《電子技術(shù)應(yīng)用》
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電子式電能表的計(jì)數(shù)原理
來源:中國電工儀器儀表信息網(wǎng)
摘要: 文章分析了目前使用最多的電子式電能表存在的缺陷,基于數(shù)采器對(duì)電子式電能表抄讀原理,給出了實(shí)現(xiàn)集中抄表得方法。
關(guān)鍵詞: 智能電表 電子式電能表
Abstract:
Key words :

        目前大家接觸最多的電子式電能表都是采用美國模擬器件公司(Analog  Devices公司)的AD7755芯片為核心的表計(jì)。此類表計(jì)多為8次脈沖輸出,1次顯示字輪驅(qū)動(dòng),即脈沖輸出與顯示字輪驅(qū)動(dòng)的比例為8:1,也就是說在脈沖輸出端(CF端)連續(xù)輸出到第8個(gè)脈沖時(shí),才輸出1個(gè)脈沖到顯示字輪驅(qū)動(dòng);顯示字輪驅(qū)動(dòng)采用的是兩相步進(jìn)電機(jī),每次電表通電后芯片總是先輸出第一相驅(qū)動(dòng)脈沖,當(dāng)芯片輸出第一相驅(qū)動(dòng)脈沖后才能輸出第二相脈沖驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)顯示字輪,從而對(duì)負(fù)荷進(jìn)行計(jì)量顯示。
        以AD7755芯片為核心的電能表存在的缺陷
                              
       AD7755芯片內(nèi)部沒有掉電保持的計(jì)數(shù)器及狀態(tài)存儲(chǔ)器,每次掉電后再上電時(shí),芯片總是從初始狀態(tài)開始計(jì)數(shù);它在小電流負(fù)荷時(shí)還存在非線性誤差。從其計(jì)數(shù)原理我們可以分析出,在以下三種情況下必然造成對(duì)用電量的漏計(jì):
                        
        第一種情況:在用電過程中,當(dāng)脈沖輸出端(CF端)輸出脈沖個(gè)數(shù)不為8的整數(shù)倍的時(shí)刻如遇停電,此時(shí)電表最多將漏計(jì)7個(gè)脈沖。這是由于AD7755芯片內(nèi)部沒有掉電保持計(jì)數(shù)器造成的。
                        
        第二種情況:由于電表芯片每次在通電后總是先輸出第一相驅(qū)動(dòng)脈沖,因而當(dāng)芯片輸出第一相驅(qū)動(dòng)脈沖后如遇停電,再通電時(shí),芯片仍然輸出第一相驅(qū)動(dòng)脈沖,而此時(shí)兩相步進(jìn)電機(jī)不會(huì)動(dòng)作,這樣電表最多就將漏計(jì)8個(gè)脈沖。這是由于AD7755芯片內(nèi)部沒有狀態(tài)存儲(chǔ)器造成的。
                        
        第三種情況:AD7755芯片在負(fù)載電流小于啟動(dòng)電流一定程度(此電流對(duì)于不同的表計(jì)其電流閘值有所不同)時(shí),輸出脈沖端(CF端)與兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)脈沖比例不再是8:1(其比例值與具體的表計(jì)及負(fù)載電流有關(guān))。實(shí)驗(yàn)中用一只5(10A)的電子式電能表進(jìn)行測試,其負(fù)載采用一只27K純電阻,同時(shí)對(duì)表計(jì)的CF端和字輪驅(qū)動(dòng)脈沖輸出端進(jìn)行監(jiān)測,連續(xù)通電12h。發(fā)現(xiàn)表計(jì)CF端脈沖輸出約為30個(gè),屬正常;但字輪驅(qū)動(dòng)沒有脈沖輸出(正常情況下應(yīng)該輸出30/8個(gè)),明顯可以看出,此時(shí)CF端脈沖輸出數(shù)與字輪驅(qū)動(dòng)脈沖輸出數(shù)的比例不再是8:1,而是遠(yuǎn)大于8:1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:如果用電戶的負(fù)荷當(dāng)?shù)陀谀硞€(gè)值時(shí)(如電器處于待機(jī)狀態(tài)、插座上的氖泡或低功耗滅蚊器等負(fù)載),該電表幾乎不計(jì)量,而CF端仍然有脈沖輸出。這是由于AD7755芯片在小電流負(fù)荷時(shí)存在非線性誤差所造成。
        數(shù)采器對(duì)電子式電能表抄讀原理
                               
        數(shù)采器上的每一個(gè)電表插口對(duì)應(yīng)于一塊電表,靠脈沖線將電子表脈沖輸出端(CF端)輸出的脈沖傳輸?shù)綌?shù)采器內(nèi)部進(jìn)行處理,將其換算成電量。如果某塊表的脈沖常數(shù)是1600rim/Kwh,則當(dāng)數(shù)采器采集到1600個(gè)脈沖時(shí),就換算成1度電量。數(shù)采器內(nèi)部有掉電保持的計(jì)數(shù)器,不會(huì)由于停電而造成脈沖的漏計(jì)。
         現(xiàn)在我們來分析一下電子式電能表在集抄系統(tǒng)中出現(xiàn)抄讀誤差的原因:
         從前面的闡述中可以明確:在用電過程中,每停電一次電子式電能表的顯示字輪驅(qū)動(dòng)將漏計(jì)1——15個(gè)脈沖,由于數(shù)采器具有掉電保持功能,可以準(zhǔn)確記錄CF端輸出的每個(gè)脈沖;在小負(fù)荷(負(fù)載電流小于表計(jì)啟動(dòng)電流一定程度)狀態(tài)下,表計(jì)幾乎不計(jì)度,而CF端仍有脈沖輸出,數(shù)采器照常在計(jì)度。最終表象為數(shù)采器抄讀數(shù)總是大于電表顯示數(shù),實(shí)際上是電子式電能表漏計(jì)了用電量。
         美國模擬器件公司(Analog Devices公司)怎么說?
         我們可以到Analog  Devices公司(美國模擬器件公司)的網(wǎng)站:www.analog.com上去查看,該公司已經(jīng)推出ADE7755芯片可以全面替換AD7755芯片,同時(shí)AD7755芯片已經(jīng)廢止,根據(jù)該公司網(wǎng)站上的公開資料分析,ADE7755芯片解決了小電流負(fù)荷下的非線性誤差問題,但掉電情況下出現(xiàn)的漏計(jì)脈沖問題仍然存在。
          用了這種電表來實(shí)現(xiàn)集中抄表該怎么辦?
          用AD7755芯片生產(chǎn)的電子式電能表,存在以上缺陷是固然的,這種電表用在集抄中,表象為一個(gè)月數(shù)采器抄讀數(shù)比電表顯示數(shù)大2——10度(視不同表計(jì)類型、不同容量、不同用電負(fù)荷而不盡相同),這個(gè)差值實(shí)際上就是表計(jì)漏計(jì)掉的用電量。這種電表用于集抄中出現(xiàn)這種現(xiàn)象后,為保證數(shù)采器抄讀數(shù)與電表讀數(shù)一致,建議每半年采用掌上電腦在現(xiàn)場進(jìn)行修正一次;其次是,在訂購電子式電能表時(shí),建議要求采用ADE7755芯片的表計(jì)(至少可以解決小電流負(fù)荷下的非線性誤差問題)。
                  

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