单相电表的原理与功能

有关单相电表的原理，单相电度表的结构与功能，单相电表的相关术语，以及单相电表的测量与误差分析，感兴趣的电工朋友参考下。

单相电表的原理

单相电表是用来测定普通民用家庭电路中的用电量的设备，家庭电路用来给各种家用电器供电。单相电表具有能耗低、可靠性高等特点，是改革用电体制，实现电能商品化的理想产品。

单相电表是利用电压和电流线圈在铝盘上产生的涡流与交变磁通相互作用产生电磁力，使铝盘转动，同时引入制动力矩，使铝盘转速与负载功率成正比，通过轴向齿轮传动，由计度器积算出转盘转数而测定出电能。

故电度表主要结构是由电压线圈、电流线圈、转盘、转轴、制动磁铁、齿轮、计度器等组成。

单相电表的功能

1、计量功能

a)计量多时段正向有功电能,并存储其数据；

b)至少存储上12个月的总电能和各费率电能量值，数据存储分界时间为月末24时或其他1至28日的整点时刻；

2、费控功能

a)电能表费控功能的实现方式分为本地方式和远程方式两种，本地方式是通过CPU卡、射频卡等固态介质实现，远程方式是通过公网、载波等虚拟介质和远程售电系统实现。

b)当电能表内的剩余金额小于或等于系统所设的报警金额时，应能以声、光或其他方式提醒用户；当电能表内的剩余金额为零或低于双方约定的透支门限金额时，可发出断电信号，控制负荷开关自动切断；如果不能自动切断，应能记录透支金额。当电能表重新存入电费后，应首先扣除透支金额，当剩余金额大于零时，方可通过远程或本地控制使电能表处于允许合闸，然后用户可人工恢复供电；

c)电能表的预存电费金额应能与表内的剩余金额进行准确迭加；

d)完成电费预存后，电能表应能将剩余金额、电能表用电参数等信息根据费控实现方式返写至固态介质中或通过虚拟介质传回售电系统；

e)使用非指定介质输入购电金额等信息时，电能表不应接受；

f)使用CPU卡或射频卡购电时，当用户CPU卡或射频卡遗失，通过一定程序补遗后电能表应能接受新补的CPU卡或射频卡，并拒绝原CPU卡或射频卡；

g)当使用非指定介质或进行非法操作时，电能表应有防护功能。在撤销非指定介质或非法操作后，电能表应能正常工作且数据不丢失；

h)在购电卡插入后电能表应在3s内读写完毕；

i)本地实现方式可通过固态介质对电能表内的用电参数进行设置。远程实现方式可通过虚拟介质对电能表内的用电参数进行设置，但设置前需通过严格的密码认证及ESAM模块等其他安全验证，确保数据传输安全可靠。

3、测量及监测

能测量、记录、显示当前电能表的电压、电流（包括零线电流）、功率、功率因数等运行参数。测量误差（引用误差）不超过±1%。

4、事件记录

a)永久记录电能表清零事件的电量信息；

b)可记录编程总次数，最近10次编程的时刻、操作者代码、编程项的数据标识；

c)可记录校时总次数，最近10次校时的时刻、操作者代码；

d)可记录掉电的总次数，最近10次掉电发生结束时刻；来自：电工技术之家

e)可记录最近10次远程控制拉闸和最近10次远程控制合闸事件，记录拉、合闸事件发生、时刻和重要电能量等数据；

f)可记录开表盖总次数，最近10次开表盖事件的发生、结束时刻；

5、费率时段

具有两套费率时段表，可在指定时间进行切换，每套费率至少支持两个费率显示。

有日历、时钟，全年至少可设置2个时区，在24h内至少可以任意编程8个时段，时段最小间隔为15分钟，可跨越零点设置。

具有两套电价方案，可在指定时间进行切换。

支持通过红外、RS485通信接口修改费率时段表及电价方案，并应有防止非授权人操作的安全措施。

支持通过授权的CPU卡和射频卡修改费率时段表及电价方案。

当电能表使用载波通信时，禁止通过载波通信方式修改费率时段表及电价方案。

6、显示功能

a)电能表至少应能显示以下信息：

1)当月和上月月度累计用电量；

2)当前剩余金额；

3)当前阶梯电价；

4)各费率累计电能量示值和总累计电能量示值；

5)当前时间；

6)报警代码或提示；

7)插卡及通信状态提示；

8)表号。

b)电量显示单位为千瓦时（kWh），显示位数为8位，含2位小数。

c)剩余金额显示单位为元，显示位数为8位，含2位小数。

d)LCD背光唤醒方式包括按键唤醒、红外唤醒（任意红外设备均可唤醒）或插卡唤醒，卡片拔出后背光熄灭，电能表正常使用情况下，LCD寿命不小于10年。

e)停电时可通过按键唤醒显示，背光灯不点亮，唤醒后如无操作，自动循环显示一遍后关闭显示，按键显示操作结束30秒后关闭显示。

显示信息详见附录B，显示代码参见《国家电网公司电能表功能规范》附录B。www.gdzrlj.com

7、报警功能

当出现下列故障或报警项时,应在循环显示第一项显示报警代码或报警提示，并且LCD背光灯持续点亮：

a)当剩余电费小于报警电费时，提示“请购电” ；

b)当电能表出现故障时，提示出错信息码（用Err-ＸＸ表示）。

1)Err－01 控制回路错误

2)Err－02 ESAM错误

3)Err－04 时钟电池电压低

4)Err－08 时钟故障

5)Err－10 认证错误

6)Err－16 修改密钥错误

8、冻结功能

定时冻结：按照指定的时间冻结电能量数据，每个冻结量至少保存12次。

瞬时冻结：在非正常情况下，冻结当前的所有电量数据、日历和时间、以及重要的测量数据。瞬时冻结量保存最后3次数据。

约定冻结：在新老两种费率/时段转换，或电力公司认为有特殊要求时，冻结约定时刻的电量以及其他重要数据；保存最后2次冻结数据。

日冻结：连续冻结每日零点的累计总电量和各费率电量，保存60天。

整点冻结：存储整点时刻或半点时刻的有功总电能，可存储96个数据。

冻结内容及标识符应符合DL/T 645-2007及其备案文件要求。

9、计时功能

采用具有温度补偿功能的内置硬件时钟电路，内部时钟端子输出频率为1Hz。保证在-25～ 60℃的温度范围内：时钟准确度≤±1s/d。在参比温度（23℃）下，时钟准确度≤±0.5s/d；

