多功能电表原理及基础知识

多功能电表原理及基础知识

1. 电能表原理
1.1. 三相电能表原理框图如图所示：
 

电能表工作时，电压经电阻的分压、电流经电流互感器在取样电阻上取样后，送入专用电能芯片进行处理，并转化为数字信号送到CPU进行计算。由于采用了专用的电能处理芯片，使得电压电流采样分辨率大为提高，且有足够的时间来更加精确的测量电能，从而使电能表的计量准确度有了显著改善。
图中CPU用于分时计费和处理各种输入输出数据，通过串行接口将专用电能芯片的数据读出，并根据预先设定的时段完成分时有功电能计量和最大需量计量功能，根据需要显示各项数据、通过红外或RS485接口进行通讯传输，并完成运行参数的监测，记录存储各种数据。
2. 多功能表功能介绍
 

2.1. 电表型号命名规则

如：DTSD99A1-SE 表示三相四线电子式多功能电能表
DDSF99A4    表示单相电子式复费率电能表
DTS99A   表示三相四线电子式电能表（计度器）
2.2. 液晶显示屏
 

DT(S)D99A2J 系列表，三相有功、无功复费率表系列表液晶

2.3. 接线方式

2.4.电表符合标准
GB/T 17883-1999《0.2S级和0.5S级静止式交流有功电度表》
GB/T 17251-2002《1级和2级静止式交流有功电能表》
GB/T 17882-1999《2级和3级静止式交流无功电度表》
DL/T 614-1997《多功能电能表》，DL/T 645-1997《多功能表通信规约》
2.5.主要功能：
? 计量双向有功、无功和四象限无功总电量、分时段电量；存储3（12）个月电量数据。
? 计量双向有功、无功和四象限无功最大总需量、分时段最大需量，存储3（12）个月最大需量及最大需量发生时间数据。
注：电能量测量四象限的定义
测量平面的竖轴表示电压相量U（固定在竖轴），瞬时的电流相量用来表示当前电能的输送，并相对于电压相量U具有相位角Ф。四象限的示意图见下图。
                             输入有功（+A）
 

