电气器件系列十八：电能表

古城微笑少年丶 2022-12-16 09:21 207阅读 0赞

电能表是用来测量[电能][Link 1]的仪表，又称电度表，火表，千瓦小时表，指测量各种电学量的仪表。

使用电能表时要注意，在低电压（不超过500伏）和[小电流][Link 2]（几十安）的情况下，电能表可直接接入电路进行测量。在高电压或大电流的情况下，电能表不能直接接入线路，需配合电压互感器或[电流互感器][Link 3]使用。

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，如图所示。

图中计量芯片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。

原理图：

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具有  2~31  次分  次谐波与总谐波含量检测，带有开关量输入和开关量输出可实现“遥信”和“遥控”功能，  并具备报警输出。带有  RS485  通信接口，可选用  MODBUS-RTU  或  DL/T645  协议。

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## ##

### 1电能计量 ###

有功总电量是正向有功总电量和反du向有功总电能的总和。正向有功电能zhi、反向有功电能都是有功总电能的dao一部分。

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![20201020141521745.png][]

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[https://wenku.baidu.com/view/ca29cbe703d276a20029bd64783e0912a2167cd1.html][https_wenku.baidu.com_view_ca29cbe703d276a20029bd64783e0912a2167cd1.html]

技术协议：

[https://wenku.baidu.com/view/b5e3e9d776a20029bd642d6d.html][https_wenku.baidu.com_view_b5e3e9d776a20029bd642d6d.html]

### 2电量计量 ###

电压 U、电流 I、有功功率 P、无功功率 Q、视在功率 S、功率 因数 PF、频率、31 次分次谐波及总谐波含量。

交流电的有效电压和有效电流？

[https://www.diangon.com/m432211.html][https_www.diangon.com_m432211.html]

有效值：让一个**交流电流和一个直流电流**分别通过**阻值相同**的电阻，如果在**相同时间**内产生的**热量相等**，那么就把这一**直流电的数值**叫做**这一交流电的有效值**。

[https://www.zhihu.com/question/307266141][https_www.zhihu.com_question_307266141]

有功功率、无功功率、视在功率？

[https://zhidao.baidu.com/question/936640972125581452.html][https_zhidao.baidu.com_question_936640972125581452.html]

[https://www.zhihu.com/question/20361729][https_www.zhihu.com_question_20361729]

（ps：知乎的解释一个比一个精彩，确实是讨论理工科知识的神器，别去看那些社科和情感相关的言之无物的装b言论。。。。。。。。自然科学、理工原理没有高贵与鄙陋之分，仅仅是对真理的理解深度和理解角度不同）

（再ps：直接在网页上搜的资料和回答大多是大同小异的，干货很少，冷门一点的知识基本没有，知乎上基本都是原创的，基本都是干货，大开眼界。）

1、有功功率：在交流电路中，凡是消耗在du电阻元件上、功率不可逆转换的那部分功率（如转变为热能、光能或dao机械能）称为有功功率，简称“有功”， 用“P”表示，单位是瓦（W）或千瓦（KW）。 它反映了交流电源在电阻元件上做功的能力大小，或单位时间内转变为其它能量形式的电能数值。 实际上它是交流电在一个周期内瞬时功率的平均值，故又称平均功率。它的大小等于瞬时功率最大值的1/2，就是等于电阻元件两端电压有效值与通过电阻元件中电流有效值的乘积。

2、无功功率：为了反映以下事实并加以表示，将电感或电容元件与交流电源往复交换的功率称之为无功功率。 简称“无功”，用“Q”表示。单位是乏（Var）或千乏(KVar)。 在交流电路中，凡是具有电感性或电容性的元件，在通电后便会建立起电感线圈的磁场或电容器极板间的电场。因此，在交流电每个周期内的上半部分（瞬时功率为正值）时间内，它们将会从电源吸收能量用建立磁场或电场；而下半部分（瞬时功率为负值）的时间内，其建立的磁场或电场能量又返回电源。因此，在整个周期内这种功率的平均值等于零。就是说，电源的能量与磁场能量或电场能量在进行着可逆的能量转换，而并不消耗功率。 无功功率是交流电路中由于电抗性元件（指纯电感或纯电容）的存在，而进行可逆性转换的那部分电功率，它表达了交流电源能量与磁场或电场能量交换的最大速率。 实际工作中，凡是有线圈和铁芯的感性负载，它们在工作时建立磁场所消耗的功率即为无功功率。如果没有无功功率，电动机和变压器就不能建立工作磁场。

