漫长的过程。

世界上电能表的生产和发展已有一百多年的历史。 最早的电度表是1881年根据电解原理制成的。 虽然每米有几十公斤重，但体积很大，不能保证精度。 但在当时，它仍被誉为科学技术领域的一项重大发明，并很快被工程界所采用。 随着科学技术的发展，1888年交流电的发现和应用，感应式电能表诞生了。

80、90年代长寿命电能表、机电一体化电能表（半电子式电能表）、全电子式电能表、多功能全电子式电能表、预付费电能表-小时表、多费率电能表、最大需量表、能耗表等开始使用。

20世纪90年代，一些电子式电能表相继问世，推动了电能表的发展。 电子式电能表的优点是体积小、重量轻、灵敏度高、精度高、检查安装方便、过载能力强、脉冲信号输出，为自动抄表提供了有利条件。

2000年以来，智能电表得到长足发展。 智能电表是一种新型的全电子式电能表，具有电能计量、信息存储与处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能。 支持双向计量、阶梯电价、分时电价、峰谷电价等实际需求。 也是分布式能源计量、双向交互服务、智能家居、智能社区的技术基础。 它还可以自动警告居民用电负荷，避免因超载引起的短路和火灾等严重事故。 此外，居民可以使用预付卡或在线充值支付电费，方便快捷。

感应式仪表的工作原理

感应式单相电度表，又称机械式单相电度表，是利用电磁感应原理设计的。 当电能表接入被测电路时，被测电路的电压U加到电压线圈上，在其铁芯中形成交变磁通，该磁通的一部分φU通过铝盘从后磁极到达电压线圈的铁芯； 同理，被测电路电流I通过电流线圈后，会在电流线圈的U型铁芯中形成交变磁通φI。 该磁通会在U型磁芯的一端自下而上穿过铝板，然后自上而下穿过铝板返回到U型磁芯的另一端。 电能表的电路和磁路如图6-3所示，其中磁化板4由钢板冲压而成，其下端伸入铝板下部，对应于铁铁芯柱将铝板与电压元件隔开，形成电压线圈A回路，工作磁通。

(a) 核心结构 (b) 电路和磁路

由于穿过铝盘的两个磁通量为交流磁通量，并且在不同的位置穿过铝盘，在图1中。 如图所示，这两个磁通量和这些涡流的相互作用会在铝盘上产生旋转力矩，使铝盘旋转。

作用在铝板上的旋转力矩MP与被测电路的有功功率成正比。 当铝盘在旋转扭矩的作用下开始旋转时，通过其永磁体的磁通量φ f 作用在其上会产生涡流。 涡流与永磁体的相互作用会产生一个与铝板旋转方向相反的力矩Mf作用在铝板上，称为制动力矩。 显然，铝盘旋转得越快，穿过它的磁力线被切割得越快，磁通量的变化率越大，涡流越大，制动力矩就越大是。 当铝盘静止时，不存在制动力矩。 制动力矩随着铝板的转动而产生，并随转速的增加而增大，其方向始终与铝板的方向相反。

当铝盘在转动力矩的作用下开始转动时，其制动力矩随转速的增加而增大，直至制动力矩与转动力矩达到平衡。 此时作用在铝板上的总力矩为零，铝板的速度稳定在一定速度而不是增加。

智能电表

智能电能表由计量单元、数据处理单元和通信单元组成。 具有电能计量、数据处理、实时监控、自动控制和信息交互等功能。 智能电表给智能IC卡充电，输入电表，电表即可供电。 当表内电量用完时，会自动关闭电源，有效解决了上门抄表和收电费问题。 且用户的购电信息由微机管理电子电表倒转器，方便查询、统计、计费、票据打印。