 说明：A——有功电能；R——无功电能；RL——感性无功电能；RC——容性无功电能

? 具有日历、星期、计时和闰年自动切换功能，时钟带温度补偿功能，在停电情况下仍能对时钟进行温度补偿。
 

? 1年可设置12个时区，有4套时段表供用户选择；日时段表24小时内具有可以任意编程的四种费率10个时段。
? 用户可定义单/多套轮显，手动轮显和自动轮显，轮显内容可设置；
? 各种电参数瞬时量的测量（电压、电流、有无功功率、频率、功率因数等）;
? 电表具有实时冻结和预约冻结功能；
? 通讯方式：RS485和红外通讯；
? 停电来电信息：电表记录累计停电次数和最近N次停电、来电时间；
? 正向无功组合方式和反向无功组合方式可设置。
? 逆相序检测：当三相电压发生逆相序时，电表显示字符Ua、Ub、Uc同时闪烁，可进行声光报警。
注：对三相四线电能表，直接接入式的电表逆相序后对计量不影响，但如果是互感器接入式，电压和相应的电流发生不对应关系，则会产生计量错误。对于三相三线电能表，一般会使用互感器，发生逆相序时，一般计量关系也被破坏，即电压和相应的电流发生不对应关系，一般将产生计量错误。
? 单相有功功率反向监测：当电表三相有功电能方向不一致时，可进行声光报警；
? 电网监测功能：电表能检测电压合格、过压、欠压、过流、过载事件，记录电压合格运行、超上限运行、超下限运行的累计时间，记录最近电压不合格发生事件。
? 失压、失流判断及相应事件记录功能，能根据设定的判断条件判断是否发生失压、失流，记录相应的事件信息。
失压判断方式：
失压判断门限：XXXX—失压电压门限，YY．YY—失压电流门限
判断条件:
0－不做失压判断；
1－不考虑失压电流门限YY．YY，只要该相电压＜失压电压门限XXXX，就认为该相失压；
2－当某相电流＞失压电流门限YY．YY，同时该相电压＜失压电压门限XXXX，就认为该相电压失压。
        当电表发生失压时，对应的字符会不显示，如A相失压“Ua”不显，同理，B,C相失压时，“Ub”“Uc”不显示。
失流判断方式：
失流判断门限：WW．WW—失流电流门限，ZZ—电流不平衡率。
判断条件：
0－不做失流判断；
1－当某相电流＜失流电流门限WW．WW，则认为该相失流。
2－当最大相电流＞失流电流门限WW．WW，若某相电流的不平衡率＞ZZ%时，则认为该相失流。
电流不平衡率（%）=[（最大相电流—某相电流）÷ 最大相电流]×100%
         当电表发生失流时，对应的字符会不显示，如A相失流“Ia”不显，同理，B,C相失流时，“Ib”“Ic”不显示。
? 支持按键唤醒，唤醒的同时可进行显示和红外数据通讯。（可选择红外唤醒）。
? 支持DL/T645协议修改波特率，广播设置表地址，密码修改，广播校时命令；RS485远程最大需量清零。
? 通讯协议：DL/T645-1997；
? 输出接口：具有光电隔离的有、无功脉冲输出接口、秒脉冲输出接口、RS485接口、红外通讯接口、可编程脉冲输出口。
? 数据安全：电表具有多级密码，表内数据具有密码和硬件锁双重保护，防止非法用户修改数据；对于重要数据电表保存编程前和编程后的数据，有效追溯编程的各种事件量；
? 电表具有报警功能，用户可配置多种报警方式。
? 编程事件记录：电表记录最大需量清零次数、最后一次最大需量清零日期和时间（自动复零除外）；
? 负荷记录功能：大容量的多通道负荷记录功能，可灵活设置，方便用户负荷监控、测试。
注：什么叫负荷曲线：记录负荷大小随时间变化的二维曲线。曲线的横轴坐标是时间，纵轴是所要记录的负荷量。
记录的负荷量一般有：有功或无功的电量值、有功或无功的功率值、电流值等。从而成为有功或无功的电量负荷曲线、有功或无功的功率曲线、电流负荷曲线等。
负荷曲线的时间长短取决于三个因素：储存器的大小、需要记录的数据的个数、记录的时间间隔。
? 电表具有表盖开启事件记录功能（选件）。
3. 多功能表误差检定及多功能实验
基本步骤如下：
? 首先将需要校验的电表挂在校表台上；（注：禁止将不同电压规格或电流规格的电表挂在一起进行误差校验）。
? 根据端钮盖上的接线示意图，将电压、电流线连接好；同时也将校表脉冲和一些辅助端子连接起来。（如RS485通讯线）；接线完毕后，请检查每只的表的接线是否正确，这样可以防止由于接线错误造成损坏电表或校表台的问题。
? 然后打开校表台；通过在电脑上设置相应的参数，如：电表类型（三相四线或三相三线），电表的电压、电流规格；电表常数，电压频率，校表点的误差方案；
注：当电表常数较大时，建议用户将校表圈数设置大一些。
? 完成了第3部，确认正确无误后；按开始按钮就可以开始检定基本误差。
? 误差做完后，可做启动试验；（启动时间应符合国家标准）
? 潜动实验：给电表加上相应的电压，不加电流；（实验结果应符合国家标准）
? 多功能实验：由于不同的校表台厂家，多功能测试软件的功能略有差异；但是测试原理基本相同；
1）时段投切误差测试原理：
校表台控制软件首先将根据需要测试的时段表，将电表时段设置好，然后软件修改电表时间，让电表进行时段费率切换；同时给电表加上电压电流，软件会不断查询每只电表对应费率的电量；若电表正确切换时段后，相应费率的电量会发生变化；如果没有发生变化，则电表的时段投切不合格；（注：要求校表台控制软件发给电表的各种设置应全部正确）
        2）需量示值误差测试原理：
校表台软件首先对被测试电表进行清零，然后控制软件在需量测试周期内不断读取电表需量数据，和校表台的标准表的功率进行对比；在需量周期内测试结束后，电表需量示值应符合国家标准要求；

