以往選用表計的技術(shù)原因
以前居民單相電能表基本上是862型表,前幾年開始主要選用機械式長壽命技術(shù)電能表(設(shè)計壽命25~30 a)。當時單相全電子電能表已經(jīng)出現(xiàn),但對于大面積使用爭議很大,主要在壽命和可靠性方面。經(jīng)過調(diào)查和試驗發(fā)現(xiàn),生產(chǎn)廠在元器件和材料選擇、工藝上隨意性較大,質(zhì)量波動明顯,另外缺乏實際運行經(jīng)驗,生產(chǎn)也未形成規(guī)模,售后服務和技術(shù)支持投入力量都不足,大面積使用風險較大。而機械式長壽命技術(shù)電能表國外已有幾十年的實際運行經(jīng)驗,國內(nèi)引進和消化這項技術(shù)后生產(chǎn)的表計經(jīng)過中國電力科學研究院的長壽命試驗,表現(xiàn)不錯。最主要的是全電子表出現(xiàn)故障就可能導致不計電量,故障可能僅因為內(nèi)部一個元件失效。而機械表出現(xiàn)故障,可能只是計量不準,影響相對較小。所以當時在單相全電子電能表不太成熟的情況下,河北省選用了機械式長壽命技術(shù)電能表進行推廣。
單相全電子電能表發(fā)展簡介
70年代,國外就開始開發(fā)電子式電能表,但由于受當時的電子技術(shù)水平制約,全電子電能表首先用于標準表。全電子電能表最大的優(yōu)點是準確度高,而機械表很難做到較高的精度。所以標準表很快都采用了全電子電能表。在安裝表領(lǐng)域,由于當時電子表可靠性較差,對環(huán)境要求較高,價格貴,它的準確度優(yōu)勢無法顯現(xiàn),一直很難和機械表競爭。 隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,電子器件的性能在80年代有了質(zhì)的飛躍,國外電子表的生產(chǎn)有了長足的進步。我國90年代初研制出了電子表,隨后有廠家開始批量生產(chǎn)。目前國內(nèi)研制生產(chǎn)專用集成電路的廠家近十家,品種很多。原先爭議較大的可靠性和壽命問題,隨著新器件的應用和實際運行經(jīng)驗的積累,也開始得到大家的認可。近兩年,單相全電子電能表的器件選擇和工藝控制基本成熟,廠家的生產(chǎn)規(guī)模和服務能力經(jīng)過市場的選擇也分出了層次,產(chǎn)品的質(zhì)量和價格達到了合理的水平。另外經(jīng)過幾年的技術(shù)準備,也積累了一些成熟的經(jīng)驗,所以這時在河北省推廣使用全單相電子電能表,風險降到了最低。
單相全電子電能表的原理簡介和特點分析
單相全電子電能表功能單一。其核心部分是一只計量芯片,配以一些外圍器件實現(xiàn)電能計量功能。電流回路為錳銅片電阻,阻值很低;電壓回路為固定阻容降壓網(wǎng)絡(luò);兩個回路電流取樣、降壓所得的小電壓信號由計量芯片采集來計量電能??奢敵鲭娒}沖用于校驗或動抄表等功能的擴展;驅(qū)動計度器顯示電能值;還有的芯片有接口與外界通訊。全部元器件只有五、六十個。
單相電子表的主要特點為:
a. 誤差穩(wěn)定,線性好這是機械表無法比擬的優(yōu)點。全單相電子電能表電流回路采用錳銅分流器,無相移、磁飽和等因素制約,因而在測量范圍內(nèi)線性大大優(yōu)于機械表。誤差調(diào)整機構(gòu)采用固定電阻網(wǎng)絡(luò),無可動器件,在工藝上采用抗老化措施,使整表誤差穩(wěn)定性很好。
b. 輕負載特性好表計內(nèi)的計量芯片動態(tài)測量范圍很寬,在1 000∶1范圍內(nèi)可保證測量精度,這就保證了小負載時的誤差特性。
c. 過載能力強測量范圍寬的特點同時還體現(xiàn)在極強的過載能力上。由于電流回路使用錳銅電阻,阻值很小,內(nèi)部電路取的是一個小電壓信號,即使外部大電流通過,取樣電阻不會產(chǎn)生很大功耗,不會燒表。