3、视在功率：交流电源所能提供的总功率，称之为视在功率或表现功率，在数值上是交流电路中电压与电流的乘积。 视在功率用S表示。单位为伏安（VA）或千伏安（KVA）。 它通常用来表示交流电源设备（如变压器）的容量大小。 视在功率即不等于有功功率，又不等于无功功率，但它既包括有功功率，又包括无功功率。能否使视在功率100KVA的变压器输出100KW的有功功率，主要取决于负载的功率因数。

4、功率三角形 视在功率（S）、有功功率（P）及无功功率（Q）之间的关系，可以用功率三角形来表示，如下图所示。它是一个直角三角形，两直角边分别为Q与P，斜边为S。S与P之间的夹角Ф为功率因数角，它反映了该交流电路中电压与电流之间的相位差（角）。 电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S

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功率因素？功率因素补偿？

[https://wenku.baidu.com/view/1de764f9fab069dc50220189.html][https_wenku.baidu.com_view_1de764f9fab069dc50220189.html]

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### 3谐波 ###

[https://zhuanlan.zhihu.com/p/22481177][https_zhuanlan.zhihu.com_p_22481177]

[https://zhuanlan.zhihu.com/p/146498771][https_zhuanlan.zhihu.com_p_146498771]

31 次分次谐波?

电网的正常频率是50Hz的，但是由于有bai许多非线性用电设备，就会产生谐du波，并把谐波注入电网。zhi  
谐波对电网和用电设备的危害很大，所以要想办法消除谐波。详见其他专论。

要消除谐波，需要先测量谐波的情况，就要用到你说的谐波表。

与谐波对应的，就是基波，也就是50Hz的频率。谐波就是高于50Hz的那些杂波。由于谐波的频率，不是连续的，而是与50Hz成倍数关系，所以电力系统中，为了方便，就以50Hz为基数（基波），把谐波的频率与基波频率比，就得出不同的倍数，这个倍数，就叫谐波的次数。  
比如，3次谐波，就是150Hz的，7次谐波，就是350Hz的，以此类推。  
但是电网的超出21次的谐波就很少了，所以测量到31次，就算测量次数高的仪表了。

### 4、脉冲输出 ###

脉冲输出端子的脉冲输出有2种： 一种是所谓的“有源脉冲”，一般是一个幅值在5V的有源电脉冲，这种脉冲，如果用指针万用表的直流电压档，可以看出指针随脉冲在摆动。 另一种是所谓的“无电压纯接点”，其实质是一个“电子开关接点”，当这个接点闭合、打开，就能输出脉冲。但这个脉冲的能量来自于外部，所以通常接收的模块是要提供能量的。 我看到的“脉冲采集通讯模块”，通常是接收无电压纯接点信号的。DTS791提供的好象也是无电压纯接点，请查手册确定。 电能表上的1600脉冲/KWH，就是每度电的脉冲输出数，不过通常是所谓“二次脉冲”，实际用电量还要乘以PT和CT的变比，才得出一次电能量。

### 5、需量 ###

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[Link 1]: https://baike.baidu.com/item/%E7%94%B5%E8%83%BD/889532
[Link 2]: https://baike.baidu.com/item/%E5%B0%8F%E7%94%B5%E6%B5%81/8202921
[Link 3]: https://baike.baidu.com/item/%E7%94%B5%E6%B5%81%E4%BA%92%E6%84%9F%E5%99%A8/7784039
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