电能计量作为计量工作的一个重要组成部分，是电力企业生产经营管理及电网安全运行的重要环节，其技术水平不仅事关电力工业的发展和电力企业的形象，而且影响电能贸易结算的公平、公正和准确、可靠，关系到电力企业、广大电力用户的利益。
近年来，电子式电能表在国际、国内得到了迅速推广。国外许多ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｃｉｒｃｕｉｔ）厂家不失时机的推出了各种电子式电能表专用芯片。目前国内较为常用的电子式电能表芯片有美国ＣｉｒｒｕｓＬｏｇｉｃ公司的ＣＳ５４６０Ａ、ＣＳ５４６３Ａ、美国ＡＤＩ公司的ＡＤＥ７７５８、珠海炬力公司的ＡＴＴ７０２２、日本ＴＤＫ公司的７１Ｍ６５１３Ｈ等。其中ＣＳ５４６３Ａ是美国ＣｉｒｒｕｓＬｏｇｉｃ公司生产的专用于电力参数测量的单相双向功率／电能ＩＣ，可以精确测量和计量有功电能、无功电能、瞬时功率、ＩＲＭＳ和ＶＲＭＳ，具有与微控制器通讯的ＳＰＩ口。
本文基于电能计量芯片ＣＳ５４６３Ａ设计了一种电子式多功能电能表。该表可计量正反向有功电能、正反向无功电能、四象限无功电能；能够测量Ａ、Ｂ、Ｃ各相电压、电流、视在功率、有功功率、无功功率、功率因数、相角、频率；计量正反向有功需量及８费率分时需量；能分时计量最多８费率的电能量及需量数据；计量变压器铜损、铁损；具有电能冻结功能、显示与抄表功能、监控与事件记录功能、自检功能、负荷曲线记录功能、权限与安全管理功能、ＩＣ卡参数设置功能；具有两路独立的ＲＳ４８５通信接口，一路红外光通信接口。
本文所设计的多功能电子式电能表原理框图如图１所示。该电能表由电流互感器、专业电能计量芯片ＣＳ５４６３Ａ、计量微处理器、管理微处理器、实时时钟、数据接口设备（如通信接口、ＩＣ卡接口）和人机接口
基于电能计量芯片ＣＳ５４６３Ａ
的电子式电能表的设计
ＤｅｓｉｇｎｏｆＷａｔｔ－ｈｏｕｒＭｅｔｅｒＢａｓｅｄｏｎＥｎｅｒｇｙＩＣＣＳ５４６３Ａ
甘建平朱青
湖南大学电气与信息工程学院（长沙４１００８２）
摘要：针对目前应用需求设计了一款新型多功能电子式电能表。本文主要介绍该电能表的主要功能以及所采用的电能计量芯片CS5463A的特性、工作原理以及在电子式电能表中的应用电路，最后介绍了CS5463A 芯片通讯接口的实现。
Abstract
设备组成（如按钮、ＬＣＤ显示）。
电网电压经过电压分压电路转换成小电压信号输
入到ＣＳ５４６３Ａ的电压通道输入脚，电网电流经过电流
互感器转换成电流小信号，再通过电流采样电路得到
小电压信号输入到芯片的电流通道输入脚。ＣＳ５４６３Ａ
将转换后得到的信号进行数字处理并计算测得电网电
压、电流、功率等数据，再通过一个ＳＰＩ口与计量微
处理器进行通信，将测量到的数据传输到计量微处理
器进行处理，如计算功率因数角、频率；判断有功无
功功率方向、电压是否逆相序；进行数制转换等。
计量微处理器与管理微处理器也是通过一个ＳＰＩ
口进行通信，计量微处理器将以上数据处理结果传到
管理微处理器进行一系列功能实现，如电量累加、最
大需量计算、监控与事件记录等功能。
３．１ＣＳ５４６３Ａ的特点
ＣＳ５４６３Ａ是一个包含两个模－数转换器（ＡＤＣ）、
高速电能计算功能、电能到频率转换器和一个串行接
口的完整的电能计量芯片。它可以精确测量和计算有
功电能、无功电能、瞬时功率、ＩＲＭＳ和ＶＲＭＳ，用于研制
开发单相２线或３线电表。ＣＳ５４６３Ａ可以使用低成本
的分流器或互感器测量电流，使用分压电阻或电压互
感器测量电压。ＣＳ５４６３Ａ具有与微控制器通讯的双向
串口，芯片的脉冲输出频率与有功、无功能量成正比。
ＣＳ５４６３Ａ具有方便的片上ＡＣ／ＤＣ系统校准功能。“自
引导”的特点使ＣＳ５４６３Ａ能独自工作，在系统上电后
自动初始化。在自引导模式中，ＣＳ５４６３Ａ从一个外部
ＥＥＰＲＯＭ中读取校准数据和启动指令。它内部带有温
度传感器，具有温度误差补偿、电压下降检测、相位
补偿等功能。
３．２ＣＳ５４６３Ａ的工作原理
ＣＳ５４６３Ａ的ＸＯＵＴ、ＸＩＮ为晶振输入输出脚，为
系统提供时钟，也可以通过ＸＩＮ引入外部时钟；ＳＣＬＫ
为串行通信的时钟信号；ＳＤＯ、ＳＤＩ为串行通信的输
出输入脚；ＶＩＮ＋、ＶＩＮ－为电压通道的输入引脚；ＩＩＮ＋、
ＩＩＮ－为电流通道的输入引脚；ＰＦＭＯＮ为电压下降检测
脚。
ＣＳ５４６３Ａ是具有功率计算引擎和电能－脉冲转换
功能的双声道ＡＤＣ。电压通道输入引脚ＶＩＮ±两端输
入电压信号，经１０倍增益放大器放大，再通过二阶
调制器数字化；同时，电流通道输入引脚ＩＩＮ±两端
输入电压信号。为适应不同电平的输入电压，电流通
道集成有增益可编程放大器（ＰＧＡ），使输入电平满量
程可选择为±２５０ｍＶｒｍｓ或±５０ｍＶｒｍｓ。通道数据再通
过四阶调制器数字化，送到给数字滤波器。该数字
滤波器包括固定的Ｓｉｎｃ３滤波器用于实现低通滤波、可
选ＩＩＲ补偿滤波器、可选的高通滤波器和全通滤波器。
低通滤波器用来去除调制器输出的高频噪声，ＩＩＲ
补偿滤波器用来补偿通过低通滤波器后产生的幅值损
耗，高通滤波器可以用来在Ｖｒｍｓ／Ｉｒｍｓ、有功功率、视
在功率计算之前除去电流／电压信号中的直流成分。通
道中如果没采用高通滤波器，则该通道将启用全通滤
波器，以保持电压和电流传感信号之间的相位关系。
