浅谈电子式与感应式电能表的性能分析及其选用
摘要：本文分析了电子式与感应式电能表的性能，论述了全电子式电能表的特点、类型、功能及其合理选用，介绍了确保电能表计量准确性的要求。
关键词：电子表 机械表 电能表 性能 选用
0 引言
经常使用的电能表有两种：一种是感应式机械电能表，它是利用三个不同空间和相位的磁通建立起来的交变移进磁场，在这个磁场的作用下，转盘上产生了感应电流，根据楞次定律，这个感应电流使得转盘总是朝一个方向旋转。转盘的转动经蜗杆传递到计数器，累计转盘的转数，从而达到计量电能的目的。另一种是电子式电能表，它是利用电流和电压作用于固态电子器件而产生瓦时输出量的电能计量仪表。
1 电子表与机械表的缺点比较
1.1 机械表存在以下缺点：①使用的制动阻尼磁铁受温度影响较大，高温状态下容易失磁，使得表计走慢，给供电部门造成电能损失；②机械式电能表由于受磁场对称性和发热影响，容易发生潜动即空走；③感应式电能表在轻负荷运行时，往往出现过补偿现象。
1.2 电子表存在以下缺点：①生产技术有待于进一步提高；②价格较贵；③对外部环境要求较高等。
2 电子表与机械表的性能比较
2.1 线性动态范围与计量准确度：由于电子表的采样元件、A/D变换元件、放大电路等的线性好，使得电子表的线性动态范围较大，适应性很强。机械表的线性动态范围小，原因是非线性因素太多，当用电量变化很大时计量精度将受到很大影响。
2.2 灵敏度：电子表的电子线路本身灵敏度极高，可比机械表高一个数量级，而且可以长时间保持这种高灵敏度。机械表的机械摩擦阻力是原理性的问题目前无法克服，特别是在低转速时，机械摩擦力接近静态摩擦力，数值明显提高，因而计量漏洞将增大，长时间工作后尤其如此。
2.3 功耗：由于电子表采用的CMOS元件自身功耗很小，例如一只单相电子表的每月功耗约为0.3～0.5kWh，机械表的功耗每月0.8～1kWh。
2.4 防窃电效果：由于电子线路内部在设计上很容易实现对付各种窃电行为防范措施，因此电子表在防窃电功能上要比机械表强得多。
2.5 稳定性：电子表总体的稳定性很好，用户在安装前可以实现免调，工作中的调校周期也可以大大延长，从而节省了人工。机械表因采用机械转动方式工作，摩擦力不稳定，因此稳定性与电子表相比显得较差，经运输后准确度就可能超差，在安装之前必须重新调校。
2.6 精度：电子表电路中的A/D变换器的精度可达2-14以上，因此分辩力和精度很高，可以设计0.5级以上的高精度电能表。机械表由于采用磁路结构非线性失真大，一致性差，因此要采用各种补偿机构，采用补偿机构又降低了稳定性，也不利于生产使用中的调校。
3 感应式电能表突出的问题
感应式电能表已有100多年的历史，当前突出的问题是：
3.1 合格率低，超差严重。
3.2 偷窃电现象严重：感应式电能表由于电流、电压接线端子外露，很容易采用改接线或倒表手段进行偷窃电，这是包括我国在内的发展中国家普遍存在的严重问题。
3.3 抄表方式单一落后：感应式电能表采用的是人工登门手工抄表，随着电能表的数量增加，抄表、核算的工作量越来越大。
4 全电子式电能表的类型及其合理选用
全电子式电能表是通过对用户供电电压和电流实时采样，采用专用的电能表集成电路，对采样电压和电流信号进行处理并相乘转换成与电能成正比的脉冲输出显示。
4.1 两种采样方式的全电子式电能表比较 当前电子式电能表对用户用电采样方式主要有两种形式。一种是用互感器采样，另一种为直接采样。采用互感器采样即利用电压互感器和电流互感器分别来采集用户的电压信号和电流信号；直接采样则是用热稳定性高的电阻分压网络来取得电压信号，而用电阻温度系数非常小的锰铜片进行电流直接采样。
4.2 电子式多费率电能 所谓多费率电能表也称复费率电能表或称之为分时计量电能表。它是根据每天用电的峰、平、谷的实际情况，分时段地进行计量，以作为分时电价结算的依据。