与普通机械式电能表相比，智能电表具有计量更准确、智能扣费、电价查询、电量记忆、余额报警、信息远程传输等优点。

智能电表的分类

目前，国内智能电表有两种类型：一种是机电一体化，一种是全电子式。

机电一体化

机电一体化就是在原有的机械仪表上增加一定的零件，使其既能完成所需要的功能，又能降低成本，便于安装。 总的来说，它的设计方案是在不破坏电表原有物理结构、不改变其国家计量标准的基础上加装传感装置，使其成为机械测量、电脉冲输出的智能电表。

第一类机电式电能表是在原有机械式电能表的基础上，配置电子计数装置和相应的控制、通讯电路，或IC卡读写接口，实现自动计量、计费和控制。 其基本结构是在原机械式电能表的转盘上打孔或涂（糊）吸光材料。 通过光电转换，将机械转盘的转动转换成电脉冲信号，然后进行相应的计数过程。 这种电能表不改变测量原理，测量精度和特性与机械式电表完全相同，但成本较高。

另一种机电式电能表是利用电子计量电路获得数字脉冲信号，再由微型电机驱动字轮获得电能计数值。 这种结构是电子式电能表最简洁可行的方案，但遗憾的是它对计量电路的要求很高，即要求所有的电能表将电能值按照固定的比例转换成相应数量的数字脉冲。 就可以驱动微型电机以正确的速度转动字轮。 该比率称为电表常数 (imp/kWh)。 由于电路中用于确定脉冲速度的计时元件多为参数离散度较大的阻容元件，为保证仪表的测量精度和产品的一致性，必须加强选型零部件和半成品在生产过程中的调整。 也就是说，需要增加相应人力物力的投入，延长生产周期，从而增加电表的生产成本和费用。 另外，这种结构的电能表在数据采集和用户付费方面与老式机械式电表没有区别，应该是淘汰产品。

全电子智能电表

所有电子式智能仪表从测量到数据处理均采用以集成电路为核心的电子器件，从而省去了机械部件。 与机电一体化智能电表相比，电子式智能电表体积更小、更可靠、更准确、耗电更少，大大改善了生产工艺。 全电子式智能电表将逐步替代机械部件的电表，是未来社会发展的大趋势。

全电子式电能表系统的组成：

1、远传表。 具有脉冲输出的仪表，如水表、电表、气表、热量表等，都属于远传仪表，只是在原基表的基础上增加了脉冲输出功能，每个脉冲代表一次测量值，其测量方法与传统仪器相同。 采集器通过远程仪器的脉冲输出端口采集脉冲。

2.收藏家。 采集器可以同时采集水表、电表、气表、热量表等输出的脉冲信息，并将这些脉冲信息转换成计量认可的物理量，存储在各采集器的内存中。 通过管理电脑可以查询系统内任意户的能耗信息，并在管理电脑的抄表指令下上传用户信息。

3.转换器。 变流器的主要任务是完成与采集器的数据通讯，向采集器发送电能数据冻结命令，周期性接收采集器的电能数据或根据时序接收一个或一组电表的数据。系统要求。 根据系统要求，完成与主站的通信，将主站需要的用户用电数据等信息传输至主站数据库。 下行是指变流器与采集器之间的通信线路，主要包括总线抄表系统、载波抄表系统和红外抄表系统。 通讯通道 上行通道是指逆变器与主站之间的通讯线路，可以采用电话、无线、专线等通讯媒介。

4.系统管理软件功能。 系统的管理软件以通信为基础，以数据库为核心，提供数据处理、查询、统计、报表、备份等功能。 采用面向对象和模块化相结合的方法，灵活支持不同客户的需求，如特殊格式报表、权限控制等。配合客户原有的管理系统，可与其他管理软件对接，提供数据接口及通讯接口，并具有网络通讯功能； 可同时管理多个社区，并为每个社区设置通信参数； 电表管理，设置电表的原始参数、地址和状态； 费率管理，可任意设置多种费率，并可设置每种能源的单价； 管理用户，控制每户消费，管理用户结算方式； 实时抄表功能，系统可复制各电能表的实时数据； 通过用电量自动计算，将公用能源用量平均或按比例分配到各户，并根据查表数据和单价自动计算出单位输出用电量，实现收费用户。 打印功能打印用户的费用清单； 查询功能可随时查询任意户、任意单元所有户、全小区所有户的能耗信息。

