2003年以來，也就是中國的城市和農村電網進（jìn）行大（dà）規模改（gǎi）造、建設之（zhī）後，電力係（xì）統對三相多功能表的需求量（liàng）迅速增長， 2004年產量估計約70萬（wàn）台，以不足全國電（diàn）能表總產量1%的份額，創造11%的電能表（biǎo）總產值。由此，國際、國內電表企業紛（fēn）紛看好商機，抓緊新技術開發，不斷推出三相多功能表（biǎo）的新（xīn）產品，以滿足（zú）電能表市場的應用需求。 與傳統的機械表相比，采用（yòng）電子計量原理（lǐ）的三相多（duō）功能表，具有高精度、多參數測（cè）量、諧波功率電能計量等優勢。從總體評價，三相多功（gōng）能表還是穩態（tài）電（diàn）力負（fù）荷計量產品，由於其應用領域擴大，電力係統對電表不斷（duàn）提出新的技術要求。現有（yǒu）的三相多（duō）功能表性能和品質，都不能完全適應電力係統的需求。因此，如何正確（què）把握產品技（jì）術發展趨勢，改進產品設（shè）計，將三相多功能表技術水準推（tuī）向一個新（xīn）的高（gāo）度，無疑是（shì）電表（biǎo）行（háng）業和電（diàn）力係統共同關注的課題。 一、引進的三相多功能電能表新技術 引進（jìn）的三（sān）相多功（gōng）能表新技術，代表目前國際上電能表（biǎo）技術的最高水平： 1、高精度、長（zhǎng）壽命計量 ?準確（què）度為0.1%的有功電能計量，超過IEC在線（xiàn）計量的最高準確度要求，其誤差曲線的帶（dài）寬為+/-0.05%； ? 0. 2 S級三相基波表，具有分相的2?50次諧波有功功率計量； ?0.2S級長（zhǎng）壽（shòu）命的電網關口表，具有電能質量計量模塊。 2、高速率、實時測量 ?交流采樣速率為256點（diǎn）/周波，記錄周期最短為10毫（háo）秒； ?電能質量計量：63次諧波、電壓閃變、故障錄波78微秒的瞬變，供（gòng）電可靠（kào）性指（zhǐ）標的記錄為99.9999999%。 3、開放式、高速率通信技術應（yīng）用 ?開（kāi）放式通信協議IEC62056-61/62/53/46/42，抄表、費率（lǜ）、負荷控製（zhì）數據交換； ?互聯網（wǎng）通信，自（zì）動發送E-mail報（bào）警信號、係統運行狀態刷新、數據記錄，通過以太（tài）網連接（jiē）到某些國際知名（míng）的電量計費係統的關口表，Web服務器可直接讀取電表各種實際數據、電能質量參數，無需任何專用軟件。 4、三相（xiàng）電能（néng）計量專用芯片 ?采用低頻濾波法計量諧波無功功率的三相（xiàng）計量芯片，高位∑-△A/D，負荷動態範圍1000：1，線性（xìng）度0.1%，具有溫度測量功能，片上接（jiē）口（kǒu）可直接與微分電流互感器連接； ?精度優（yōu）於0.1%的三相SOC單芯片，21位（wèi）2階∑-△A/D，32位可編程的（de）電能量計算（suàn）引擎，負荷動態範圍2000 ：1，片內集成：高速8051單片機、硬實時鍾、LCD驅動電路、看門狗電路、定時器、多種存儲器、多種通信接口等。 5、諧波功率電能（néng）計量標準（zhǔn） ?在歐洲：三相0.01級標（biāo）準表，具有諧波功率計量功能；建立起諧波有功功率、諧波視在功率的計量傳遞標準； ?在美國（guó）：電能表自動校準係統，在任意波（bō）形諧波總含量（liàng）30%以（yǐ）下，計量（liàng）準確度為+/-0.005%?0.05%；高精度三相標準表，在（zài）功率因數低於0.5（60°?90°），計量準確度為（wéi）+/-0.02%/功率因數；電能功率標準源，提供七種非（fēi）正弦信號的無功功率計算方法。 需要指出（chū）：盡管IT產業新技術的應用（yòng），推動（dòng）了進口電能表技術的快速發展，但是現在進口的在線電能表產品技術不規範，0.1級電能表、任意波形功率和電能計量、0?360°計量等關注的問題正在探索，電能表誤差穩定性、可靠性（xìng）指（zhǐ）標尚未量化，器件損壞、數據丟失、自檢有（yǒu）誤的（de）情況時（shí）有發生，這些情（qíng）況說明進口電能表（biǎo）技術走向（xiàng）成熟還有一個很長的過程。 二、國產（chǎn）三相多功能電能表新技術 國產電子式三相多功能表技術開發起（qǐ）步較晚，近幾年，注重吸收國際計量技術與管理經驗，強化自（zì）主開（kāi）發，取得了許多新的技術成果： 1、三相多功能表（biǎo） ?0.2S級有功功率計量，16位∑-△A/D，160M IPS的DSP，交流采樣速率256點/周波，運行和備用兩套費率時段，負荷曲線記錄和容量為4M字（zì）節的存（cún）儲（chǔ）器，寬電源電壓範圍，互感器合成誤差補償（cháng），變壓（yā）器銅（tóng）損、鐵損計算； ? 0.5S級三相（xiàng）基波有功表； ? 采用三相SOC單芯片或三相有功、無功計量芯片的低端三相多（duō）功能表設計，從技術上適應（yīng）電表量大、麵廣（guǎng）的市場需求； ?高壓電能表，采用（yòng）電（diàn）子式傳感器（qì），懸浮式電源設計，有功電能（néng）計（jì）量準確度為0.5級，用於10千伏中壓電網直接計量電能量。 