多功能电能表设计要求.docx

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多功能电能表设计要求

多功能电能表性能试验要求

1范围

本要求规定了多功能电能表的电气性能、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装及贮存等。

本要求是针对新设计的双CPU多功能电能表制定的，可适用于参比频率为50Hz的三相交流安装式多功能电能表。

以下简称仪表或表计。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本要求的引用而成为本要求的条款。

GB2829-1987周期检查计数抽样程序及抽样表（适用于生产过程稳定性的检查）

GB4793.1-1995测量、控制和试验室用电气设备的安全要求第1部分：

通用要求（idtIEC1010-1：

1990）

GB/T6592-1996电工和电子测量设备性能表示（idtIEC60359：

1987）

GB/T9092-1998费率和负载控制内部时钟（idtIEC1038：

1990）

GB9969.1-1998工业产品使用说明书总则

GB/T15284-2002多费率电能表特殊要求

GB/T15464-1995仪器仪表包装通用技术条件

GB/T17215-20021级和2级静止式交流有功电能表（idtIEC61036：

2000）

GB/T17441-1998交流电度表符号（idtIEC387：

1992）

GB/T17626.5-1999电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验（idtIEC61000-4-5：

1995）

GB/T17882-19992级和3级静止式交流无功电度表（eqvIEC61268：

1995）

GB/T17883-19990.2S级和0.5S级静止式交流有功电度表（eqvIEC60687：

1992）

JB/T50070-XXXX电能表可靠性要求及考核方法

DL/T614-1997多功能电能表

IEC1038：

1996费率和负载控制内部时钟第1次修订案

IEC1354：

1995电能表费率装置辅助接线端的标记

IEC60050-300：

2001国际电工词汇（IEV）电工和电子测量及测量仪器（311章、312章、313章、314章）

IEC62051：

1999电能计量术语

IEC62052-11：

2003电测量设备（a.c.）-通用要求试验和试验条件-第11部分：

计量设备

IEC62053-31：

1998机电（感应）式、电子（静止）式电能表脉冲输出装置（二线）

IEC62056-21（FDIS）读表、费率和负荷控制的数据交换-第21部分：

直接本地数据交换

IEC62056-31：

1999读表、费率和负荷控制的数据交换-第31部分：

采用双绞线局域网载波通信

IEC62056-61：

2002电测量-读表、费率和负荷控制的数据交换-第61部分：

OBIS对象标识系统

3术语和定义

3.1一般定义

3.1.1静止式电能表

通过电流和电压作用于固态（电子）元件，产生输出脉冲频率与所测量功率成正比的仪表。

3.1.2多功能电能表

由测量单元和数据处理单元等组成，除计量有功（无功）电能量外，还具有分时、测量需量等两种以上功能，可完成多种计费方式、负载管理和远距离传输数据，并能显示、储存和输出数据的仪表。

