电能计量技术概述

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 电能计量技术的基本概念,本章主要介绍电能计量技术的基本概念、电能计量的发展,和特点以及电能计量装置的组成分类和铭牌。这些内容是,供用电技术人员应当掌握的常识性的知识，是学习本课程,的预备知识。,本章的重点应放在连接基本概念上，了解远程抄表、电能计,量系统以及电能计量技术的发展、新技术和新设备，灵活运,用，为搞好用电管理与检查服务。,第一章 电能计量技术的基本概念,第一节 电能计量技术的基本概念,本章的主要内容,第二节 电能计量的发展和现状,第三节 电能计量装置的分类及铭牌标志,第一节 电能计量技术的基本概念,一、电能计量技术的有关概念,电能计量技术,是由电能计量装置来确定电能量值，为实,现电能单位的统一及其量值的准确、可靠的一系列活动。,电能计量是电力生产、销售以及电网安全运行的重要环,节，发电、输电、配电和用电都需要对电能进行准确测量。,电能计量技术的重要性,电能计量技术的定义,第一节 电能计量技术的基本概念,电能计量装置的作用,电能计量装置的定义,通常我们把电能表、与其配合的电能计量装置包括电能表、计量用互感器及电能表到互感器的二次回路连接线统称为,电能计量装置,。,电既是电力企业的产品，又是商品，其交易过程必须遵循市场规律，做到买卖公平。电能计量装置的准确与否，直接关系到各项电业技术经济指标的准确计算、营业计费的准确性和公平性，关系到电力工业的发展、国家与电力用户的合法权益。,第一节 电能计量技术的基本概念,电能表,是电能计量装置的核心部分，它起着计量负载消耗或电源发出的电能的作用。,在高电压、大电流的系统中，必须通过电压、电流互感器将高电压、大电流变换成低电压、小电流再接入电能表进行测量。,互感器,的作用有两点：1）降低仪表绝缘强度、保证人身安全；2）扩大了电能表的量程、减小了仪表的制作规格。,电能表,二次回路,的作用：通过导线将电能表和互感器连接，易于工作人员监测。但二次回路会对电能计量装置的准确度产生影响。,电能计量装置的组成,第一节 电能计量技术的基本概念,二、对电能计量装置的要求,电力系统具有跨区、跨省联网运营的自然特性，要求整个系统内的电能计量值准确统一；,电力生产具有发、供、用电同时完成的特性，要求电能计量装置是在线的、不间断的，又必须准确可靠；,电能计量工作要遵守电力系统的安全运行规则，要求电能计量装置与其他电气设备必须配套，并连接成网络运行；,电能计量是电力营销的重要环节，要求应当公正、诚信；,从发电厂到用户，电的传输与测量是通过电能计量装置来测量发电量、厂用电量、供电量以及售电量等，随着电子和计算机技术的发展和电力系统自动化水平的提高，实现了远方抄表和电能计量管理系统，其目的是更好地为生产调度和电力企业经济核算服务。,第二节 电能计量的发展和现状,一、电能表的发展历史及现状,1880年，德国人爱迪生用电解原理制成的直流电能表是世界上最早的电能表；,随着交流电的产生和应用，1888年意大利物理学教授费拉里斯（Ferraris）和美国某电工技术学校的物理教师几乎同时提出了利用旋转磁场测量交流电能的原理，为制造感应式电能表奠定了理论基础；,1889年，匈牙利岗兹公司的，其电压铁芯就重达6kg，且无单独电流铁芯感应式电能表；,1890年，出现了带电流铁芯的感应式电能表，反作用力矩靠交流电磁铁产生，转动元件是一个铜环；,直到19世纪末，人们利用交流电磁铁代替直流电磁铁，,铝盘代替铜制的转盘，表的计数机构几经改进，生产了单相和三相的感应式交流电能表；,1、电能表在世界范围内的发展,第二节 电能计量的发展和现状,在20世纪的很长的时间内，电能表的发展方向主要放在如何缩小体积和改善工作性能的研究上，随着高导磁材料的出现，使电能表的重量和体积大大降低，每只表的质量降到了1.52kg；,30年代，由于采用用铬钢、铝镍合金磁铁代替钨铜使转盘转速降低，降低了损耗，同时改善了电能表的负荷特性；,由于感应式电能表具有结构简单、操作安全、维修方便、造价低廉、经久耐用等一系列优点，一直被广泛应用，发展非常迅速，在以后的几十年中，人们不断对感应式电能表的结构和性能进行改进，使其合理、完善，陆续出现了各种无功电能表、脉冲电能表、分时电能计量表等，品种规格发展至几十种，有的电能表每只还不到1kg重，准确度可达到3.00.5级；,电能表的质量是以准确度、过负载能力和延长一次使用寿命等几项指标为主要标志的。