数字滤波器输出字是基于ＤＣ偏移量调整和增益
校准。校准后测量的瞬时电压、电流是有效的。ＲＭＳ
值是利用最近的Ｎ（Ｎ值放在周期计数寄存器中）个
瞬态电压／电流采样值计算，如式（１）所示，这些值
可从Ｖｒｍｓ和Ｉｒｍｓ寄存器中读出。
瞬态电压／电流的采样数据相乘，得到瞬时功率。
Ｎ个瞬时功率平均计算出有功功率的值ＰＡｃｔｉｖｅ用来驱动
电能脉冲Ｅ１输出。电能输出Ｅ２是可选的，可指示电３ＣＳ５４６３Ａ的特点及工作原理
计
量
微
处
理
器
时钟／电池
ＬＣＤ显示器
电压
分压
电路
电流采样
互感
（ＣＴ）
图１电子式电能表原理框图
ＩＲＭＳ＝＝０
１
（１）
能方向，也可输出与视在功率Ｓ成正比的脉冲。电能输出Ｅ３提供一个与无功功率Ｑ或视在功率Ｓ成正比的脉冲输出。Ｅ３还能表示为电压通道的电压符号，或作为ＰＦＭＯＮ比较器输出。通过式（１）计算出来的ＶＲＭＳ、ＩＲＭＳ相乘得视在功率Ｓ，如式（２）所示。将有功功率比视在功率得功率因数ＰＦ，如式（３）所示；Ｎ个无功功率平均计算出平均无功功率ＱＡｖｇ，如式（４）所示；由视在功率、有功功率可以计算出三角无功功率ＱＴｇ，如式（５）所示。
视在功率：２
２
（５）
３．３ＣＳ５４６３Ａ的外部引脚电路
图２为ＣＳ５４６３Ａ的典型应用电路图。电网电压经过电压采样电路得到小电压信号输入到ＣＳ５４６３Ａ的电压通道输入引脚。电压采样电路由Ｒ２０５、Ｒ２０６、Ｒ２０７、Ｒ２０８、Ｃ２０５组成。电压采样电路由精密电阻网络及滤波电容组成。为了保证精度，采样电阻全部采用高稳定度的精密电阻，误差为２５ｐｐｍ。电流互感器的电流信号经过电流采样电路将电流信号转换为小电压信号输入到ＣＳ５４６３Ａ的电流通道输入引脚。电流采样电路由Ｒ２１３、Ｒ２０１、Ｒ２０２、Ｒ２０３、Ｒ２０４、Ｃ２０７、Ｃ２１０、Ｒ２０９、Ｃ２０６组成。Ｃ２０５、Ｃ２０７、Ｃ２１０起滤除高频谐波分量的作用；Ｒ２０９、Ｃ２０６起滤波和抗混叠的作用；Ｄ２０１、
Ｄ２０３为输入保护器件，防止由于输入电压过高而造成ＣＳ５４６３Ａ的损坏。
功率因数：
＝
（４）
图２ＣＳ５４６３Ａ的典型应用电路图
ＣＳ５４６３Ａ提供有标准的ＳＰＩ接口，可与带ＳＰＩ口的ＭＣＵ直接连接，也可用适当的Ｉ／Ｏ仿真ＳＰＩ总线。本设计采用日立公司的ＣＰＵＨ８／３８２７作为计量管理芯片，通过ＳＰＩ接口与ＣＳ５４６３Ａ进行数据交换。
ＣＳ５４６３Ａ的操作主要是通过ＳＰＩ口写命令，读写不同的寄存器，执行不同的操作；ＣＳ５４６３Ａ的寄存器
主要包括状态寄存器、配置寄存器、控制寄存器、各种校准寄存器、数据寄存器等。在进行测量前，要恰当地设置寄存器，以便得到正确的结果。
ＣＳ５４６３Ａ串口包括４个控制线：ＣＳ、ＳＤＩ、ＳＤＯ、为片选信号，是允许访问串口的控制线，如果ＣＳ为逻辑０，端口具有３线端口的功能；ＤＳＩ为串行数据输入，用于把数据传输到转换器；ＳＤＯ为串行数据输出，用来从转换器输出数据，当为逻辑１时，
４串行ＳＰＩ口通信
ＳＤＯ输出将保持高阻抗；ＳＣＬＫ是控制数据输出ＡＤ转换器或输入ＡＤ转换器的串行位时钟，在ＳＣＬＫ的电
必须被置为逻辑０，为了和光耦合器相匹配，ＳＣＬＫ的输入端集成了一个施密特触发器，以允许使用上升和下降时间较长的光电耦合器直接驱动管脚。
另外，ＳＤＯ具有吸收和输出５ｍＡ电流的能力，可以直接驱动光电耦合器的ＬＥＤ，在吸收或输出５ｍＡ电流时，ＳＤＯ的驱动电压损失小于４００ｍＡ。
一次数据的传输总是从向串口（ＳＤＩ脚）发送有效的８位命令（ＭＳＢ位先）开始的。需要注意的是有些命令的执行需要使用变换次数寄存器和配置寄存器中的信息，首先向这些寄存器写入正确的信息对于这类命令很重要的。当命令中包括写入操作时，在下面２４个ＳＣＬＫ周期内串口将持续从ＳＤＩ脚读入串行数据（ＭＳＢ位先）。当发送读取命令时，串口将根据发出的命令在下面的８、１６或２４个ＳＣＬＫ周期从ＳＤＯ管脚上串行输出寄存器内容。当读取寄存器数据时，允许微控制器发出新的命令，新的命令将立即被执行并可能结束寄存器的读取。在数据从ＳＤＯ口移出时，在ＳＤＩ上出现的ＳＹＮＣ０命令（ＮＯＰ）应当被禁止。
本文使用ＣＳ５４６３Ａ设计的电子式多功能电能表性能稳定、功能丰富，可用于发电厂、变电站、各种企事业单位有功、无功电量计量。它是新一代电子式电能表的代表，有着非常广阔的应用前景。
参考文献
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５胡伟编著．单片机Ｃ语言程序设计及应用实例．人民邮电出版社．
５结束语