3.1.3标准表

用于测定电能单位的电能表，通常被设计和工作在可调控的实验室环境中能得到最高的准确度和稳定性。

3.1.4无功功率（乏）

单相电路中任一频率下正弦波的无功功率定义为电流和电压均方根值和其相位角正弦的乘积。

3.1.5无功电能（乏—时）

3.1.5.1单相电路中无功电能

电流和电压均方根值和其相位角正弦的乘积对时间的积分。

注：

实际情况仅针对基波频率的正弦电流和电压的无功功率。

3.1.5.2三相电路中无功电能

各相无功电能的代数和。

3.1.6常数

表示仪表记录的无功电能与相应的测试输出值之间关系的值。

如果此值是脉冲数，则常数是每千乏一小时脉冲数（imp／kvarh）或者是每一脉冲的乏一小时数（varh／imp）。

3.2功能性定义

3.2.1　时间基准（简称时基）

一个单位时间（或频率），用以表征计时准确度。

3.2.1.1时间指示偏差

时间开关所显示的时间与实际时间之差，或对于同步时间开关是时间开关所显示的时间和由电网频率所确定的时间之差。

3.2.1.2计时准确度

在限定时间间隔内的时间指示偏差值。

3.2.1.3工作储备

不影响时间开关正确计时，电源电压允许被中断的最长时间。

3.2.2自检

仪表对内部存储器的扫描测试，出错信息提示以及对电子显示器0～9字码、（标志）符号的检查。

3.2.3总线系统

将有限数目的通信装置（表计）连接到一个访问点或集中器的有线数据通信网络。

3.2.4通信网络

通信网络是使一些装置相互通信的数据通信系统。

通信网络的主要功能是将信息从一个点传送到其他点。

3.2.5红外通信

使用被调制的红外波作为通信的物理介质。

3.2.6接口

两系统之间相互作用的点或方法。

3.2.7光端口

信息传送是通过光信号的通信端口。

3.2.8尖、峰、平、谷时段

电力系统日负荷曲线上反映负荷最突出的时段称尖时段；高峰负荷对应的时段称峰时段；低谷负荷对应的时段称谷时段；除尖、峰、谷负荷外对应的时段称平时段。

3.2.9尖、峰、谷、平（时段）电量

在尖、峰、谷、平时段内，（用户）消耗的电能。

3.2.10需量周期

测量平均功率的连续相等的时间间隔。

3.2.11最大需量

在指定的时间区间内，需量周期中测得的平均功率最大值。

3.2.12滑差（窗）时间

依次递推来测量最大需量的小于需量周期的时间间隔。

3.2.13断相

当某相电压低于预先设定判断阈值（如20V），同时该相无电流时，称该相断相。

3.2.14失压

当某相电压低于预先设定的判断阈值（如70％U），但仍有电流时，称该相失压。

3.2.15全失压

当各相电压都低于预先设定的判断阈值（如20V）,而某相电流回路的电流高于预先设定的电流判断阈值（如5％Ib）,称全失压。

3.2.16过压

当某相电压大于预先设定的判断阈值（如120％U）时，称该相电压过压。

3.2.17失流

当三相电流中某相电流的不平衡率大于预先设定的判断阈值时，称该相电流失流。

3.2功能器件的定义

3.2.1　 计量单元

由负荷电流与电压作用于固态（电子）器件产生与瓦时成正比例输出量的单元。

3.2.2　 数据处理单元

对多个计量单元提供的电能数据（或电能脉冲）进行管理的单元。

3.2.3测量元件

产生与电能成比例的输出量的仪表部件。

3.2.4输出装置

3.2.4.1测试输出

用来检测仪表的装置。

3.2.4.2工作指示器

给出仪表工作状况的可视信号的单元。

3.2.4.3脉冲输出装置（脉冲输出）

发射脉冲的脉冲装置。

3.2.4.4光（电）测试输出

测试仪表用的光（电）脉冲输出装置。

3.2.5　脉冲装置（电测量用）

用于发射、传送、转发或接收电脉冲的功能单元。

此电脉冲代表限定量，诸如从某种类型的电表到一接收单元正常传送的电能。

3.2.6费率装置

固定的数据采集与处理单元，通常与电能表连接或与电能表组装在一起。