目前，国外感应式单相电能表过负荷能力达600%以上；采用双宝石轴承和磁力轴承，使电能表寿命达到1530年；由于感应式电能表受制造和机理的限制，单相电能表准确度可达1.0级，三相感应式电能表可达0.5级。,第二节 电能计量的发展和现状,随着电子技术的飞速发展，对电能表产生了巨大的影响，20世纪60年代出线了电子式电能表，大大提高了电能表的计量准确度，在次基础上，研究不断朝着提高准确度和降低成本的方向发展。,70年代初，为实用化，主要对电子式电能表的测量电能机理进行研究，先后出限了热电乘法器构成的电子式电能表、时分割乘法器构成的电子式电能表和四象限模拟乘法器的技术方案。,80年代，集成电路开始在计量装置中应用，使电子式电能表准确度达0.50.05级。电能表出线了质的变化，由功能简单的感应式电能表逐步过度到机电脉冲式电能表、全电子式电能表，直到智能型多功能电能表。,进入90年代，随着危机技术的发展，基于先购电、再用电的管理思想，开发研制和使用智能型IC卡预付费电能表。远程电能表数据采集系统也开始实施应用。,目前，电子式电能表已发展到与电能的智能化计量管理不可分割的水平，电能表数据采集技术推动了远程抄表技术的发展，组成了智能型电能量采集与计费管理自动化系统。,第二节 电能计量的发展和现状,我国电能表的生产始于50年代初，记过几十年的努力，电能测量技术和仪表的开发生产得到了飞速的发展。各种类型电能表（感应式、全电子式）在品种和质量上得到了扩展与提高，为满足推行峰谷电价制的需要，开发与生产了各种付费率电能表；为满足一户一表制的需要，开发了IC卡预付费表；为防窃电，开发了防窃电电能表；为满足用电营业管理的需要，开发了多功能电能表、电能管理系统；为满足负荷监控的需要，开发了无线电力负荷监控系统；为实现抄表自动化、远程化，开发了远程自动化抄表系统。不仅给国内，还远销国外。,2、电能表在我国的发展,第二节 电能计量的发展和现状,二、互感器的发展与现状,自1876年，俄罗斯科学家布洛其科夫研制了第一台变压器以来，人们就一直探索发明电压互感器和电流互感器，其目的是为了测量高电压和大电流。基于变压器的原理，1881年就诞生了电压互感器，1885年出现了电流互感器。从此，人们在缩小互感器的体积、提高测量准确度上下功夫。,到目前为止，电厂和大型枢纽变电站采用0.2级电压互感器和电流互感器。为了减小误差，提高测量准确度，对电压互感器和电流互感器的无源补偿和有源补偿装置、对电压互感器二次侧导线压降的有源补偿装置也应运而生。,随着新型材料的发展，近年来由于超高压直流输电网络以及光电、半导体技术和计算机技术的不断发展，是新的电气测量方法，如无线电的、光电的互感器已进入试运行阶段。,第二节 电能计量的发展和现状,三、电能表检验装置的发展概况,电能表校验装置主要是电能计量基准与检验装置和便携式电能表现场检验仪两方面。,20世纪60、70年代以前，大部分采取的是利用实负荷与表计对比等原始检验方法，如瓦秒法和比较法等，装置方法速度慢、准确度不高、工作效率低。,80年代初期，出现了计量与微机接口的软件操作平台，通过光电传感电路，把光信号转换成电信号，经过模/数变换，传给计算机，使准确度和效率大大提高，这种电能表检验装置具备了准确度高、自动化长度高，多表位、多功能等特点。使电能表检验逐步向程序化、规模化方向发展。,目前，我国电能计量基准与标准检验产生了0.36-0.0015级的单相和三相检验装置，便携式电能表现场检验仪产生了0.3-0.1级的各类产品，达到了国际先进水平。