谷曉津

（運(yùn)城供電分公司電能計(jì)量中心，山西 運(yùn)城 044000）

1 特點(diǎn)及工作原理

三相四線費(fèi)控智能電能表適用于三相有功無功電能計(jì)量，采用現(xiàn)代微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電測量技術(shù)及高精度計(jì)量芯片、數(shù)據(jù)通信技術(shù)以及先進(jìn)的SMT制造工藝研制而成，是完全按照國家電網(wǎng)公司要求定制的一款新型智能電能表。具有測量精度高、性能穩(wěn)定可靠、長壽命、體積小、重量輕、功耗低、操作簡便、易于實(shí)現(xiàn)管理功能的擴(kuò)展、一表多用的特點(diǎn)。

它的工作原理是電能表工作時(shí)，A，B，C三相電壓、電流經(jīng)取樣電路分別取樣后，送到計(jì)量芯片進(jìn)行處理，CPU將處理過的數(shù)據(jù)根據(jù)需要送至顯示部分、通信部分等數(shù)據(jù)輸出單元。見圖1。

圖1 三相四線費(fèi)控智能電能表的工作原理圖

2 主要功能

2.1 電能計(jì)量

采用了24bit的高精度∑△模數(shù)轉(zhuǎn)換器，確保了采樣的精度值，并保證了電能表在1 000∶1范圍內(nèi)的線性度優(yōu)于0.1%。同時(shí)對周邊采樣電路進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用了大量的高精度、高穩(wěn)定性的電阻、電容、震蕩器，確保電能表在-25～55℃的溫度范圍內(nèi)誤差偏移值優(yōu)于國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（1）具有正向有功、反向有功電能、四象限無功電能計(jì)量功能，并可以據(jù)此設(shè)置組合有功和組合無功電能。

（2）四象限無功電能除能分別記錄、顯示外，還可通過軟件編程，實(shí)現(xiàn)組合無功1和組合無功2的計(jì)算、記錄、顯示。

（3）具有分時(shí)計(jì)量功能，即可按相應(yīng)的時(shí)段分別累計(jì)、存儲(chǔ)總、尖、峰、平、谷有功電能、無功電能。

（4）具有計(jì)量分相有功電能量功能。能存儲(chǔ)12個(gè)結(jié)算日電量數(shù)據(jù)，結(jié)算時(shí)間可設(shè)定為每月中任何一天（1～28日）的整點(diǎn)時(shí)刻。

2.2 最大需量記錄功能

最大需量是指在指定的時(shí)間區(qū)間內(nèi)，需量周期中測得的平均功率最大值。

需量周期是指測量平均功率的連續(xù)相等的時(shí)間間隔。最大需量周期可在 5 min、10 min、15 min、30 min、60 min 任選一種。

滑差時(shí)間是指依次遞推來測量最大需量的小于需量周期的時(shí)間，滑差時(shí)間可以在 1 min、2 min、3 min、4 min、5 min 選擇。

（1）測量雙向最大需量、分時(shí)段最大需量及其出現(xiàn)的日期和時(shí)間，并存儲(chǔ)帶時(shí)標(biāo)的數(shù)據(jù)。

（2）最大需量值支持手動(dòng)（或使用抄表器）清零。

（3）最大需量測量采用滑差方式，測量周期和滑差時(shí)間可設(shè)置。出廠默認(rèn)值：需量周期15 min、滑差時(shí)間1 min。

（4）當(dāng)發(fā)生電壓線路上電、時(shí)段轉(zhuǎn)換、清零、時(shí)鐘調(diào)整等情況時(shí)，電能表從當(dāng)前時(shí)刻開始，按照需量周期進(jìn)行需量測量，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)需量周期完成后，按滑差間隔開始最大需量測量。在一個(gè)不完整的需量周期內(nèi)，不作最大需量的記錄。

（5）能存儲(chǔ)12個(gè)結(jié)算日最大需量數(shù)據(jù)。

采用滑差式計(jì)算需量時(shí)，需量周期必須是滑差時(shí)間的整數(shù)倍。需量計(jì)算方式可采用區(qū)間式或滑差式。采用區(qū)間式計(jì)算需量時(shí)，需量周期與滑差時(shí)間必須設(shè)置成同一數(shù)值。

