机电式电能表

《电力名词》第三版。

以固定线圈的电流与导电的可动的部件(一般为圆盘)中的感应电流相互作用,使其产生与被测电能成正比的转动的仪表。

（1）电能表按其使用的电路可分为直流电能表和交流电能表。交流电能表按其相线又可分为单相电能表、三相三线电能表和三相四线电能表。

（2）电能表按其工作原理可分为电气机械式电能表和电子式电能表（又称静止式电能表、固态式电能表）。电气机械式电能表用于交流电路作为普通的电能测量仪表，其中最常用的是感应型电能表。电子式电能表可分为全电子式电能表和机电式电能表。

（3）电能表按其结构可分为整体式电能表和分体式电能表。

（4）电能表按其用途可分为有功电能表、无功电能表、最大需量表、标准电能表、复费率分时电能表、预付费电能表、损耗电能表和多功能电能表等。

（5）电能表按其准确度等级可分为普通安装式电能表（0.2、0.5、1.0、2.0、3.0级）和携带式精密级电能表（0.01、0.02、0.05、0.1、0.2级）。

电能表机械电能表

机械电能表（也叫感应式电能表）的种类、型号尽管很多，但它们的结构基本相似，都是由测量机构、补偿调整装置和辅助部件（外壳、机架、端钮盒、铭牌）组成。以下是几种常用机械电能表。

（1）长寿命电能表。正常使用的机械式电能表的寿命主要取决其下轴承的磨损程度。那么从投入使用到由于下轴承磨损使电能表的基本误差超差，其间所持续的时间就是电能表的寿命。电能表的下轴承对电能表的使用寿命有很大影响。

现代电能表的轴承结构主要有：钢珠宝石轴承、石墨轴承和磁力轴承等。宝石轴承它可分为单宝石轴承和双宝石轴承。双宝石轴承的摩擦力较小，耐磨性能更好。磁力轴承主要靠同极性磁铁之间的排斥力将转动元件悬浮于空间。磁力轴承由于减少了机械磨损，延长了电能表的使用寿命。目前逐步推广应用的长寿命电能表，大多是在轴承上采用了磁力结构。

普通机械电能表采用单宝石轴承，使用寿命一般是5年。长寿命电能表的轴承由于采用了或磁力轴承或石墨轴承或双宝石轴承等新材料、新技术，使其寿命可延长至10年左右。

（2）宽量程电能表。近年来，由于居民生活水平的提高，装设的家用电器日益增多，容量很大，但同时使用的可能性较小。如果选用旧式的单量程电能表，额定电流选择偏大，在实际负荷很小时，运行电流可能低于电能表额定电流的10%而使计量不准；反之若电能表额定电流选择偏小，一旦家用电器同时使用，电能表就可能因过负载而烧毁。而宽量程电能表就能克服以上问题，只要所使用家用电器的电流总和在电能表的额定电流范围之内，都可以安全准确的计量。因此农网和城网改造中居民安装的电能表一般为长寿命、宽量程电能表。宽量程电能表又叫高过载倍数电能表，其过载能力可达2～4倍。即这种电能表的额定电流并非一个固定值，而是一个弹性范围。如单相表铭牌标有：2.0级，220V，10（40）A，则说明该表过载能力为4倍；电能表的额定电流在10～40A以内时，准确性仍能满足2.0级的要求。而2.0级，220V，10A的普通电能表，其过载能力一般只有1.5～2倍。

电能表电子式电能表

具有单一电能计量功能的机械电能表难以同时胜任分时计量、负荷控制、参数预置、测量数据的采集、存储及实时传输等多种功能，因此全电子式新型计量器具应运而生。

多功能电能表。无论什么电能表，要完成电能的计量至少要具备两项功能，一是产生与实际功率相符的功率信号；二是将该功率信号进行累加从而获得电能数值。

电子式电能表也不例外。它首先对实际线路的电压、电流进行采样，并通过UI乘法器产生功率信号；其次利用U/f（压/频）转换器将功率信号变为具有一定频率的脉冲信号，并由计数器将脉冲信号累计而得电能量。多功能电能表的结构，如图1所示。

图1中计量芯片W是高度集成的专用三相计量芯片，它完成功率信号P（即UI乘积）的产生；P—f的频率转换。而脉冲累计、分时计量、缺相处理、液晶显示、RS485通信等功能则由微处理器CPU控制完成。