广播校时不受密码和硬件编程开关限制，但只能对时钟误差小于等于5分钟的电能表进行校时，每天只允许校对一次，且禁止在午夜零点前后5分钟内进行广播校时。

单相电表的相关术语

1 介质

用于在售电系统与电能表之间以某种方法传递信息的媒体。根据使用不同，可以将介质分为两类：固态介质和虚拟介质。

2 固态介质

具备合理的电气接口，具有特定的封装形式的介质，如接触式IC卡、非接触式IC卡（又称射频卡）等。

3 虚拟介质

采用非人工方式传输信息的介质，可以为电力线载波、无线电、电话或线缆。

4 CPU卡

配置有存储器和逻辑控制电路及微处理（MCU）电路，能多次重复使用的接触式IC卡。

5射频卡

一种以无线方式传送数据的具有数据存储、逻辑控制和数据处理等功能的非接触式IC卡。

6 ESAM模块

嵌入在设备内，实现安全存储、数据加/解密、双向身份认证、存取权限控制、线路加密传输等安全控制功能。

7 剩余金额

在电能表中记录的可供用户使用的电费金额，该金额应大于等于零。

8 累计电量

电能表自使用以来各费率单元及总计单元累计电能值。

9 透支金额

用户已使用但未缴纳电费的金额值，该值小于零。

10 透支门限金额

允许用户使用的最大透支金额。

11 报警金额

剩余金额报警值。当剩余金额小于等于报警值时，电能表给出声或光报警。

12 阶梯电量

在一个约定的用电结算周期内，把用电量分为两段或多段，每一分段用电量范围内都有一个单位电价，单位电价在分段内保持不变，但是单位电价会随着分段不同而变化。

13 阶梯电价

针对不同阶梯电量制定的单位电价。

14 负荷开关

用于切断和恢复用户负载的电气设备。

15 低压电力线载波

将低压电力线作为数据/信息传输载体的一种通信方式。

16掉电

单相电压低于电能表临界电压。

四、单相电表的检查与误差分析

1、直观检查

（1）铭牌标志完整，字迹清楚，无明显倾斜。

（2）字轮式计数器上的数字全部在字窗遮内（末位字轮和处于进位的字轮除外）。

（3）表壳完好，玻璃清晰，固定牢固无破裂。

（4）计读转数的色标清晰，长度适当。 通过直观检查，不合格的电能表应停止使用。

2、电能表潜动的判断

断开家用剩余电流动作保护器或进户线总开关， 转盘连续转动不超过 1 整圈， 则说明电能表 无潜动，否则应属电能表潜动。

3、电能表启动性能的判断

以居民目前使用最多的 2.0 级 2.5（10）A 单相电能表为例，C＝1440r/（kW·h），启动功 率 PQ＝UxgIQ×0.005Ib＝220×0.005×2.5＝2.75W，用户家中一般没有 2.75W 的标准负荷， 可以采用 8W 的标准白炽灯来判断电能表启动岂能，在接通负载时，3min 内电能表应连续转 动不少于 1 圈，即证明该电能表启动性能良好。

4、常数估计 目前，普通电能表标注的常数单位为 r/（kW·h），以 C＝1440r/（kW·h）为例，用户投入 部分负荷使电能表转动，则电能表计数器末位改变 1 个数字时，转盘应转过 N1＝10－abC＝ 10－1×1×1440＝144r 其中 a 为计数器小数位， 为计数器倍率）若计读的转数不为 144r， （ b ， 则说明电能表常数错误。

5、电能表基本误差的估算

用瓦秒法估算直接接入式电能表的误差（固定转数测时间）。以 DD702、2.5（10）A、C＝ 1440r/（kW·h）单相电能表为例。

（1）根据用户实际用电设备选定 1－2 个负载功率点，如 100W、25W，选择估算转数 N，如 5r（一般不得低于 3r），求出算定时间

T1＝3600×1000N/CKLKYP1＝3600×1000×5/（1440×1×1×100）＝125s

T2＝3600×1000N/CKLKYP2＝3600×1000×5/（1440×1×1×25）＝500s

式中 KL、KY--电能表标注的电流、电压互感器额定变比，未标者为 1。

（2）接通负载，用秒表（可以使用手机秒表功能）实测电能表连续转动 5r 所需时间。如在 100W 时，t1＝123s；25W 时 t2＝505s。

（3）估算电能表相对误差

γ1＝（T1－t2）/t1×100％＝[100×（125－123）/125] ％＝1.6％

γ2＝（T2－t2）/t2×100％＝[100×（500－505）/500]％＝－1.0％

（4）判断电能表误差特性。根据不同电能表准确等级，γ1、γ2 应在有关规程规定范围内。

如普通用户一般为 2.0 级电能表， 负载电流在 0.1Ib－Imax 之间，其误差绝对值应小于 2.0，轻载时其误差绝对值应小于 2.5。

通过估算，可初步判断该电能表是否符合现场运行要求，如估算相对误差大于规定值，则应 要求用户及时将电能表送检。