,第三节 电能计量装置的分类及铭牌标志,一、电能表的分类及铭牌,1、电能表的分类,专门由于计量负荷在某一段时间内所消耗的电能的仪表称为,电能表,。它反应的是这段时间内平均功率与时间的乘积。,根据其用途一般将电能表分为两大类：测量电能表和标准电能表。,测量电能表又可以分为以下不同的类别：,1）按结构和工作原理分：感应式（机械式）、静止式（电子式）和机电一体式（混合式）；,2）按接入电源性质分：交流电能表和直流电能表；,3）按准确度等级分：普通级和标准级。普通电能表一般用于测量电能表，常见的等级有0.5、1.0、2.0、3.0级；标准电能表一般用于检验不同电能表，常见的等级有0.01、0.05、0.2、0.5级等；,4）按安装接线方式分：直接接入式和间接接入式，其中又有单相、三相三线和三相四线电能表之分；,5）按用途分：工业与民用电能表、电子标准电能表和特殊用途电能表等。常见的电能表有脉冲电能表、最大需量电能表和复费率电能表。,第三节 电能计量装置的分类及铭牌标志,2、电能表的铭牌,电能表的名称及型号：,类别代号+组别代号+设计序号+派生号；,例如：DTF-三相四线复费率电能表，如DTF68、DTF9等。,第三节 电能计量装置的分类及铭牌标志,电能计量单位：有功电能表为kWh；无功电能表为kvarh；,字轮式计度器的窗口：整数位和小数位用不同的颜色区分，中间有小数点；若无小数位，窗口各字轮均有被乘系数，如,100，10，1等；,准确度等级：以相对误差来不是准确度等级，如用0.5或CL.0.5表示；,基本电流和额定最大电流：如DS8型三相电能表铭牌标明“35（20）A”时，表明基本电流为5A，额定最大电流为20A；,额定电压；,电能表常数：表示电能表记录的电能表和转盘转数或脉冲数之间的关系的比例常数，有功电能表以r/Wh或r/kWh表示；,额定频率：50Hz。,第三节 电能计量装置的分类及铭牌标志,二、互感器的分类及铭牌,1、互感器的分类,按互感器的功能分：电流互感器和电压互感器；,按互感器工作原理分：电磁式、电容式、光电式三种互感器；,按测量对象分：单相、三相等；,按用途分：计量用、测量用、保护用互感器；,按互感器绝缘结构分：干式、固体浇注式和油浸式，以及气体绝缘式互感器。,第三节 电能计量装置的分类及铭牌标志,2、电流互感器的铭牌,型号：,例如：LFC-10型，即为10kV多匝式瓷绝缘电流互感器。,第三节 电能计量装置的分类及铭牌标志,额定电流比：一次额定电流和二次额定电流之比；,准确度级别：测量用互感器的准确度，用其在额定电流下所规定的最大允许电流误差的百分数表示，一般有0.1、0.2、0.5、1.0、3.0、5.0级，宽量限的S级的电流互感器的准确度级别有0.2S和0.5S级的；,额定容量：对于电流互感器二次侧额定电流为5A时，额定容量有2.5、5、10、15、20、30、60kVA等；,额定电压：指一次绕组和二次绕组对地能够承受的最大电压，表明电流互感器一次绕组的绝缘强度，有10、35、110、220、330、500kV等。,极性标志：为了确保准确接线，电流互感器一次和二次绕组的出线端都有极性标志，一般按减极性相连接。,第三节 电能计量装置的分类及铭牌标志,3、电压互感器的铭牌,型号：,额定电压及额定电压比：一次额定电压及二次额定电压之比；,准确度级别：在规定的使用条件下，电压互感器的误差应在规定的限度内，常用的有0.1、0.2、0.5、1.0、3.0、5.0级别；,额定容量：即以额定二次电压为基准时规定二次回路允许接入的负荷，通常以视在规律VA值表示。,第三节 电能计量装置的分类及铭牌标志,三、电能计量装置的分类,小 结,本章主要介绍了由电能表、与其配合使用的互感器以及电,能表到互感器的二次回路连接线组成的电能计量装置，电能计,量的发展和特点以及电能计量装置的分类和铭牌，这些内容是,供用电技术人员应当掌握