单相复费率电能表的原理及功能

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摘要：本文主要介绍了单相复费率电能表的基本原理和主要功能，并附有单相复费率电子式电能表的原理框图。以黑白表为例加以说明，从而体现出复费率电能表在保证电网安全、经济运行和供电质量上都是十分重要的。

关键词：复费率电能表、黑白表、测量模块、微处理器

中图分类号： R363.1+24文献标识码：A 文章编号：

单相电能表用于居民用户的用电计量、收费，它量大面广，直接关系到千家万户的利益，也关系到电力部门的稳定、安全运行。表计虽小，对其要求很高。随着科学技术的进步，社会的发展，单相电能表的制造、设计水平也不断提高，由原来单一的机械表发展成了现在的长寿命电能表、机电式电能表、电子式电能表、多功能电能表（预付费、复费率）等多种类型，满足了日益增长的市场需求。

单相复费率电能表的基本原理

复费率电能表是在普通电子式电能表的基础上增加了微处理器，增加时钟芯片、数码管显示器或液晶显示器、通信接口电路等构成的。它根据设置的时段参数对电能进行分时计量，并将其显示出来，同时能通过数据通信接口传输数据。它为实现居民用户电量分时计费提供了手段。单相复费率电子式电能表原理框图如图1所示。

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图1 复费率单相电子式电能表原理框图

测量模块测量有功电能，并将功率脉冲发出。微处理器接收到测量部分的功率脉冲进行电能累计，并且存入存储器中，同时读取时钟信号，按照预先设定好的时段分时计量电能，并将数据输出到相应的显示器中显示，并且随时接收串行通信口的通信信号进行数据传输。

显示可为液晶(LCD)显示器、数码管显示器(LED)或机械计度器。

串行通信接口一般有远红外及RS485接口。

时钟模块提供标准时间，为保证0.5s／天的精度，要求其晶振误差很小(在5ppm之内)，

时钟一般有自动闰年识别，有百年日历功能。

二、单相复费率电能表的主要功能

1 、计量功能

计量有功电量，有功=正向+反向，反向可以单独存储，分时计量功能，三费率，八时段设置；每年可以分枯、丰两个时区，时区分界线可以设置，在分界线可以记录分时电量并抄出。

2、按月计量

可以设置结算日时，在结算日时进行电量数据过月处理。最大存储12个月的分时电量，月电量为月绝对值，可以显示并抄出各月电量。

3、功率脉冲输出

有功，脉冲宽度80±5ms，空触点输出；红色LED功率脉冲指示。

4、通信接口

（1 ）RS485接口：规约为DL/T645部颁规约+扩展，通信速率1200。

（2 ）远红外数据通信接口：规约与RS485相同，通信距离最大可达6m，通信时液晶“”点亮，指示正在通信。

（3 ）电表初始编程密码为11111l，无超级密码，密码重新设置后必须记住，否则将不能解锁。在参数设置时，需按下编程按钮(20s后失效)，液晶显示“P”提示；如果不按下编程按钮，时钟1天只能校对1次，幅度为5min。

5、 事件记录

可以记录电表掉电、功率反向的起始时间和结束时间(记录10次)，清零、参数设置次数及最后1次执行时间。

6 、显示

平时为自动循环显示，显示方案可在四种中选择一种。按动按钮显示内容，当在20s内无按钮按下，电能表将自动返回循环显示。

7 、时钟频率输出信号

频率为0.1Hz。

.8、 报警显示

（1）当发生时钟、内卡、时段设置错误、电池欠压时，液晶显示报警画面。

（2）电池欠压、反向用电时，液晶专用符号点亮。

（ 3）正向用电时，功率脉冲闪烁灭长亮短，反向用电时，脉冲灯灭短亮长。

三、黑白表

黑白表实际是单相复费率表的一种特例，即只有白天和黑夜两个时段和费率，主要在居

民用户中使用。一般黑夜时段规定为23：00到第二天的7：00，白天时段规定为7：00到

23：00。目前，黑龙江省使用的黑白表黑夜时段规定为22：00到第二天的5：00，白天时段规定为5：00到23：00。黑夜时段的电价远比白天时段的电价低，其主要目的是引导用户在黑夜多用电。目前黑白表主要在上海使用。下面以上海使用的黑白表为例，加以介绍。

1、 黑白表的分类

（1）黑白表在普通电子式电能表的基础上加上时钟芯片、存贮芯片、双计度器(也可用其它显示器)设计制造而成，把它叫做电子式黑白表。

（2）黑白表也可在感应式电能表的基础上加光电转换器、时钟芯片、单片机、存贮芯片和双计度器组成，把它叫做机电式黑白表。

2、 黑白表的工作原理

（1 ）电子式黑白表

电子式黑白表电源部分发出的功率脉冲如果直接推动计度器就是一个普通的电子式电能表，而黑白表将功率脉冲P送给CPU，CPU在对功率脉冲分时的同时访问时钟，判定所处时段，如果是白天，CPU把功率脉冲P送到白天计度器中计度，如果是夜晚，送入黑天计度器，从而实现黑夜、白天分时计度的目的。

2 、机电式黑白表

机电式黑白表由三部分组成。第一部分是一个传统的感应式电能表。由感应式电能表实现电能计量，并以一个机械计度器计度。第二部分是一个光电转换器。第三部分是一个以CPU为核心的数据处理部分。 CPU对光电转换器输入的功率脉冲积分计算电能，靠时钟芯片提供的时间信息判别电能应送到白天(平)计度器、还是黑夜(谷)计度器。上海黑白表在把电能送到黑、白计度器的同时，也送人由E2PROM构成的存储芯片中，把电能计量信息储存起来。

总之，由于复费率电能表能把用电高峰、低谷和平段各时段用户所用的电量分别记录下来，供电部门便可根据不同时段的电价收取电费，这可以充分利用经济手段削高峰、填低谷，使供电设备充分挖掘潜力，对保证电网安全、经济运行和供电质量都有好处。

作者简介： 周爱力（1958-），男，工程师，研究方向：机电一体化。