从DL/T614标准上可知，多功能电能表在参比电压、参比频率、参比温度和cosj=1条件下，在0.05Ib～Imax范围内，需量示值的相对误差应不大于
      
式中：Pm——在参比电压下，cosj=1及Ib=Imax时的计算功率；
          Pn——实测功率。
注：此误差不包括测量单元误差。

在JJG596－1999（电子式电能表计量检定规程）中规定在参比电压、参比频率、参比温度和cosj=1条件下，在0.1Ib～Imax范围内，需量示值的相对误差应不大于准确度等级（有矛盾）
3)需量周期误差测试原理：
   校表台测试电表每个滑差窗口发出的脉冲，根据脉冲算出需量周期误差。
? 电量、需量及时间记录清零：
用相应的编程软件进行清零。
4. 现场情况
常见的电网故障：
? 失压：当电压满足设定的条件时，就产生失压；常用的失压判断条件有：1）当某相电压小于设定门限，同时该相的电流也大于设定的门限时，判该相为失压；2）当某相电压小于设定门限，判该相为失压；断相是指某相的电压低于设定的门限，就认为该相断相。不考虑该相是否有电流；断相是失压的一种特殊情况。
当电表对应的相发生失压时，对应相电压提示符号，如“Ua”不显示；
? 失流：当电流满足设定的条件时，就产生失流；常见的失流条件有：1）当某相电流小于设定的门限时，判该相为失流；2）当满足最大相电流大于设定的门限，若此时最小相电流的不平衡率大于设定的门限，则判最小相为失流；若同时中间相的电流的不平衡率也大于设定的门限，则判断中间相失流。当电表发生失流时，对应相的电流提示符号，如“Ia”不显示；
电流不平衡率= [（最大相电流－某相电流）÷最大相电流 ] ×100%
? 逆相序：当Ua、Ub、Uc 三个字符同时闪烁时，表示电表电压相序是逆相序；对三相四线电能表，直接接入式的电表逆相序后对计量不影响，但如果是互感器接入式，电压和相应的电流发生不对应关系，则会产生计量错误。对于三相三线电能表，一般会使用互感器，发生逆相序时，一般计量关系也被破坏，及电压和相应的电流发生不对应关系，一般将产生计量错误。
? 三相三线电表的分相功率因数的数值与总功率因数不等，并且相差较大，为什么？答：三相三线电表因为是两元件法计量，其分相的电压为线电压，电流为相电流。参看三相矢量图。
? 当液晶上显示电池符号时，表示数据备份电池欠压，需要尽快更换。
? 液晶上有报警指示或对应的报警灯亮时，表示电表内出现，逆相序，失压、失流、电池欠压、存储器故障等。
5. 窃电（费）的方式：
? 改变电参数
 三相电表的电量应为：W＝（Ua×Ia×CosФa＋Ub×Ib×CosФb＋Uc×Ic×CosФc）×t
上面公式中的任何一个量与实际的出入，均会影响电表计量的准确。而窃电也往往对上述参数进行改变以达到窃电的目的。使某一相或两相断相或失压使电压值U减少或为0可以达到窃电的目的，使某一相或两相失流或使电流值I减少或为0也可以达到窃电的目的（南充的事件），时间t是任何人不能改变的，而电流与电压的夹角不好控制，所以改变电压和电流参数是窃电的常用方法。
? 改变存储值
 电量计算好后的值将存储在存储芯片中，改变电量存储值是早期的窃电方法，修改一个值时首先需要打开编程的铅封，其次要知道密码。这一般较难实现，若能实现将留下修改记录（编程记录）。但现在的多功能电表好的电表的电量在出厂后也将修改不了。所以改变存储值较少。
? 修改时段
 电表的时段在出厂时以按用户的要求进行了设置（四川时段），但电表出厂后仍有修改时段的可能。修改时段不能改变总的电量值，但可以改变电量在各时段的分配，各时段的费率不一，也可以达到窃电费的目的。但修改会留下修改记录。
? 直驳窃电；
? 短接电能表的电流线圈；
? 脱开电能表的电压连片（直通表）；
? 在电能表外加装一块磁钢使转盘增加阻尼作用，阻止转盘转动，电能表慢转，达到少计电量即达到窃电的目的（机械表）；
? 改变电能表的相线和零线——电能表改变接线后，电气设备一端接相线另一端接地，使电能表不计量这部分电量，达到窃电的目的；
? 私自拆封电能表——对电能表内部的调整装置进行调慢或到拨电能表计度器，以减少数值达到窃电的目的；
? 带有低压电流互感器二次短路，一相或两相短路，三相四线电能表少计1/3或2/3的电量，达到窃电的目的；
? 带低压电流互感器的电能表更换比原来变比大的电流互感器，保留原来电流互感器的外壳铭牌，从而达到窃电的目的；
? 带低压电流互感器的电能表在电流互感器的二次侧加入反极性的电流使电能表反转，即用电户用了电量又被抵消，达到窃电的目的。（不带止逆的机械表）
? 带低压穿心式电流互感器的电能表，在穿心式的电流互感器穿孔穿线加入反向电流使电能表某相电流反向，出现单相功率反向；相间电能出现抵消，达到窃电的目的；
? 当高压电能计量装置电压互感器二次侧装有熔丝时，容易方便用电户窃电。
? 高压电能表计量装置电流互感器二次侧被短路；
? 表内加装遥控装置（比较隐蔽，不容易发现）。
6、抄表常见问题
1)现场红外抄表时出现抄表器抄表反应迟钝，请查看电表旁边是否有日光灯或节能灯亮着，这些灯点亮会发出红外光线，影响红外抄表，导致抄表困难。
2）抄表时若出现抄出的数据异常，请查看电表显示数据和抄表器的抄录数据是否一致；
3）采用群抄方式进行抄表时若出现某只表不能抄收或两只表的抄录数据一样时，请检查抄表本和表号对应关系是否正确。
4）RS485抄表时出现不能抄表，检查串口配置是否正确。电表默认波特率为1200，字节校验方式为偶校验，数据位为8位,停止位为1位，通讯协议为DL/T645-1997;检查RS485A,B接线是否正确，有没有接反。
5)RS485组网通讯时，出现表数量较少时，组网能通讯；较多时不能通讯，此现象是抄表终端的RS485接口和电表不太匹配造成的，建议在终端的RS485接口AB之间接120欧姆的电阻。