2.3 顯示功能

顯示內(nèi)容包括主顯示數(shù)值和輔助顯示代碼或者漢字兩個(gè)方面：輔助顯示代碼和漢字指示顯示項(xiàng)內(nèi)容及數(shù)值單位。

顯示可分自動(dòng)循顯和按鍵顯示兩種方式，顯示項(xiàng)目可按要求進(jìn)行設(shè)置。循環(huán)顯示周期可以在5～20s范圍內(nèi)設(shè)置，默認(rèn)值為5s。

具有異常提示功能。當(dāng)電能表運(yùn)行出現(xiàn)異常（失壓、失流、電流不平衡、斷相、有功反向、電壓逆相序、電池欠壓、內(nèi)部電路故障等）時(shí)，以相應(yīng)符號(hào)顯示提示，提示可以通過液晶屏特殊符號(hào)提示、光報(bào)警、報(bào)警端子輸出以及顯示故障代碼4種方式提示。具體對應(yīng)提示項(xiàng)目為：正常情況下“Ua，Ub，Uc”常顯在液晶上；當(dāng)某相出現(xiàn)失壓時(shí)，“Ua，Ub，Uc”對應(yīng)相別閃爍；當(dāng)某相出現(xiàn)斷相時(shí)，“Ua，Ia；Ub，Ib；Uc，Ic”對應(yīng)相別從液晶上消失。正常情況下“Ia，Ib，Ic”常顯在液晶上，當(dāng)某相出現(xiàn)失流時(shí)，“Ia，Ib，Ic”對應(yīng)相別閃爍；當(dāng)某相功率反向時(shí)，“Ia，Ib，Ic”前面常顯“-”；當(dāng)電壓（流）逆相序時(shí)，“逆相序”閃爍；當(dāng)液晶上電池符號(hào)閃爍表示時(shí)鐘電池欠壓，當(dāng)液晶上電池2符號(hào)閃爍時(shí)表示低功耗顯示電池欠壓。

電能表運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)：時(shí)鐘電池欠壓、時(shí)鐘故障、內(nèi)部E2PRM故障、A/D故障、失流、斷相、失壓時(shí)，光報(bào)警指示指示燈長亮。液晶屏上Er報(bào)警碼常顯（當(dāng)按一下顯示按鈕時(shí)，進(jìn)入輪顯）。

具備背光顯示功能。電能表在運(yùn)行狀態(tài)下可通過按鍵、紅外等觸發(fā)方式點(diǎn)亮背光，2個(gè)自動(dòng)輪顯周期后關(guān)閉背光。

2.4 時(shí)鐘、時(shí)段及費(fèi)率功能

采用具有溫度補(bǔ)償功能的內(nèi)置硬件時(shí)鐘電路，內(nèi)部時(shí)鐘端子輸出頻率為1 Hz。100年內(nèi)具有日歷、計(jì)時(shí)和閏年自動(dòng)切換等功能。電能表內(nèi)對時(shí)鐘進(jìn)行了嚴(yán)格的保護(hù)措施，確保時(shí)鐘的正確性，確保在電能表的整個(gè)溫度范圍內(nèi)（-25～55℃），誤差小于0.5 s/天。

費(fèi)率號(hào)：編程時(shí)用費(fèi)率號(hào)來表示電能表運(yùn)行在任何費(fèi)率，費(fèi)率號(hào) 1、2、3、4 顯示為尖、峰、平、谷。

費(fèi)率數(shù)：表示電能表最多能切換的費(fèi)率號(hào)的個(gè)數(shù)。用戶可按需設(shè)置，設(shè)置的費(fèi)率數(shù)應(yīng)介于4和8之間（包括4和8），如設(shè)置的費(fèi)率數(shù)≤4，電能表默認(rèn)為4；如設(shè)置的費(fèi)率數(shù)≥8，電能表默認(rèn)為8。

日時(shí)段表：每日的1～14時(shí)段可與1～8個(gè)費(fèi)率按需組合為日時(shí)段表（或季節(jié)費(fèi)率），最多可設(shè)置8套，并可預(yù)置備用時(shí)段表及其啟用時(shí)間，以滿足在將來某一時(shí)間同時(shí)更改所有在運(yùn)行電能表費(fèi)率時(shí)段的需要。

時(shí)區(qū)：全年可劃分為1～14個(gè)時(shí)區(qū)，其中的任一時(shí)區(qū)可以選用1～8套日時(shí)段表中任一套（在一年的某一個(gè)時(shí)期或季節(jié)，每日24 h的費(fèi)率設(shè)置是一樣的，稱此時(shí)期為一個(gè)時(shí)區(qū)）。