3.2.7手持单元

能与费率装置或电能表进行数据交换的便携式设备。

3.2.8直接本地数据交换

一个费率装置与一个手持单元之间的数据交换。

3.2.9远地数据交换

通过数据网络，数据采集中心与一个或一组费率装置之间的数据交换。

3.2.10时间开关

可以在预定时间接通、切断或切换电路的装置。

3.2.10.1同步时间开关

以电网频率作为其主要时间基准的时间开关。

3.2.10.2晶控时间开关

以晶控振荡器频率作为其主要时间基准的时间开关。

3.2.9.3负载开关

用于切换负载的时间开关，包括触点或电子等效电路及直接驱动触点的部件。

3.2.10.4费率计度器开关

用于切换费率计度器的时间开关，包括触点或电子等效电路，以及直接驱动触点的部件。

3.2.10.5最大需量指示器开关

用于切换最大需量指示器的时间开关，包括触点或电子等效电路及直接驱动触点的部件。

3.2.11时钟／日历

具有全部日期信息的时钟装置。

3.2.12接收头　

接收由光脉冲输出发射的脉冲的功能单元。

3.2.13　存储器

贮存数字信息的单元。

3.2.13.1非易失贮存器

断电时能保持信息的贮存器。

3.2.14　显示器

显示存贮器内容的单元。

3.2.15　计数器

由存贮器和显示器组成的能贮存和显示信息的机电或电子装置。

能确定被测量值的电能表部分。

由多个电子存贮器共用一个电子显示器可形成多个电子计度器。

3.2.16辅助电源

在表内供给数据处理单元等工作的电源。

3.2.17最大需量复零装置

使最大需量指示（显示）回复到零位的部件。

3.2.18电流线路

导入仪表所连接线路电流的内部接线和部分测量元件。

3.2.19电压线路

导人仪表所连接线路电压的内部接线、部分测量元件和仪表用电源。

3.2.20辅助线路

连接外部装置（如时钟、继电器、脉冲计数器）的装在表壳内的器件（灯、接触器等）和接线。

3.3机械部件的定义

3.3.1室内仪表

在对环境影响有附加保护措施（室内或箱柜）的场所中使用的仪表。

3.3.2室外仪表

在无附加保护的露天中使用的仪表。

3.3.3表底

仪表的底座。

通常用它固定和装配测量元件、端子或端子座和表盖。

对嵌装式仪表，其表底可包括表壳侧面。

3.3.3.1插座

带有插口的底座，可插入插拔式电能表的插头，并带有同电源线连接的接线端。

可以是供一只仪表用的单位置插座或者是供数只仪表用的多位置插座。

3.3.4表盖

仪表正面的封装壳。

由全部透明的或者带有窗口的不透明的材料制成，通过窗口可以读取工作指示器（如装设时）和显示数值。

3.3.5表壳

由表底和表盖构成。

3.3.6可触及导电部件

当仪表安装并准备使用时，用标准试指可触到的导电部件。

3.3.7保护接地端

出于安全目的，同仪表的可触及导电部件连接的端子。

3.3.8端子座

由绝缘材料制成的支持件，其上面组装有仪表的全部或部分接线端子。

3.3.9端子盖

覆盖仪表接线端和接于此端的外部导线末端或电缆的盖。

3.3.10间隙

两导电部件间的最短距离。

3.3.11爬电距离

两导电部件间沿绝缘表面测量的最短距离。

3.4绝缘的定义

3.4.1基本绝缘

为防止电击，对带电部件采取的一种基本保护的绝缘。

注：

基本绝缘不一定包括仅用于功能目的的绝缘。

3.4.2附加绝缘

为在基本绝缘失效后为防电击而对基本绝缘另加的单独绝缘。

3.4.3双重绝缘

由基本绝缘和附加绝缘二者构成的绝缘。

3.4.4加强绝缘

为带电部件采取的电击防护，等级相当于双重绝缘的单一绝缘系统。

注：

“绝缘系统”一词不可理解为是一个单一体，其可由多层构成，每一层不能按附加绝缘或基本绝缘单独测试。

3.4.5Ⅰ类防护绝缘包封仪表

仪表的其防电击措施不仅依靠基本绝缘，而且还依靠附加的安全措施，即有可触及导体与装置固定布线中的保护接地线相连的手段，以便在基本绝缘失效时，可触及导体不至带电。