智能电表的工作原理

下图是智能电表的功能框图：

下图是硬件设计的示意图：

智能电表主要由电子元器件组成。 其工作原理是实时采样用户提供的电压和电流，用电表专用集成电路对采样的电压和电流信号进行处理，转换成与电能成正比的脉冲，最后由单片机进行处理和控制。 - 单片机，脉冲显示是功耗和输出。 通常，智能电表计量1kWh，A/D转换器发出的脉冲数称为脉冲常数。 对于智能电表来说，这是一个重要的常数，因为单位时间内A/D转换器发送的脉冲数将直接决定电表的测量精度。

目前，大多数智能电表采用一户一A/D转换器的设计原则。 但有些厂家生产多用户集中式智能电表，多户共用一个A/D转换器。 这样，电能的测量只能在分时队列中进行，会造成测量精度的下降。

智能电表的采样模式

目前电子式电能表对用户用电量进行采样的方式主要有两种，一种是用变压器采样，另一种是直接采样。

采用互感器采样是利用电压互感器和电流互感器分别采集用户的电压信号和电流信号； 直接采样是通过热稳定性高的电阻分压网络获取电压信号，通过电阻电流温度系数低的锰铜片直接采样。

使用变压器采样在启动电流、线性范围、功耗、精度等方面不如直接采样，尤其是在电流值较小的情况下。 采样变压器的优点是抗干扰能力强，电路简单，成本低。 例如额定电流为20A时，直接采样的启动电流为20A，变压器采样的启动电流为40mA。 例如，采用专用锰铜片进行直流采样的全电子式电度表误差可调整到+0.5%，如果不采取补偿措施，电流互感器本身的误差可能超过5%。

智能电表抄表解决方案

电能表作为电费计量的依据，涉及抄表。 从目前的技术来看，主要有IC卡式和远传抄表式。

该IC卡充电系统成本低、可靠性高、使用寿命长。 IC卡使用硅芯片（EEPROM）存储信息，一张IC卡至少可以使用10年。 IC卡计费系统安全性高，不易被复制，收费正确，不易出错。 它具有强大的加密功能。 IC卡电表收费系统的使用，可以提高居民电费的治理水平，保证用电用户及时收到电费（用户不继续购电将被断电）。 IC卡表的系统功能包括预充电功能、报警功能、关机功能、显示功能和加密功能。

整个IC卡表收费系统包括主机、IC卡表和IC卡。 IC卡电表收费系统实现了电费电子化，技术成熟可靠。 因此，IC卡收费系统在我国得到了广泛推广。 但从系统的角度来看，由于用户终端没有直接与系统主机相连，用户的情况只有在用户刷卡支付时才能知道，信息反馈滞后。 可以说用户终端还是断网的。 从经济角度看，先充电后送电不符合经济政策。 可以说在一定程度上侵犯了用户的利益，所以现在很多城市原则上不再批准新建IC卡电表项目。 从长远来看，IC卡收费系统只能作为过渡产品。

自动抄表系统可实现用电量数据的自动抄读，克服了人工操作的所有弊端。 用户用电数据可直接录入用电业务计算机管理系统，用电管理人员可随时监控用电情况，及时处理问题（如故障、窃电等）。 ) 及时。 线损直接影响电源的经济效益。 以往，无论是人工抄表还是IC卡抄表，都无法正确测出线损，很难找出线损原因。 采用远程抄表，几乎可以同时获得总抄表和总抄表，从而随时掌握线损情况，也能轻松查明线损原因分析处理。 随着形势的发展，居民在银行开立个人账户，业务计算机管理系统接入银行，数据自动复制处理、银行转账支付等一整套操作，真正实现用电自动化管理。 目前国内远程抄表系统主要有485总线和载波抄表两种形式。 载波抄表系统采用专用芯片对用电数据进行调制解调，通过电力线进行通信，实现集中抄表。 45总线方式数据传输可靠性高，成本低。 缺点是需要接线，安装复杂。 此外，电缆很容易被人为损坏。 尤其是现在很多小区拒绝开通电缆，这种公共交通方式很难建设。 目前采用了多种方案，如用户终端与数据集中器之间采用电力线载波通信，数据集中器与主机之间采用专用电话线等。 当然，根据小区的不同情况，也有很多采用485总线配合电力载波的方案。