d. 功耗低電子技術(shù)的發(fā)展使電阻器件的功耗變得很低。電流回路的分流電阻只有幾百微歐,可以忽略。電壓回路功耗0.5 W左右,遠小于感應式電能表的1.2 W左右,是節(jié)能型儀表,對于降低線損很有好處。
e. 溫度特性好由于電流采樣所用的錳銅分流器有極好的溫度特性,所以采樣部分的溫度影響可忽略不計。在電路中電流和電壓輸入回路采用相互補償技術(shù),因此表計整體的溫度特性很好。
f. 防竊電功能強由于電流回路的分流器只有幾百微歐,小于一般導線電阻,更小于導線接觸電阻,因此在機械表上常用的外部短路方式竊電對電子電能表沒什么效果。另外電子電能表采取雙向計度原理,通過反接倒轉(zhuǎn)的竊電方式無效。因而在不必外加措施的情況下,表計本身就具有一定的防竊電能力。
g. 運輸安裝條件要求低由于電子電能表無轉(zhuǎn)動元件,安裝不受位置影響。重量輕、體積小,運輸方便。
h. 便于校驗直接輸出電脈沖,便于校驗和實現(xiàn)自動抄表等功能的擴展。
i. 可以幫助改變原來的檢修、管理流程由于電子電能表不用清洗、調(diào)整、維修,故可以根據(jù)形勢需要,改革現(xiàn)有的檢修流程,拿出精力搞好校驗和定期抽檢,改變原來的輪換方式。
選表時需考慮的因素
1計量芯片
單相全電子電能表的主要功能和優(yōu)勢在于計量芯片的質(zhì)量。前幾年我國的生產(chǎn)廠大多采用上海貝嶺出產(chǎn)的BL0932或相似的芯片。它是基于模擬乘法器和頻率變換原理的第一代芯片。1999年以后許多廠家已換用美國AD公司的AD7755系列芯片。它是基于A/D轉(zhuǎn)換原理包含16位A/D轉(zhuǎn)換全數(shù)字處理芯片。電能測量精度0.1%,測量范圍1 000∶1,運行環(huán)境溫度-40 ℃~+85 ℃,內(nèi)部考慮了電磁兼容設(shè)計,使用后效果良好。
2電解電容
電解電容是影響電子表壽命的最主要因素。以往的顧慮也大多在此。目前公認的電解電容壽命計算公式是工作溫度每低10 ℃ 壽命增加1倍。選用105 ℃工作壽命2 000 h的電容,95 ℃時壽命為4 000 h,35~45 ℃時壽命達14~29 a,可以滿足目前要求。使用時還可考慮選用名牌產(chǎn)品以提高可靠程度,河北省在招標時提出選用日本RUBYCON(紅寶石)公司產(chǎn)品,這也是業(yè)內(nèi)公認比較好的廠家。
3聚酯電容
內(nèi)部電阻器件的5 V電源是采用阻容降壓網(wǎng)絡(luò)提供的,外部電源電壓的90%以上要施加在聚酯電容上?,F(xiàn)在產(chǎn)品中一般有兩種選擇:一是耐壓400~630 V的普通聚酯電容;二是X2級275 V電容。X2級電容符合IEC384-14標準,耐壓2 000 V以上不擊穿,對于抵抗電源中的尖峰、沖擊有好處。但價格稍貴,需要時可以要求使用這種電容以提高可靠性。
4計度器
計度器是單相全電子電能表的關(guān)鍵器件之一,目前國內(nèi)單相表的設(shè)計采用了保留機械式計度器的方案,防止萬一表計失靈丟失電量。計度器的最大問題是卡字現(xiàn)象,國內(nèi)目前公認較好的是北京科翔和南京申能公司的產(chǎn)品。隨著電子技術(shù)及生產(chǎn)水平的進一步提高,發(fā)展趨勢可能是采用液晶顯示,數(shù)據(jù)由內(nèi)部存儲器保存。
5結(jié)束語
本文介紹了單相全電子電能表的特點和影響其質(zhì)量的主要器件。但在實際考察時,還要注意選擇有實力的廠家。因為單相表的生產(chǎn)對生產(chǎn)廠家的技術(shù)能力要求相對較低,生產(chǎn)較容易,所以現(xiàn)在生產(chǎn)廠家眾多,魚龍混雜,因而要考慮生產(chǎn)規(guī)模、售后服務及技術(shù)支持的力量。在招標時提出生產(chǎn)廠家對產(chǎn)品給出10年包換的承諾。如果生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品壽命可以達到要求,失效率又低,應該可以承受。這樣還可進一步減輕供電局維護工作量,提高工作效率。