3.4.6Ⅱ类防护绝缘包封仪表

绝缘材料表壳的仪表，其防电击措施不仅依靠基本绝缘，而且还依靠附加的安全措施，如双重绝缘或加强绝缘。

无保护接地措施，也不依赖安装条件。

3.5仪表量值的定义

3.5.1　电流

3.5.1.1基本电流（Ib）

确定直接接通仪表有关特性的电流值。

3.5.1.2额定电流（In）

确定经互感器工作的仪表有关特性的电流值。

3.5.1.3额定切断电流（Ic）

设计开关时所依据的切断电流值，即可使开关接通、连续工作及在规定条件下切断的电流值。

3.5.1.4最大电流（Imax）

仪表各计量单元能满足本标准准确度要求的电流最大值。

3.5.1.5最大总电流（Itot）

在规定条件下，时间开关的所有输出单元能同时连续工作的电流总和。

3.5.2电压

3.5.2.1参比电压（Un）

确定仪表有关特性的电压值。

3.5.3频率

3.5.3.1参比频率

确定仪表有关特性的频率值。

3.5.3.2额定最大脉冲频率

多功能电能表在参比电压、参比频率、额定最大电流及cosφ=1条件下，单位时间发出的脉冲数，以fm表示。

3.6影响量的定义

3.6.1影响量

影响仪表工作特性的任一量，一般是外部量。

3.6.2参比条件

一组带有参比值及其允差和参比范围的影响量和特性值的适当集合，按此条件规定基本误差。

3.6.3由影响量引起的误差改变量

仅当一个影响量相继为两个规定值，其中一个规定值为参比值时，引起仪表百分数误差之间的差值。

3.6.4畸变因数

谐波含量的均方根值（非正弦量减去基波量）与非正弦量均方根值的比。

一般畸变因数以百分数表示。

3.6.5电磁骚扰

能影响到仪表工作功能或计量的传导或辐射的电磁干扰。

3.6.6参比温度

规定作为参比条件的环境温度。

3.6.6.1平均温度系数

百分数误差的改变与产生此改变的温度变化的比值。

3.6.7额定工作条件

性能特性为一组规定的测量范围，影响量为一组规定的工作范围，在这一条件下规定和测定仪表的改变量或工作误差。

3.6.8规定的测量范围

被测量的一组值，在此值下仪表的误差分布在规定的极限内。

3.6.9规定的工作范围

单一影响量值的范围，此范围形成额定工作条件的一个部分。

3.6.10极限工作范围

工作中的仪表能经受不至于损坏的极值条件，当仪表接着在额定工作条件下工作时计量特性不降低。

3.6.11贮存和运输条件

未工作的仪表能经受不至于损坏的极值条件，当仪表接着在额定工作条件下工作时计量特性不降低。

3.6.12热稳定性

在测量中经20min后，热效应引起的误差变化小于最大允许误差的0.1倍即认作是达到热稳定。

3.8电度表逻辑状态

3.8.1工厂状态

处于制造状态的电能表，可以接受各种通讯指令，包括初始化指令、参数设置指令、误差调试指令。

3.8.2运行状态

处于运行状态的电度表，可以经通讯端口，读取表计的各种数据，对表计进行参数设置时必须闭合硬件开关及权限密码。

4分类

4.1按接入线路的方式和测量电能量的类别，见表1所示。

表1　接入线路方式和测量电能量类别表

接入线路方式

测量电能量的类别

单相

三相三线

三相四线

直接接入式

有功或/和无功

有功或/和无功

有功或/和无功

经互感器接入式

有功或/和无功

有功或/和无功

有功或/和无功

4.2测量电能的准确度等级

有功多功能电能表：

0.2S、0.5S、1级。

无功多功能电能表：

2级。

4.3按有无双向测量电能的功能

双向型多功能电能表：

测量双向有功或4象限无功或双向无功。

单向型多功能电能表：

测量单向有功或单向无功。

5技术要求

5.1功能要求

5.1.1基本功能

5.1.1.1电能计量功能

计量总的和多费率双向有功电能、双向和四象限无功电能量，分相（A、B、C）计量双向有功电能；

正反向无功电量，可设置成任意象限之和（或差）。