终端电能计量表计及系统 1 概述 Acrel-3000系列电能管理系统是紧密把握电力系统用户的需求，遵循电力系统的标准规范而开发的一套具有专业性强、自动化程度高、易使用、高性能、高可靠等特点的适用于低压配电系统的电能管理系统。通过遥测和遥控可以合理调配负荷，实现优化运行，有效节约电能，并有高峰与低谷用电记录，从而为用电的合理管理提供了数据依据。 2 参照标准 GB50052-2009 供配电系统设计规范υ GB50054-2011υ低压配电设计规范 GB/T 17215.321-2008 交流电测量设备特殊要求第21部分：静止式有功电能表（1级和2级）υ GB/Tυ 17215.322-2008 交流电测量设备特殊要求第22部分：静止式有功电能表（0.2S级和0.5S级） GB/T 17215.301-2007υ多功能电能表特殊要求 DL/T448-2000 《电能计量装置技术管理规程》υ DL/T 698 电能信息采集与管理系统υ DL/Tυ 814-2002 配电自动化系统功能规范 DL/T5137-2001 《电测量及电能计量装置设计技术规程》υ 3 系统结构 电能管理系统可对低压设备消耗的电能进行分项计量，该系统由站控管理层、网络通讯层、现场设备层三部分组成。 现场设备层采用安科瑞低压智能计量箱AZX J，内部安装预付费电能表以及卡轨式电能表。通过低压智能计量箱配合电能管理监控系统，利用计算机、后台监控管理软件和网络通讯技术，将采集到的用电设备的能耗数据上传到统一的监测管理平台，实现对用电系统的监控管理，对高能耗用电设备的合理控制，最终使整套用电系统达到节能效果。电能管理系统网拓扑图见下图。
第一篇电能计量基本知识 电能计量是电力生产、营销以及电网安全运行的重要环节，发、输、配电和销售，使用都离不开电能计量。电能计量的技术水平和管理水平不仅影响电能量结算的准确性和公正性，而且事关电力工业的发展，涉及国家电力企业和广大电力客户的合法权益。电能计量是电力安全生产和经营管理的主要基础，电能计量装置准确与否，关系着广大电力用户、发电企业和电网企业的切身利益，关系到电网公司的服务水平。 本篇重点讲述电能计量装置的组成及作用；电能表的分类、铭牌和选用；各类电能表的结构、工作原理及接线。 第一章电能计量装置的基本知识 ◆1.1电能计量装置的组成及作用 1.1.1 电能计量装置的组成 电能计量装置是直接与电网相连并对用户进行电能计量的全套装置。主要由电能表、计量互感器（电流互感器、电压互感器）、及二次回路和附属部件(实验接线盒、电能计量柜箱、门封和门锁)等组成。 1.1.2 电能计量装置的作用 电能计量装置是供电企业和电力客户进行电能计量、结算的“秤杆子”。用来计量用户用电情况，并具有抗破环、数据分析、数据传输、各种系统保护等功能。 1.电能表的作用：用来测量电能的仪表也称电度表，是电能计量装置的核心，用来计量负 载消耗的或电源发出的电能并兼有采样、测量、计算、显示与存储等功能。 2.计量互感器的作用： 互感器分为电压互感器和电流互感器，其作用如下： （1）扩大电能表的量程。电流互感器将大电流变换成小电流；电压互感器将高电压变换成低电压。 （2）隔离高电压、大电流，保证操作人员和仪表的安全。 （3）减少仪表的制造规格。除直接接入式电能表外，电流互感器的二次侧以5A为主，电 压互感器的二次侧以100V为主。 3.二次回路的作用： 互感器的二次回路分为电压二次回路和电流二次回路，其作用如下： （1）电压二次回路是指电压互感器、电能表的电压线圈以及连接二者的导线所构成的回路。由于连接导线阻抗等因素的影响，电能表电压线圈上的电压往往小于额定值，二次回路电压降的大小直接影响电能计量的准确度。 （2）电流二次回路是指电流互感器、电能表的电流线圈以及连接二者的导线所构成的回路。电流互感器的二次负载包括二次连接导线阻抗、电能表电流线圈的阻抗、端钮之间的连接电阻等，它直接影响电流互感器的准确度等级。 1.1.3 电能计量柜 电能计量柜作为电能计量装置的一种，具有封闭性好，安全性强的特点。适用安装在户内、户外，便于加强技术管理。 DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》明确规定，10kV及以下电压供电用户用于贸易结算的电能计量装置，应配置全国统一标准的电能计量柜。 ◆1.2电能计量装置的分类 现行有关规程规定，运行中的计量装置按其所计量电能多少和计量对象的重要性分为 5 类： Ⅰ类：月平均用电量500万kW 及以上或受电变压器容量为10MVA以上的高压计费 用户；200MW及以上的发电机(发电量)、跨省(市)高压电网经营企业之间的互馈电量交换
机械式电能表和电子式电能表比较 一。工作原理： 目前使用的电能表有两种：一种是机械式电能表（又称感应式电能表），一种是电子式电能表。它们由于出现的年代不一样，因而其工作原理截然不同。 机械式电能表的工作原理是：当电能表接入电路时，电压线圈和电流线圈产生的磁通穿过圆盘，这些磁通在时间和空间上不同相，分别在圆盘上感应出涡流，由于磁通与涡流的相互作用而产生转动力矩使圆盘转动，因磁钢的制动作用，使圆盘的转速达到匀速运动，由于磁通与电路中的电压和电流成正比例，使圆盘在其作用下以正比于负载电流的转速运动，圆盘的转动经蜗杆传动到计度器，计度器的示数就是电路中实际所使用的电能。 电子式电能表是近几年随着电子工业的发展而出现的，它是利用电子电路/芯片来测量电能；用分压电阻或电压互感器将电压信号变成可用于电子测量的小信号，用分流器或电流互感器将电流信号变成可用于电子测量的小信号，利用专用的电能测量芯片将变换好的电压、电流信号进行模拟或数字乘法，并对电能进行累计，然后输出频率与电能成正比的脉冲信号；脉冲信号驱动步进马达带动机械计度器显示，或送微计算机处理后进行数码显示。 二。电能表简单分类： 电能表是专门用来测量电能累积值的仪表，电力企业用以计量发电量，用电量、供电量、损耗电量、销售电量等数值均依赖于电能表。所以有人也把电能表比作电力工业销售产品的一杆秤。 上面所说的机械式电能表与电子式电能表是按照电能表的结构原理进行分类的，也是最常用的分类方法。除了这种分类之外，电能表还可以按以下标准进行分类： 1、按照所测不同电流种类可分为：直流式和交流式二种。 2、按照电能表的用途可分为：单相电能表、三相有功电能表、三相无功电能表、