多功能电能表一般具有以下几种功能：

1）计量及存储功能。能计量多种时段的单、双向有功、无功电能；能完成当前功率、需量、功率因数等参数的测量和显示。能至少储存上一个抄表周期的数据。

2）监视功能。能监视客户功率及最大需量，并通过分析客户电力负荷曲线防止其窃电行为。

3）控制功能。能对客户实行时段控制和负荷控制。前者用于多费率分时计费；后者是指通过通信接口接收远方控制指令或通过表计内部的编程（考虑时段和负荷定额）控制负荷。带IC卡接口的电子式电能表不仅能完成预付费功能，还具有所购电能将用尽时的报警延时、拉闸停电的控制功能。

4）管理功能。电子式电能表通过通信接口，与电力系统的通信网络或抄表系统连接起来，实现与外界的远程数据交换。电力网络中具有权限的客户服务器利用电能表的地址编码（一般为12位十进制数字），可准确无误地对其完成时段、时段费率、时段功率限额、剩余电量报警限额、代表日、冻结日、需量的方式、时间和滑差等的设置；调用、查看客户的实时功率；抄读其相关用电量，并将电能计量信息按需要传送给相应的部门，供系统调度、电能控制、电能交换和营业计费等使用。

在科技迅猛发展的今天，新型电能表已快步进入千家万户。下面介绍具有较高科技含量的静止式电能表和电卡预付费电能表。

电能表静止式电能表

静止式电能表是借助于电子电能计量的先进机理，继承传统感应式电能表的优点，采用全屏蔽、全密封的结构，具有良好的抗电磁干扰性能，集节电、可靠、轻巧、高准确度、高过载、防窃电等为一体的新型电能表。

静止式电能表由分流器取得电流采样信号，分压器取得电压采样信号，经乘法器得到电压、电流的乘积信号，再经频率变换产生一个频率与电压、电流乘积成正比的计数脉冲，通过分频驱动步进电动机，使计度器计量。

静止式电能表按电压分为单相电子式、三相电子式和三相四线电子式等，按用途又分为单一式和多功能（有功、无功和复合型）等。

静止式电能表的安装使用要求，与一般机械式电能表大致相同，但接线宜粗，避免因接触不良而发热烧毁。

电能表电卡预付费电能表

电卡预付费电能表即为机电一体化预付费电能表，又称IC卡表或磁卡表，如图2所示。它不仅具有电子式电能表的各种优点，而且电能计量采用先进的微电子技术进行数据采集、处理和保存，实现先付费后用电的管理功能。

电卡预付费电能表通过电阻分压网络和分流元件分别对电压信号和电流信号采样，送到电能计量芯片，在计量芯片内部经过差分放大、A—D转换和乘法器电路进行乘法运算，完成被计量电能的瞬时功率测量再通过滤波和数字、频率转换器，输出与被计量电能平均功率成比例的频率脉冲信号，其中高频脉冲输出可供校验使用，低频脉冲输出给计度器显示电量及CPU进行通信抄收等数数据处理。

电卡预付费电能表也有单相和三相之分。

电能表智能电表的工作特点

智能电表采用了电子集成电路的设计，因此与感应式电表相比，智能电表不管在性能还是操作功能上都具有很大的优势。

1）功耗。由于智能电表采用电子元件设计方式，因此一般每块表的功耗仅有0.6～0.7W左右，对于多用户集中式的智能电表，其平均到每户的功率则更小。而一般每只感应式电表的功耗为1.7W左右。

2）准确度。就表的误差范围而言，2.0级电子式电能表在5%～400%标定电流范围内测量的误差为±2%，而且目前普遍应用的都是准确等级为1.0级，误差更小。感应式电表的误差范围则为0.86%～5.7%，而且由于机械磨损这种无法克服的缺陷，导致感应式电能表越走越慢，最终误差越来越大。国家电网曾对感应式电表进行抽查，结果发现50%以上的感应式电表在用了5年以后，其误差就超过了允许的范围。

3）过载、工频范围。智能电表的过载倍数一般能达到6～8倍，有较宽的量程。目前8～10倍率的表正成为越来越多用户的选择，有的甚至可以达到20倍率的宽量程。工作频率也较宽，范围为40～1000Hz。而感应式电表的过载倍数一般仅为4倍，且工作频率范围仅为45～55Hz。

4）功能。智能电表由于采用了电子技术，可以通过相关的通信协议与计算机进行联网，通过编程软件实现对硬件的控制管理。因此智能电表不仅有体积小的特点，还具有远程控制、复费率、识别恶性负载、反窃电、预付费用电等功能，而且可以通过对控制软件中不同参数的修改，来满足对控制功能的不同要求，而这些功能对于传统的感应式电表来说都是很难或不可能实现的。