5.1.1.2最大需量测量功能

a）在规定的时间区间内测量总有功双向最大需量、多费率最大需量及其发生的日期和时间。

b）最大需量周期可在5、10、15、30、60min中选择，滑差式需量周期的滑差时间可在1、2、3、5min中选择。

需量周期应为滑差时间的整数倍5倍及以上。

c）仪表应提供最大需量检测措施，如需量周期结束信号等。

5.1.1.3数据存储功能

a）能存储本月、上月、上上月（或抄表周期）的总电能和各费率的电能数据，数据转存分界时间为每月月末24时（月初零时）或在每月1至28日内的任意时刻。

b）能存储12个月的总、各费率的正向有功电量结算数据。

c）能存储10个时区结束时刻的各费率的正向有功冻结电量数据。

d）电量冻结功能：

能够在任意时刻冻结、并保存，有功正（反）向、无功四象限各费率电量。

e）电量零点冻结功能：

能够在零点冻结并保存，当前有功正（反）向、无功四象限各费率电量。

f）存储双向最大需量、分时段最大需量及其出现的日期、时间数据。

能存储本月、上月、上上月（或抄表周期）数据，数据转存分界时间为每月月末24时（月初零时）或在每月1至28日内的任意时刻。

转存的同时，当月的最大需量值应自动复零；对非指定的抄表日，抄表时数据不转存，最大需量也不复零。

g）最大需量除每月月末24时（月初零时）或其它指定时刻能自动复零外，应具有手动装置和（或）抄表器复零功能，但最大需量复零必须有防止非授权人操作的措施。

h）电量冻结功能：

能够在任意时刻冻结（保存）当前的有功正（反）向、无功四象限各费率电量。

i）仪表工作电源失电后，所有存储的数据应永久保存。

5.1.1.4时区及费率时段

a）仪表应配置内部时钟，时钟的闰年自动切换并保证自出厂后20年有效，日历和时钟的修改应有防止非授权人操作的措施。

b）有10个时区，可任意设置时区的起始日期及所采用的日时段表号。

c）每时区有10个日时段表，每个日时段表，可在24h内可以任意编程12个时段（最小间隔1min）。

d）在24h内至少可以任意选择4种费率。

e）周休及节假日费率切换功能，根据设定仪表在运行时，可自动切换至周休及假日时区。

5.1.1.5电压、电流和负荷监控统计功能

仪表具有电压、电流、负荷（需量超上限）监控功能，其监控阈值可以设置。

a）根据设定的电压上、下限阈值，统计电压合格率、累计超上下限时间、最高及最低电压及发生时间。

b）根据设定的最高电压阈值，记录总累计次数和时间、最近三个月的过压次数及累计时间，保存最近8次过电压记录。

c）根据设定的最大电流阈值，记录总累计次数和时间、最近三个月的过电流次数及累计时间，保存最近8次过电流记录。

d）根据设定的反向电流阈值，记录反向电流发生次数及累计时间，保存最近8次反向电流记录。

e）根据设定的失压（全失压）阈值，进行失压（全失压）判断，并保存最近8次记录及累计发生次数、时间。

f）根据设定的失流阈值，进行失流判断，并保存最近8次记录及累计发生次数、时间。

g）根据设定的需量上限值，进行需量超上限判断，当超限时仪表应输出负荷超限控制信号，负荷开关的最大电流应与仪表的最大电流相匹配,同时仪表记录超负荷发生次数及累计时间，保存最近8次超负荷记录。

h）功率因数合格率记录,根据设定的最低合格功率因数阈值、功率因数考核范围下限区域（相对最低合格功率因数），仪表应记录三个月总、A、B、C相的考核数据。

i）频率合格率记录,根据设定的最低合格频率、频率合格上限区域（相对最低合格频率）频率考核范围上限区域（相对最低合格频率）、频率考核范围下限区域（相对最低合格频率），仪表应记录三个月总、A、B、C相的考核数据。

j）电流平衡合格率记录,根据设定的阈值（最低合格电流平衡设定值、电流平衡合格上限区域（相对最低合格电流平衡）、电流平衡考核范围上限区域（相对最低合格电流平衡）、电流平衡考核范围下限区域（相对最低合格电流平衡）），仪表应记录三个月总、A、B、C相的考核数据。