电能计量装置配置原则公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
电能计量装置配置原则 1.配置原则 (1)贸易结算用的电能计量装置原则上应配置在供受电设施的产权分界处:发电企业上网线路、电网经营企业间的联络线路两侧都应配置电能计量装置。 (2)I、II、 III类贸易结算用电能计量装置应按计量点配置计量专用电压、电流互感器或者专用二次绕组。电能计量专用电压、电流互感器或专用二次绕组及其二次回路不得接入与电能计量无关的。 (3)单机容量100MW及以上的发电机组上网结算电量,以及电网经营企业之间购销电量的计量点,宜配置准确度等级相同的主、副两套电能表。即在同一回路的同一计量点安装一主一副两套电能表,同时运行、同时记录,实时比对和监测,以保证电能计量装置的准确、可靠,避免较大的电量差错。 (4)35KV以上贸易结算用电能计量装置中的电压互感器二次回路,应不装设隔离开关辅助触点,但可装设熔断器;35kV及以下贸易结算用电能计量装置的电压互感器二次回路,应不装设隔离开关辅助触点和熔断器。 (5)安装在用电客户处的贸易结算用电能计量装置,1OKV及以下电压供电的,应配置符合GB/T16934规定的电能计量柜或计量;35kV电压供电的,宜配置GB/T16934规定的电能计量柜或电能计量箱。 (6)贸易结算用的高压电能计量装置应装设电压失压计时器。未配置计量柜(箱)的电能计量装置,其互感器二次回路的所有接线端子、试验端子应能实施铅封。 (7)互感器的实际二次负荷应在25%~100%额定二次负荷范围内;电流互感器额定二次负荷的功率因数应为电压互感器额定二次功率因数应与实际二次负荷的功率因数接近。 (8)电流互感器在正常运行中的实际负荷电流应为额定一次电流值的60%左右,至少应不小于30%。否则,应选用具有高动热稳定性能的,以减小变比。 (9)选配过载4倍及以上的宽负载电能表,以提高低负荷计量的准确性。 (10)经电流互感器接人的电能表,其标定电流宜不超过TA额定二次电流的30%,其额定最大电流应为TA额定二次电流的120%左右。直接接入式电能表的标定电流应按正常运行负荷电流的30%左右进行选择。(11)对执行功率因数调整电费的客户,应配置可计量有功电量、感性和容性无功电量的电能表;按最大需量计收基本电费的客户,应配置具有最大需量计量功能的电能表;实行分时电价的客户,应配置复费率电能表或多功能电能表。 (12)配有数据通信接口的电能表,其通信规约应符合DL/T645的要求。 (13)具有正、反向送受电的计量点,应配置计量正向和反向有功电量以及四象限无功电量的电能表。一般可配置1只具有计量正、反向有功电量和四象限无功电量的多功能电能表。 (14)中性点绝缘系统(如经消弧线圈接地)的电能计量点,应配置经互感器接人的三相三线(3×100V)有功、无功电能表;但个别经过验证、接地电流较大的,则应安装经互感器接人的三相四线(3×有功、无功电能表。 (15)中性点非绝缘系统(即中性点直接接地)的电能计量点,应配置经互感器接人的三相四线(3×有功、,无功电能表。 (16)三相三线低压线路的电能计量点,配置低压三相三线(3×380V)有功、无功电能表;当照明负荷占总负荷的15%及以上时,为减小线路附加误差,应配置低压三相四线(3×380V/220V)有功、无功电能表,或3只感应式无止逆单相电能表。
电子式电能表的结构和工作原理 第一节 机电式电能表的结构和工作原理 机电式电能表主要由感应式测量机构、光电转换器和分频器、计数器三大部分组成，工作原理框图如图3-1所示。 图3-1 机电式电能表的工作原理框图 感应式测量机构的主要作用是将电能信号转变为转盘的转数，具体的结构及工作原理已在第一章介绍。 光电转换器的作用是将正比于电能的转盘转数转换为电脉冲，此脉冲数也正比于被测电能，即应满足如下关系 111mn C N C W = = 式中 W ——为被测电能，kW ·h ； m ——为转换后输出的总脉冲数，imp ； n 1——代表每输出一个脉冲转盘应转动的圈数，r ／imp ； C ——电能表常数，r ／（kW ·h ）。 例如，某种机电式电能表的转盘每转一圈发出2个脉冲，即 n 1＝0.5r ／imp, 电能表常数C ＝1500r ／（kW ·h ），则每输出一个脉冲代表的电能数为 00033.03000 15.011500 1≈= ??= W （kW ·h ） 即这种机电式电能表每输出一个电脉冲代表负载耗电0.00033kW ·h 。 经过简单的光电转换得到的初始电能脉冲信号，由于波形不理想不能直接送至计数器计数或微处理器处理，还必须先经过整形放大、限幅限宽等一系列处理，如图3-2所示。 图3-2 光电转换器的工作原理图 分频器和计数器的主要作用是对经光电转换器转换成的脉冲信号进行分频、计数，从而得到所测量的电能。 由以上分析可以看出，光电转换器是机电式电能表的关键部分。因此，下面将着重