公共假日：可設(shè)定公共假日（最多254），每個(gè)假日采用1～8套日時(shí)段表中任一均可。

多時(shí)區(qū)使用說明：用戶可自行設(shè)置需要使用的時(shí)區(qū)數(shù)，每個(gè)選定時(shí)區(qū)里的時(shí)段費(fèi)率可以單獨(dú)設(shè)置。時(shí)區(qū)設(shè)置必須連續(xù)，即第一個(gè)時(shí)區(qū)的結(jié)束時(shí)間為第二個(gè)時(shí)區(qū)的開始時(shí)間，第二個(gè)時(shí)區(qū)的結(jié)束時(shí)間為第三個(gè)時(shí)區(qū)的開始時(shí)間，依次類推。

電能表內(nèi)部根據(jù)用戶設(shè)定的費(fèi)率進(jìn)行電量累計(jì)，當(dāng)時(shí)區(qū)進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，費(fèi)率自動(dòng)切換成新的時(shí)區(qū)費(fèi)率。

2.5 編程、校時(shí)功能

對電能表進(jìn)行設(shè)置操作時(shí)，除需要編程開關(guān)在“編程允許”外，還需要用編程密碼。每次編程連續(xù)錯(cuò)誤輸入3次密碼無效，電能表編程功能閉鎖24 h。密碼閉鎖后液晶上會(huì)有閉鎖符號(hào)顯示。

（1）通過RS485、紅外等通信接口可對電能表校時(shí)，除廣播校時(shí)外，校時(shí)必須在編程狀態(tài)下才能進(jìn)行。

（2）廣播校時(shí)無需編程鍵和通信密碼配合，每天只允許一次，電能表可接受的廣播校時(shí)范圍不大于5 min；當(dāng)校正時(shí)間大于5 min時(shí)，電能表只有通過現(xiàn)場進(jìn)行校時(shí)，每天0點(diǎn)左右，電能表不響應(yīng)廣播校時(shí)。

2.6 測量及監(jiān)測

（1）能測量、記錄、顯示當(dāng)前電能表的總及各分相電壓、電流、功率、功率因數(shù)等運(yùn)行參數(shù)。測量誤差（引用誤差）不超過±1%。

（2）提供越限監(jiān)測功能，可對線（相）電壓、電流、功率因數(shù)等參數(shù)設(shè)置限值并進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)某參數(shù)超出或低于設(shè)定的限值時(shí)，以事件方式進(jìn)行記錄。

2.7 事件記錄

電能表可提供故障事件信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方故障診斷功能，并詳細(xì)列出所有事件記錄清單。具有以下的事件記錄并能讀出：

（1）記錄編程總次數(shù)，最近10次編程的時(shí)刻、操作代碼、編程項(xiàng)的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)。

（2）記錄需量清零的總次數(shù)，最近10次需量清零的時(shí)刻、操作者代碼。

（3）記錄校時(shí)總次數(shù)（不包含廣播校時(shí)），最近10次校時(shí)的時(shí)刻、操作者代碼。

（4）記錄最近10次各相失壓、斷相、失流等事件的發(fā)生時(shí)刻、結(jié)束時(shí)刻及對應(yīng)的電能量數(shù)據(jù)等信息。

（5）記錄最近10次電流不平衡、電壓（流）逆相序、開表蓋、開端紐蓋、各相過負(fù)荷、掉電、全失壓等事件。

（6）永久記錄電能表清零事件的發(fā)生時(shí)刻及清零時(shí)的電能量數(shù)據(jù)。

（7）可抄讀每種事件記錄總發(fā)生次數(shù)和（或）總累計(jì)時(shí)間（單位為 min）

2.8 凍結(jié)功能

（1）定時(shí)凍結(jié)：按照指定的時(shí)刻、時(shí)間間隔凍結(jié)電能量數(shù)據(jù)，日歷和時(shí)間以及重要的測量數(shù)據(jù)；瞬時(shí)凍結(jié)量保存最后3次數(shù)據(jù)。

（2）瞬時(shí)凍結(jié)：在非正常情況下，凍結(jié)當(dāng)前的所有電量數(shù)據(jù)、日歷和時(shí)間以及重要的測量數(shù)據(jù)；瞬時(shí)凍結(jié)量保存最后3次數(shù)據(jù)。

