電子式電能表是通過(guò)對(duì)用戶(hù)供電電壓和電流實(shí)時(shí)采樣，采用專(zhuān)用的電能表集成電路，對(duì)采樣電壓和電流信號(hào)進(jìn)行處理并相乘轉(zhuǎn)換成與電能成正比的脈沖輸出，通過(guò)計(jì)度器或數(shù)字顯示器顯示。電子式電能表與機(jī)械式電能表相比有明顯優(yōu)勢(shì)。例如防竊電能力強(qiáng)，計(jì)量高、負(fù)荷特性較好、誤差曲線平直、功率因數(shù)補(bǔ)償性能較強(qiáng)、自身功耗低，特別是其計(jì)量參數(shù)靈活性好、派生功能多。由于單片機(jī)的應(yīng)用給電能表注入了新的活力，這些都是一般機(jī)械表難以做到的。但是早期的電子式電能表也有一些明顯的不足，如工作壽命較短、易受外界干擾、工作可靠性不及機(jī)械式電能表等。

　　介紹了用美國(guó)Analog Devices Inc.（簡(jiǎn)稱(chēng)ADI）公司生產(chǎn)的AD7755設(shè)計(jì)的一種低成本、高電能表。本電能表是為單相、兩線制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，但也容易適合特殊地區(qū)的設(shè)計(jì)要求，例如美國(guó)的配電系統(tǒng)通常要求居民電表采用單相、三線制系統(tǒng)。采用AD7755設(shè)計(jì)電子式電能表是一種電能測(cè)量的低成本單片解決方案。設(shè)計(jì)目的按照1級(jí)和2級(jí)交流有功功率電能表國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC1036（1996-09），作為本設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。

　　為滿足多種情況下的要求，例如功率因數(shù)（PF）等于1時(shí)的要求和PF較低（PF＝±05）時(shí)的要求，設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過(guò)基本技術(shù)指標(biāo)。另外電能表的動(dòng)態(tài)范圍也超過(guò)500。IEC1036標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在5%Ib～I(xiàn)max電流范圍內(nèi)達(dá)到規(guī)定的要求。圖1示出了用AD7755設(shè)計(jì)的一種簡(jiǎn)單、低成本電能表工作原理圖。為了給AD7755提供必要的電流電壓轉(zhuǎn)換，本設(shè)計(jì)采用分流器，并且為衰減線電壓采用了簡(jiǎn)單的分壓網(wǎng)絡(luò)。電能記錄器（kWh）是一種用兩相步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成的簡(jiǎn)單機(jī)電式計(jì)度器。AD7755的F1，F(xiàn)2腳能夠直接驅(qū)動(dòng)這種計(jì)度器，CF腳還可提供儀表常數(shù)為3200imp/kWh（脈沖數(shù)/千瓦小時(shí)）的高頻輸出，所以這種高頻輸出可用LED和光電耦合器輸出。這種高頻輸出還可加快電表的校驗(yàn)過(guò)程，從而為生產(chǎn)電表提供一種快捷的校驗(yàn)方法。本設(shè)計(jì)利用電阻網(wǎng)絡(luò)R5～R14改變線電壓的衰減來(lái)校驗(yàn)電表。

　　以AD7755芯片為的電能表存在的缺陷

　　AD7755芯片內(nèi)部沒(méi)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(kāi)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)：

　　種情況：在用電過(guò)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)電表多將漏計(jì)7個(gè)脈沖。這是由于AD7755芯片內(nèi)部沒(méi)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相驅(qū)動(dòng)脈沖，因而當(dāng)芯片輸出相驅(qū)動(dòng)脈沖后如遇停電，再通電時(shí)，芯片仍然輸出相驅(qū)動(dòng)脈沖，而此時(shí)兩相步進(jìn)電機(jī)不會(huì)動(dòng)作，這樣電表多就將漏計(jì)8個(gè)脈沖。這是由于AD7755芯片內(nèi)部沒(méi)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(cè)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(cè)，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(méi)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(hù)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(lái)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(guò)程中，每停電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。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(guó)模擬器件公司（Analog Devices公司）怎么說(shuō)？

　　我們可以到Analog  Devices公司（美國(guó)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(kāi)資料分析，ADE7755芯片解決了小電流負(fù)荷下的非線性誤差問(wèn)題，但掉電情況下出現(xiàn)的漏計(jì)脈沖問(wèn)題仍然存在。

　　用了這種電表來(lái)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(lèi)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(chǎng)進(jìn)行修正；其次是，在訂購(gòu)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(wèn)題）。