介绍光电转换器的结构和工作原理。 根据光电转换器的不同，机电式电能表可分为单向脉冲式和双向脉冲式两种类型。 一、单向脉冲式电能表 单向脉冲式电能表的光电转换器主要包括光电头和光电转换电路两部分。 1．光电头 光电头由发光器件和光敏器件组成。机电式电能表的光电头多采用红外发光二极管（简称“发光管”）和光敏三极管（简称“光敏管”），这样，外界的电磁波、可见光等干扰都不会影响信号的检测。具体的方法是通过在感应式测量机构的转盘上进行分度并做标记，如打孔、铣槽或印上黑色分度线条等，用穿透式或反射式光电头发射光束，采集转盘旋转时的标记得到初始脉冲。 两种典型光电头的安装结构如图3-3所示。图3-3（α）为穿透式光电头，在转盘上钻有若干个小孔，发光管和光敏管分别安装在转盘的上、下两侧，光敏管通过接收透射光产生脉冲输出。图3-3（b）是反射式光电头，在转盘边缘均匀地印有黑色分度线，发光管和光敏管安装在转盘的同一侧，光敏管通过接受反射光，产生脉冲输出。 (α) (b) 图3-3 光电头安装结构示意图 (α)穿透式；(b)反射式 发光管和光敏管都是光电转换器的主要器件，正确的选择和使用它们是决定光电转换器的质量及其实用性的关键。 2．光电转换电路 一种最基本的光电转换电路如图3-4所示。当光敏管接收到较强的光照时，处于导通状态，光电流增加，V1导通，作用到V2和V3组成的射极耦合放大器上，使输出电压呈高电平；反之，当光敏管接收到的光照较弱时，处于截止状态，相应的输出电压呈低电平。 图3-4 基本的光电转换电路 实用的光电转换电路还应具有误动作判断功能，以及将输出初始脉冲整形、放大、
附件1 福建省电力有限公司 关口电能计量装置技术规范 1 范围 本技术规范规定了福建省电网关口电能计量装置的技术要求。 本技术规范适用于安装在变电站、发电厂站内的关口电能计量装 置1的设计审查、安装、订货和工程验收。安装在变电站的计费用户参照执行。 2 引用标准 下列标准中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。 DL/T448-2000 电能计量装置技术管理规程 DL/T5137－2001 电测量及电能计量装置设计技术规范 DL/T825—2002 电能计量装置安装接线规则 GBJ63－90 电力装置的电测量仪表装置设计规范 GB/T16934-1997 电能计量柜 DL/T566-95 电压失压计时器技术条件 JJG1021－2007 电力互感器 DL/T825-2002 电能计量装置安装接线规则 Q/GDW347-2009 电能计量装置通用设计 3 技术要求 以下未提及的均应满足条款2的技术要求。 3.1接线方式 3.1.1 接入中性点绝缘系统的电能计量装置，应采用三相三线接线方式。接入非中性点绝缘系统的电能计量装置，应采用三相四线接线方式。 3.1.2 接入中性点绝缘系统的 3 台电压互感器，35kV 及以上的宜采用Y／yn方式接线；35kV以下的宜采用V／V方式接线。接人非中性点绝缘
系统的3台电压互感器，宜采用Yo／yo方式接线。其一次侧接地方式和系统接地方式相一致。 3.2 电能表 3.2.1 Ⅰ类装置应配置0.2S级电能表，其它类别的装置电能表配置等级应不低于0.5S级。 3.2.2 应配置具备辅助电源供电的电子式多功能电能表（优先采用辅助电源供电），电能表必须具备满足贸易结算和企业内部经济技术指标考核所需的相关功能。 3.2.3 以下电能计量装置，配置准确度等级、型号、规格相同的主副电能表： （1）计量单机容量在100MW及以上发电机组上网贸易结算电量的电能计量装置； （2）电网经营企业之间的购销电量的电能计量装置； 主、副电能表应有明确标志，电能表与试验接线盒采用一表一盒接线方式。 3.2.4 电能表电流规格应选用过载4倍及以上。 3.2.5 电能表基本电流宜不超过电流互感器额定二次电流的30%，其额定最大电流应为电流互感器额定二次电流的120%左右。 3.2.6 双向交换电量的电能计量装置应装设计量正向和反向有功电量及四象限无功电量的电能表。 3.2.7 电能表应具有两个或以上独立RS485输出接口，其通信规约应符合国家或行业标准。 3.2.8 电能表应采用国家电网公司统一招标的电能表产品。 3.3 电压失压计时器 3.3.1 配置电压失压计时器，其功能应满足《电压失压计时器技术条件》（DL/T566-95）。 3.3.2 电子式多功能电能表的电压失压计时功能满足 DL/T566-1995《电压失压计时器技术条件》时，可不再配置电压失压计时器，电