（3）日凍結(jié)：存儲(chǔ)每天零點(diǎn)的電能量，可存儲(chǔ)2個(gè)月的數(shù)據(jù)量。

（4）約定凍結(jié)：在新老兩種費(fèi)率/時(shí)段/時(shí)區(qū)轉(zhuǎn)換，在約定時(shí)刻凍結(jié)該時(shí)刻的電能量以及其他數(shù)據(jù)；約定凍結(jié)保存最后兩次數(shù)據(jù)。

（5）整點(diǎn)凍結(jié)：在整點(diǎn)或整半點(diǎn)時(shí)刻凍結(jié)該時(shí)刻的電能量以及其他數(shù)據(jù)；整點(diǎn)凍結(jié)保存最后254次數(shù)據(jù)。

凍結(jié)內(nèi)容及標(biāo)識(shí)符合DL/T645—2007及其備案文件要求。

2.9 負(fù)荷記錄功能

（1）負(fù)荷記錄內(nèi)容可以從DL/T645—2007定義的“電壓、電流、頻率”、“有、無功功率”、“功率因數(shù)”、“有、無功總電能”、“四象限無功總電能”、“當(dāng)前需量”6類數(shù)據(jù)項(xiàng)中任意組合。

（2）負(fù)荷記錄間隔時(shí)間可以在1～60 min范圍內(nèi)設(shè)置，每類負(fù)荷記錄的時(shí)間間隔可以相同，也可以不同。

（3）負(fù)荷記錄存儲(chǔ)空間的容量滿足在記錄正反向有功總電能、無功總電能、四象限無功總電能、組合有功、組合無功1、組合無功2，時(shí)間間隔為1 min的情況下可記錄不少于40天的數(shù)據(jù)容量。

2.10 停電抄表功能

在停電狀態(tài)下，能通過按鍵方式或紅外方式喚醒電能表、抄讀電能量等數(shù)據(jù)。

當(dāng)無法喚醒或喚醒時(shí)液晶比較暗時(shí)，表示電池電量已不足，請更換指定電池。更換電池請?jiān)谕ｋ姞顟B(tài)下進(jìn)行。

2.11 通信功能

電能表具有1個(gè)紅外通信接口、1個(gè)RS485通信接口和1個(gè)載波通信接口。紅外、RS485通信接口和1個(gè)載波通信接口在物理層相互獨(dú)立，一個(gè)接口的損壞不影響其他接口正常工作。通信接口和電能表內(nèi)部電路實(shí)行電氣隔離，具有失效保護(hù)電路。

RS485接口通信波特率可靈活設(shè)置，標(biāo)準(zhǔn)速率為1 200 bit/s、2 400 bit/s、4 800 bit/s、9 600 bit/s，缺省為 2 400 bit/s。

RS485、紅外等通信遵循DL/T645—2007《多功能電能表通信規(guī)約》及其備案文件。支持通過紅外和RS485通信接口修改費(fèi)率時(shí)段表。

2.12 輸出接口

（1）電能表具有與其電量成正比的電脈沖和LED脈沖測試端口（有功、無功）、脈沖寬度為80 ms±20 ms。電脈沖經(jīng)光電隔離后輸出；LED脈沖采用超亮、長壽命LED作電量脈沖指示。

（2）電能表具有日計(jì)時(shí)誤差檢測信號(hào)、時(shí)段投切信號(hào)以及需量周期信號(hào)輸出；3個(gè)輸出信號(hào)使用同一輸出接口（多功能測試接口），并可通過編程設(shè)置進(jìn)行切換；電能表斷電后再次上電，多功能測試接口輸出信號(hào)默認(rèn)為日計(jì)時(shí)誤差檢測信號(hào)。多功能端子輸出控制字：00-秒脈沖，01-需量周期，02-時(shí)段投切。

（3）具有報(bào)警輸出接點(diǎn)，接點(diǎn)額定參數(shù)：交流電壓220 V、電流5 A；直流電壓100 V，電流0.1 A。

2.13 費(fèi)控功能

電能表可通過主站下發(fā)拉閘、合閘等命令，經(jīng)ESAM嚴(yán)格的密碼驗(yàn)證及安全認(rèn)證后，對電能表進(jìn)行拉、合閘控制。