k）仪表应具有断相事件检测及记录功能（8次记录）。

l）电压逆相序报警，电压逆相序输入，电流正常输入，被试表计应声或光报警。

m）电流反极性报警，电压正常输入，各相电流分别反极性输入，被试表计应声或光报警。

n）以上各监控功能，当仪表实际的运行值大于上阈值或低于下阈值时，仪表应该在LCD屏幕上显示相应的报警信息。

o）以上所有的记录，均包含事件发生的开始、结束时间及电量。

5.1.1.6事件记录功能

a）应记录编程总次数及最近10次编程时间（月、日、时、分）和编程前内容；

b）应记录最大需量复零次数及最近10次复零时间（月、日、时、分）以及复零的总次数（对抄表日自动清零不要求记录）；

c）电池的运行时间；

d）自检错误记录

e）记录校验和出错事件数据；

f）设置密码日期时间（最近10次）以及累计次数；

g）最近10次开表盖、端盖记录及累计时间、次数；

h）密码输入错误记录，保存最近10次；

i）停、来电记录功能，保存最近10次记录（开始日期、时间，结束日期、时间）。

j）广播校时记录功能，保存最近10次记录（月、日、时、分）。

5.1.2显示

a）包括当前、上月、上上月的电量、需量及发生时间。

b）实时显示表计日历时间、当前运行的时区时段、三相电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、电池电压等瞬时数据。

c）失压、失流、电压统计、开盖、编程设置等事件记录类数据。

d）仪表工作及运行参数（参变量）的显示。

e）对以上的a、b、c、d的内容，可任意设置组合、并多屏幕循环显示。

f）显示监控及警告信息显示。

g）有自检功能的出错信息码。

出错故障一旦出现，显示器必须立即显示：

●电池使用期时间的极限；

●因干扰引起内部程序出错；

●时钟晶振频率错误；

●储存器故障或损坏；

●硬件故障。

5.1.3数据查询

可通过红外遥控器和RS485通讯口，可在仪表的LCD显示屏上，查询翻阅除负荷记录外的所有数据。

注：

例如可用某一RS485通讯命令，在LCD屏幕上显示开表盖记录30秒钟。

5.1.4停电抄表

停电后能通过非接触方式唤醒仪表，能通过红外通讯口抄读到当前和最近一次结算电量。

5.1.5通讯规约

RS485及红外通讯采用DL/T645-1997规约，对增补的内容，如DL/T645-1997没有的则按其格式进行扩展，扩展时应考虑与原产品的兼容性。

5.1.6扩展功能

根据用户的需要，增加以下扩展功能：

a、功率反向指示及其事件记录；

b、负荷曲线记录功能，数据记录的类型为有功电量、无功电量、电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率等七类，负荷曲线的采样时间间隔可在1分钟至60分钟内任意设置；

c、时钟电池低电压告警；

d、记录并显示12个月的平均功率因数或分时段的功率因数；

e、计算铁损、铜损或其它需要的参数；

f、电压回路或电流回路接线错误、电压回路相序、电流回路极性检测及告警。

5.2通讯及安全防护

5.2.1权限及密码管理

a）采用0至9级权限，0为最高权限，数值越大权限越低。

b）最高权限可以对表计进行所有的设置、查询等操作（工厂状态下的初始化、误差调试除外）。

c）最高权限用户可以对1至9级用户权限进行管理，包括操作授权、用户名管理、密码设置等。

d）密码策略，由0级权限用户管理，内容包括：

▲是否允许低等级用户修改密码；

▲低等级用户第一次使用密码时，是否必须修改；

▲低等级用户间隔多少时间，密码必须修改一次；

▲除初始密码外，密码内容不能为000000、111111、123456等数字；

▲密码输入次数超过X次，将对应用户的操作锁闭X小时；

e）在工厂状态设置项:

▲对表计进行设置操作是否闭合编程开关、对X级权限开放、在设置完成后X时间内锁闭，设