电能计量装置的分类及技术要求 1．电能计量装置分类 运行中的电能计量装置按其所计量电能量的多少和计量对象的重要程度分五类（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）进行管理。 1．1 Ⅰ类计量装置 月平均用电量500万kwh及以上或变压器容量为10000kV A及以上的高压计费用户、200MW及以上发电机、发电企业上网电量、电网经营企业之间的电量交换点、省级电网经营企业与其供电企业的供电关口计量点的电能计量装置。 1．2 Ⅱ类电能计量装置 月平均用电量100万kwh及以上或变电站容量为2000KV A及以上的高压计费用户、100MW及以上发电机、供电企业之间的电量交换点的电能计量装置。 1．3 Ⅲ类电能计量装置 月平均用电量10万kwh及以上或变压器容量为315KVA及以上的计费用户、100MW以下发电机、发电企业厂（站）用电量、供电企业内部用于承包考核计量点、考核有功电量平衡的110KV及以上的送电线路电能计量装置。 1．4 Ⅳ类电能计量装置 负荷容量为315KV A以下的计费用户、发供电企业内部经济技术指标分析、考核用的电能计量装置。1．5 Ⅴ类电能计量装置 单相供电的电力用户计费用电能计量装置。 2．电能计量装置的接线方式 a)各类电能计量装置应配置的电能表、互感器的准确度等级不应低于表1所示值。
表1 准确度等级 b)Ⅰ、Ⅱ类用于贸易结算的电能计量装置中电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的 0.2%；其他电能计量装置中电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0.5%。3．电能计算装置的配置原则 a)贸易结算用的电能计量装置原则上应设置在供用电设施产权分界处；在发电企业上网线路、电网 经营企业之间的联络线路和专供电线路的另一端应设置考核用电能计量装置。 b)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类贸易结算用电能计量装置应按计量点配置计量专用电压、电流互感器或者专用二次 绕组。电能计量专用电压、电流互感器或专用二次绕组及二次回路不得接入与电能计量无关的设备。 c)计量单机容量在100MW及以上发电机组上网贸易结算电量的电能计量装置和电网经营企业之间 购销电量的电能计量装置，宜配置准确度等级相同的主副两套有功电能表。 d)35KV以上贸易结算用电能计量装置中电压互感器二次回路，应不装设隔离开关铺助接点，但可 装设熔断器；35KV及以下贸易结算用电能计量装置中电压互感器二次回路，应不装设隔离开关
电能计量作为计量工作的一个重要组成部分，是电力企业生产经营管理及电网安全运行的重要环节，其技术水平不仅事关电力工业的发展和电力企业的形象，而且影响电能贸易结算的公平、公正和准确、可靠，关系到电力企业、广大电力用户的利益。 近年来，电子式电能表在国际、国内得到了迅速推广。国外许多ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｃｉｒｃｕｉｔ）厂家不失时机的推出了各种电子式电能表专用芯片。目前国内较为常用的电子式电能表芯片有美国ＣｉｒｒｕｓＬｏｇｉｃ公司的ＣＳ５４６０Ａ、ＣＳ５４６３Ａ、美国ＡＤＩ公司的ＡＤＥ７７５８、珠海炬力公司的ＡＴＴ７０２２、日本ＴＤＫ公司的７１Ｍ６５１３Ｈ等。其中ＣＳ５４６３Ａ是美国ＣｉｒｒｕｓＬｏｇｉｃ公司生产的专用于电力参数测量的单相双向功率／电能ＩＣ，可以精确测量和计量有功电能、无功电能、瞬时功率、ＩＲＭＳ和ＶＲＭＳ，具有与微控制器通讯的ＳＰＩ口。 本文基于电能计量芯片ＣＳ５４６３Ａ设计了一种电子式多功能电能表。该表可计量正反向有功电能、正反向无功电能、四象限无功电能；能够测量Ａ、Ｂ、Ｃ各相电压、电流、视在功率、有功功率、无功功率、功率因数、相角、频率；计量正反向有功需量及８费率分时需量；能分时计量最多８费率的电能量及需量数据；计量变压器铜损、铁损；具有电能冻结功能、显示与抄表功能、监控与事件记录功能、自检功能、负荷曲线记录功能、权限与安全管理功能、ＩＣ卡参数设置功能；具有两路独立的ＲＳ４８５通信接口，一路红外光通信接口。 本文所设计的多功能电子式电能表原理框图如图１所示。该电能表由电流互感器、专业电能计量芯片ＣＳ５４６３Ａ、计量微处理器、管理微处理器、实时时钟、数据接口设备（如通信接口、ＩＣ卡接口）和人机接口 基于电能计量芯片ＣＳ５４６３Ａ 的电子式电能表的设计 ＤｅｓｉｇｎｏｆＷａｔｔ－ｈｏｕｒＭｅｔｅｒＢａｓｅｄｏｎＥｎｅｒｇｙＩＣＣＳ５４６３Ａ 甘建平朱青 湖南大学电气与信息工程学院（长沙４１００８２） 摘要：针对目前应用需求设计了一款新型多功能电子式电能表。本文主要介绍该电能表的主要功能以及所采用的电能计量芯片CS5463A的特性、工作原理以及在电子式电能表中的应用电路，最后介绍了CS5463A 芯片通讯接口的实现。 Abstract
工作行为规范系列 电能计量检测中心电能计量装置安装标准 （标准、完整、实用、可修改）
编号：FS-QG-66080电能计量检测中心电能计量装置安 装标准 Installation Standard for Energy Metering Device of Electric Energy Metering and Testing Center 说明：为规范化、制度化和统一化作业行为，使人员管理工作有章可循，提高工作效率和责任感、归属感，特此编写。 电能计量检测中心电能计量装置安装管理标准 1主题内容及适用范围 本标准规定了XX电业局电能计量装置安装管理的主题内容及适用范围、管理职能、管理任务、附加说明。 本标准适用于XX电业局电能计量装置安装管理。 2标准及政策性文件、规定 下列法规及标准所包含条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有法规及标准化都有会被修订。 中华人民共和国主席令第28号《中华人民共和国计量法》