由于全电子式智能电表的用电量数据已经数字化电子电表倒转器，可以方便地与各种数据采集和传输电路结合，组成自动计量计费系统，是目前家用电表的更新换代产品。 这种产品的广泛使用，将省去供电部门大量的抄表、计算工作，并能及时收回电费，即先缴费后用电，具有巨大的经济效益。和社会福利。 此类智能电表常见的抄表方案有两种：母线集中抄表和电力载波集中抄表。 都是远程阅读。

总线集中抄表：电表部分采用智能电表，各智能电表的信号线并联在一条总线上。 母线连接到楼下的适配器，每栋楼的适配器连接到小区的集中器进行集中供电。

电力载波抄表：直接利用已有的低压输电线路进行数据传输的集中抄表系统，无需铺设线路，优势明显。

该系统是集微电子、通信和计算机技术于一体的高科技产品。 具有可靠性高、安装简单等显着特点。 广泛应用于城市和农村电表、气表的抄表、计费和监控。 但由于电力线是用来向用电设备传输电能而不是数据，因此数据传输有很多限制： (1) 配电变压器会阻断电力载波信号，因此电力载波信号只能在一个配变区输电； (2)不同的信号耦合方式对电力载波信号的损耗不同； (3)电源线有固有的脉冲干扰。 此外，电力线上的高衰减、高噪声和高失真使电力线成为不令人满意的通信介质。 然而，随着现代通信技术的发展，电力线载波通信已经成为可能，其中数据信号的信噪比决定了传输距离。 电力线通信的关键是选择功能强大的专用于电力线载波的调制解调器芯片。

智能电表的工作特点

智能电表不仅采用电子集成电路设计，还具有远传功能，可与计算机联网，由软件控制。 因此，与感应式仪表相比，智能仪表在性能和操作特性方面具有显着优势。

1、功耗：由于智能电表采用电子元器件设计，每台电表的功耗一般只有0.6W～0.7W左右。 对于多用户集中式智能电表，每户平均用电量就更小了。 一般来说，每只感应式电表的功耗约为17w。

2、精度：就电表的误差范围而言，2.0级电子式电能表在5%~400%的校准电流范围内，计量误差为±2%。 目前普遍使用1.0级精度级别，误差较小。 感应式电度表的误差范围为+0.86%~-5.7%，并且由于机械磨损不可逾越的缺陷，感应式电度表走得越来越慢，最终误差越来越大大。 国家电网对感应式电表进行抽查，发现超过50%的感应式电表在使用五年后，误差超过允许范围。

3、过载、工频范围：智能电表的过载倍数一般可达6~8倍，范围较广。 目前，8~10倍放大倍率的仪器是越来越多用户的选择，有的甚至可以达到20倍的大范围放大倍率。 工作频率也很宽，从 40 Hz 到 1000 Hz。 电感表的过载倍数仅为4倍，工作频率范围仅为45~55HZ。

4、功能：由于智能电表采用了电子表技术，可以通过相关的通信协议与计算机连接，通过编程软件可以对硬件进行控制和管理。 因此，智能电表不仅具有体积小的特点，还具有远程控制、多费率、识别恶意负荷、防盗、预付费等功能。 而且，通过在控制软件中修改不同的参数，可以满足不同的控制功能要求，这对于传统的感应电表来说是很难或不可能实现的。