4.3 电子式电能表的抄表方式 全电子式电能表的抄表方式主要有以下几种：①人工抄表：根据表头显示进行抄表。②手持红外抄表器抄表：手持红外抄表器抄表它是一个带有红外收发的单片机控制系统。③远距离自动抄表系统：所谓远距离自动抄表系统是指管理人员可以坐在远距表的办公室里，应用微机通过专用线、无线、电力线、光纤等做为通道，进行抄表和用电管理。
4.4 全电子式予付费电能表 所谓网络购电式予付费电能表，用户到供电或物业管理部门去买电，而供电或物业管理部门采用远控或手持售电机，将购电量直接注入到用户的电表内，用户表头可显示出购电数。当显示电量减到一定值时，可发出光报警，提示用户购电，否则，当用完电时及时断电。
5 集中式多用户全电子式电能表符合我国国情
我国居民住宅或公寓多以楼房为主。一座楼一般含几个单元，而每个单元少者一般近十户、十几户，多者几十户。
5.1 集中式多用户全电子电能表的结构、原理。
5.1.1 每户电能计量单元：主要由电压、电流采样和专用电能表芯片构成。它的任务是完成每个用户的用电量累积、存储，并同时将电量转换成相应的脉冲分别输出或送入单片机处理。
5.1.2 单片机系统：它是一个智能数据采集处理和控制单元。整个系统安装在一个见方约200*80mm2的印刷电路板上。它的任务是接收并存储各用户电量，经处理后控制公用显示器，定时、轮流显示各户用电量，控制对外通信，完成抄表或远控等工作。
5.1.3 输出部分：主要包括公用显示器和对外通信、控制接口等。公用显示器轮流显示每户户号和电量，可24小时连续工作，用户随时可查看各自的用量情况。
5.2 技术指标、功能及合理选用：集中式多用户全电子式电能表的主要技术指标和单块全电子式电能表相当，而功能比单表强，性能价格比高于单表，由于篇幅关系，这里只介绍几点有关选用和使用的问题。
5.2.1 分路电能计量户数：有两种类型：一种是几户至几十户的表，这种表分嵌墙式和外挂式两种，一般是一个单元装一块，安装在楼梯间。另一种是上百户以上的多用户柜式电能表。这类表专为学生公寓设计，根据当前高校学生公寓用电管理要求，这类表除具有远程自动抄表、予付费等功能外，它还可设计成具有负载任意限定和恶性负载识别能力。
5.2.2 供电方式：有以下几种，可按需选用。①单相进线——单相、多户出线。 ②三相四线制进线——单相多户出线，即每相可接多户。要求每相所接户数尽量相等。③三相进线——三相多户出线，用户三相用电设备。④三相四线制进线——单、三相混合出线，其中三相出线可接三相用电电器。
6 把好几个关，确保电能表计量准确性
电能表是供电企业与用户进行电能交易的一杆秤，这杆秤的准确与否直接关系到供电企业与用户的切身利益，因此，为了保证这杆秤的准确性，保证国家和用户的利益不受损害，我认为应在电能表的采购、校验、服务等方面把好以下几道关：
6.1 严把采购入库关：在选购电能表时必须考虑生产厂家的生产条件、产品生产时间、质量保证体系、现场运行故障率等因素。
6.2 把好检测校验关：对于待装的电能表，必须保证其首次检验合格率、走字合格率达到100%。
6.3 搞好优质服务和监督关：应通过设立行风监督员的办法，加强行风监督。通过定期走访用户，听取用户意见等方式来做好各项工作。
6.4 把好安装关：鉴于电子式电能表对周围环境的要求较高，因此，在安装时应注意避免太阳直射，最好集中安装在表箱内，城镇集中小区可大批安装使用这种电能表。
7 结束语
当今，电能已成为最重要的能源，在市场经济下，人们对电能的计量要求准确度要高，使用寿命要求长，而对用电的管理要求实现智能化、自动化。全电子式电能表，取代传统的感应式电能表已势在必行。只有把好这些关，才能保证电能计量装置的准确性，从而确保供电企业和用户的利益不受损失。这对于树立供电企业的良好形象也有一定的现实意义。
参考文献：
[1]李卫东.《浅议集中式电能表的设计思想》.北京：2001.5.
[2]吴小美.《电子式电能表电网运行实践》.北京：2002.8.