中华人民共和国主席令第60号《中华人民共和国电力法》 中华人民共和国国务院令第196号《电力供应与使用条例》 GBJ63—90《电力装置的电测量仪表装置设计规程》 DL/T448—2000《电能计量装置技术管理规程》 Q/CDL21806-2001《电能计量管理》(试行) 3管理职能 3.1XX电业局电能计量装置安装管理涉及电力营销部、电能计量检测中心和各供电局，其中电力营销部为电能计量装置安装管理的主管部门。 3.2电力营销部职责。电力营销部是我局电能计量工作的职能部门，对标准负责拟订、修改解释和在全局贯彻执行的责任，对全局电能计量装置的安装进行检查，指导和监督。 3.3电能计量检测中心和各供电局负责对本标准的贯彻执行、督促、检查。 4管理任务 4.1计量工作班按工作通知单内容和要求进行工作，并
南方电网市场〔2019〕1号附件2 10kV及以下业扩受电工程典型设计技术导则及图集（2018版）修编说明 市场营销部（农电管理部） 二○一八年十二月
修编概述: 以《南方电网公司10kV及以下业扩受电工程典型设计（2014版）》的《技术导则》和《图集》为蓝本进行修编。 通过收集、分析和研究《典设》应用中的意见和建议，遵循国家、行业相关标准并按照经济、安全、和提高效率等原则进行修编。 修编主要内容：新增了充电桩、发电车快速接入装置、断路器自动化成套设备、纵旋式开关设备等新型电气设施，并新增了多电源一点接地的低压系统、电缆阻燃等级、封闭式母线、剩余电流保护装置、电涌保护器、配电站层高的设置要求、继电保护数据表格等的使用原则和应用要求等内容，同时修编了负荷密度表、公用配电站容量配置等内容，删除了涉及光伏的部分内容。 《图集》的图纸图号统一由原CSG-10YK-**-**修改为CSG-2018-10YK-**-**，修编说明中没有描述的图纸均指其与对应原图图名一致，该图纸内容没有修改。
一、《技术导则》修编内容 1 前言及范围 增加了技术导则的前言。 2 规范性引用文件 电监安全[2008]43 号《关于加强重要电力客户供电电源及自备应急电源配置监督管理的意见》规范更新为《GB/Z 29328重要电力用户供电电源及自备应急电源配置技术规范》 《GB 50045 高层民用建筑设计防火规范》更新为《GB 50016建筑设计防火规范》《GB 50053 10kV及以下变电所设计规范》更新为《GB 5005320kV及以下变电所设计规范》 将《中国南方电网公司10kV 和35kV 配网标准设计（版）》更新为《中国南方电网公司标准设计和典型造价》 增加引用以下相关规范或文件： GB/T 12326 《电能质量电压波动和闪变》 GB/T 15543《电能质量三相电压不平衡》 DL∕T 5725 《35kV及以下电力用户变电所建设规范》 DL/T621 《交流电气装置的接地》 DL/T5044 《电力工程直流系统设计技术规定》 GB/T50063 《电力装置电测量仪表装置设计规范》 GB/T 50064 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》 GB／T 36040 《居民住宅小区电力配置规范》 Q/CSG 《南方电网公司20KV及以下电网装备技术导则》 Q/CSG 1207001 《中国南方电网有限责任公司配电网安健环设施标准》 《南方电网公司电能计量装置典型设计》 3术语和定义 按最新南网要求，更新了的南方电网供电区域划分标准（供电区分类） 根据GB50016-2014的最新民用建筑的分类描述，修改了高层建筑的定义。（高层建筑） 修改了双电源的定义（双电源） 根据省公司要求光伏内容另立项做成典型设计独立册，为了避免内容冲突删除了光伏章节的内容，删除了分布式光伏发电系统及微电网的定义。增加了充电站与充电桩的定义。（充电站、充电桩） 4 总则 对和进行了更新，加入了需要适度超前，留有裕度等的设计理念。 5供电方案编制原则 将2）“供电电源及每路的供电容量”修改为“供电电源接入点、接入系统示意图、供电回路数及每路进线的供电容量。” 6用电容量、供电电压等级及供电电源点的确定原则
浙江省电力公司低压电能计量箱通用技术规范．
浙江省电力公司低压电能计量箱通用技术规范
浙江省电力公司 2012年4月 次目............................................................. 41 范围.
......................................... 52 规范性引用文件...................................................... 技术要求 3 .......................................... 53.1箱体结构整体组合式3.2.1 6 .............................. 单体计量箱3.2.2 7 .............................. 箱体材料7.3.2..........................................
外观性能8 ..........................................3.3进线方式.......................................... 93.4主要元器件...................................... 3.59 3.6导线 (9) 3.7 ........................................ 铜排链接101用户标签........................................ 03.80导线敷设槽.................................... 13.9 11........................................... 3.10断路器 产品铭牌...................................... 113.11 3.12工作接地.. (12)
供电公司电能计量装置安装及验收管理办法 、及其附件。 1.1.2安装电能计量装置后检查计量回路的正确性、可靠性。 1.1.3工作完毕后,及时传递工作传票,交回用电营业管理部门。 1.2电网经营企业之间贸易结算用电能计量装置和省级电网经营企业与其供电企业的供电 关口电能计量装置的验收由当地省级电网经营企业负责组织，以省级电网经营企业的电能计量技术机构为主，当地供电企业配合，涉及发电企业的还应有发电企业电能计量管理人员配合。其他投运后由供电企业管理的电能计量装置应由供电企业电能计量技术机构负责验收；发电企业管理的用于内部考核的电能计量装置由发电企业的计量管理机构负责组织验收。1.3电能计量装置验收的技术资料： 1.3.1电能计量装置计量方式原理接线图，一、二次接线图，施工设计图和施工变更资料； 1.3.2电压、电流互感器安装使用说明书、出厂检验报告、法定计量检定机构的检定证书； 1.3.3计量柜（箱）的出厂检验报告、说明书； 1.3.4二次回路导线或电缆的型号、规格及长度； 1.3.5电压互感器二次回路中的熔断器、接线端子的说明书等； 1.3.6高压电气设备的接地及绝缘试验报告； 1.3.7施工过程中需要说明的其他资料。 1.3电能计量装置安装后的验收 1.3.1对电力建设工程和用电业扩工程中的电能计量装置应结合工程竣工进行检查验收。1.3.2电能计量装置验收的内容 1.3. 2.1现场核查内容如下： 1.3. 2.1.1计量器具型号、规格、计量法制标志、出厂编号应与计量检定证书和技术资料的内容相符； 1.3. 2.1.2产品外观质量应无明显瑕疵和受损； 1.3. 2.1.3安装工艺质量应符合有关标准要求； 1.3. 2.1.4电能表、互感器及其二次回路接线情况应和竣工图一致。 1.3. 2.2验收试验： 1.3. 2.2.1检查二次回路中间触点、熔断器、试验接线盒的接触情况； 1.3. 2.2.2电流、电压互感器实际二次负载及电压互感器二次回路压降的测量；
Q/CSG 中国南方电网有限责任公司企业标准 Q/CSG113006-2012 10kV用电客户电能计量装置典型设计 2012-01-18发布2012-01-18实施中国南方电网有限责任公司发布
Q/CSG113006-2012I 目 次前 言...............................................................................................................................................................II 引 言...............................................................................................................................错误！未定义书签。1范围..............................................................................................................................................................12技术规范编制依据..........................................................................................................................................13术语和定义......................................................................................................................................................13.1电能计量装置..............................................................................................................................................13.2负荷管理终端..............................................................................................................................................13.3配变监测计量终端......................................................................................................................................23.4集中抄表数据采集终端..............................................................................................................................23.5集中抄表集中器..........................................................................................................................................23.6电能计量柜..................................................................................................................................................23.7计量表箱......................................................................................................................................................23.8试验接线盒..................................................................................................................................................23.9测控接线盒..................................................................................................................................................24设置原则..........................................................................................................................................................25技术要求..........................................................................................................................................................35.1电能表配置技术要求..................................................................................................................................35.2电流互感器技术要求..................................................................................................................................35.3电压互感器技术要求..................................................................................................................................45.4电能计量柜技术要求..................................................................................................................................55.5熔断器技术要求..........................................................................................................................................65.6试验接线盒技术要求..................................................................................................................................75.7互感器二次回路技术要求..........................................................................................................................76安装接线要求..................................................................................................................................................86.1电能计量柜的安装及接线要求..................................................................................................................86.2电能表的安装要求......................................................................................................................................86.3负荷管理终端的安装要求..........................................................................................................................86.4门接点的安装要求......................................................................................................................................96.5所用电缆及导线安装要求..........................................................................................................................97概预算编制原则..............................................................................................................................................98适用场合........................................................................................................................................................109设计范围........................................................................................................................................................1010编号规则 (10)
电能计量装置技术管理规程（） 电能计量装置技术管理规程 前言 本标准是根据原电力工业部年电力行业标准制定、修订计划项目(技综[]号文)的安排，对年发布的电力行业标准《电能计量装置管理规程》()进行的修订。 本标准是为适应社会主义市场经济和我国电力体制改革形势的需要，明晰管理权限及职责，积极采用国际标准()和国际先进的管理模式，提高电能计量装置的技术水平及管理水平，保证电能计量的准确、可靠、统一而修订的。 针对电力投资经营主体的变化，本标准首先明确了电网经营企业负责本供电营业区内业务归口管理，以供电企业为主管理计费用电能计量装置的原则；根据电能计量装置的重要程度和工作量的大小，将电能计量装置分类作了重大调整；根据市场经济对电能计量装置高准确度和高可靠性的要求，对电能计量装置配置提高了要求；借鉴国外管理模式，改变了过去居民用单相电能表由定期轮换为抽检等。 起草小组首先发文征询全国电力部门对规程的修改意见，共收回意见多条。在此基础上，起草小组于年月日完成编写大纲的起草与讨论。年月日完成征求意见稿，月日发出征求意见稿，共收回意见份。年月日完成讨论稿，月～日在浙江召开讨论会，会议对讨论稿给予基本肯定，并提出了进一步修改的意见。年月日完成送审稿，年月～日在绍兴市审查通过。参加人员有部分标委会成员、网省电能计量专责、科研、试验、设计单位和供电企业的代表共人。 本标准自生效之日起代替。 本标准的附录、、、、、是标准的附录。 本标准的附录、、、是提示的附录。 本标准由原电力工业部提出。 本标准由电力行业电测量标准化技术委员会技术归口。 本标准负责起草单位：河南省电力工业局。 本标准主要起草人：卢兴远、俞盛荣、徐和平、陈俪、张春晖。 本标准由电力行业电测量标准化技术委员会负责解释。 范围 本标准规定了电能计量装置管理的内容、方法及技术要求。 本标准适用于电力企业贸易结算用和企业内部经济技术指标考核用的电能计量装置的管理。引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 级交流电度表的验收方法 孤立批计数抽样检验程序及抽样表 和级直接接入静止式交流有功电度表验收检验 电力装置的电测量仪表装置设计规范 多功能电能表通信规约 交流电能表检定装置 计量标准考核规范 电测量仪表装置设计技术规程 电能计量装置检验规程