2、諧波功率、電能計量 ?三相諧（xié）波表，有功功率（lǜ）計量0.2S級（jí），無功功（gōng）率計量0.5S級，高準確度的基波和諧波有功（gōng）電能（néng）計量，采用實時積分法（fǎ）計算總有功電能，通過FFT算法，提供基（jī）波、諧波電能量和諧波（bō）功率方向； ?衝擊負荷電能計量理論與算法，應用廣義功率理論（lùn），定義任意波形的單相電路（lù）和三相電路的功率，應用正弦電路功率理（lǐ）論、傳統（tǒng）非正（zhèng）弦電（diàn）路功率理論（lùn）和廣義（yì）功率理論進行衝擊負荷的有功、無功、視在、畸變（biàn）、三相不對稱功率電能（néng）的計（jì）算； ?基於IIR型Hilbert數字濾波法的諧波無功功率（lǜ）的測量，Hilbert數字濾波器具有優越的頻率響應（yīng）特性（xìng），數值計算簡單，經計算的諧波（bō）無功功率，與仿真實驗結果（guǒ）隻差0.02%； ?諧波有功（gōng）功率潮流分析方法，經研究指出：FFT理論具有局限性，實際的電力負荷（hé），除基波和整數倍頻成（chéng）份外，尚有間（jiān）諧波存在（zài），需要開發電能表新的算法。 3、三相電能計量專用芯片 ?具（jù）有基波/諧波電能計量的三相多功能計量芯片，16位∑-△A/D、24位DSP，負荷動態範圍1000:1，線性度0.1%，測（cè）量帶寬21次諧波，集成溫度傳感器； ?采用Hilbert數字濾波器計量諧波無功功率的三（sān）相計量（liàng）芯片； ?采用數字並行算（suàn）法（fǎ）和（hé）降低晶振頻率技術的低功耗三相有功功（gōng）率計量芯片。 4、基於GPRS通信網的用電需求側管理係統及其終端 ?該係統具有遠程抄表、用電異常信息報警、電能質量檢測、線損（sǔn）分析、無功電壓管理和電力負荷控製管理（lǐ）等功能，係統指標為：並發數據量不小5萬（wàn）采集點，一次采（cǎi）通（tōng）率不小於95%，二次采通率不小於99.5%，遙測合格率大於98%，對時精度（dù）小於100毫（háo）秒。 5、關口表遠程校準係統 該係統由多路關口表的測量、校準回路和計算機通信網絡構成，就是將高精度三相標準（zhǔn）表置於變電站內（nèi）環境條件符合要求（qiú）的場所，被測電流的變換是通過計量電流互感器的二次回路接入0.02級、5/0.5A的中間互感（gǎn）器，標準表和關（guān）口表的三相接線方式和有功、無功（gōng）計量方（fāng）式是通過工控機指令切換（huàn），關（guān）口表的實時誤差通過專用信道送（sòng）至係（xì）統主站，整個係統誤差為0.1%。 6、電能（néng）質量和電能計量標準 ?準確度為0.02%的數字式三相（xiàng）標準表，四（sì）象限（xiàn）測量，多種無功功率計量方式，諧波和基波有功（gōng）功率計量，50次諧波分析，三相不對稱測量； ?電力係（xì）統的正弦無功功（gōng）率計量標準（zhǔn），它以電流比較（jiào）儀技術為（wéi）基（jī）礎，通過基本電學參（cān）量溯源，正弦無功 功率計量的擴展不（bú）確定度為75×10-6； ?電力係統的電能質量計量標準，包括：諧波電壓、電流測量，諧波次數從直流和2?100次整數（shù）倍諧波，任意次間諧波，諧波（bō）電壓擴展（zhǎn）不確定度（dù）為0.02%，諧波電流擴展不確定度為0.04%；閃變，常用的指標（biāo）是短時間閃變Pst（10min）和長時間閃變Plt（2h），該標（biāo）準裝置的擴展不（bú）確定度為0.5%；頻率： 1Hz-21MHz，該裝置擴展不確定度（dù）為2×10-10；相位，該（gāi）標準裝置擴展不確定度為0.02°； ?產品技術規範，鑒於國際（jì）上尚未有三相多功能表的（de）統一標準，中國電工儀器儀表（biǎo）標準化技術（shù）委員會組織起草國家標準《多功能電能表 特殊要求（qiú）》，現正進入審（shěn）定階段。製定該標準的目的，是為製造商和使用電能的用戶提（tí）供一（yī）個產品技術規範，並使（shǐ）其體現產品訂貨技術規範（fàn）的大部分內容（róng），多功能表的通用要求，將參照中國相關國家標準的的（de）內容。 綜上（shàng）所述，經過十幾年的（de）發展，中國的三相多功能表門類比較（jiào）齊（qí）全，中、低端電表技（jì）術開發水平較（jiào）高，特別是衝擊負（fù）荷電（diàn）能計量理論（lùn）與算法、諧（xié）波無功（gōng）功（gōng）率計量、具有諧波功率計量的三相專用芯片、高壓電能（néng）表、GPRS通信技術應用（yòng）、電能遠程校（xiào）準等技術項（xiàng）目具有創新（xīn）意義。但是也應該看到，高端電（diàn）表技術（shù）沒有完全過關，電網關口計量仍以進口電表為主（zhǔ）導產品，這是一個值得深思的問題（tí）。 三、未（wèi）來三相多功能電能表技術的走（zǒu）向 正視現狀，展望未來，需要超前預測電表應用領域和技術要求的不（bú）斷變化，才能正確（què）把握今後（hòu）產品技術的走向。 1、應用領域（yù）的拓展：近幾年，中國的社會用電量迅速增長，全國聯網，特（tè）高壓電網建設，百萬（wàn）千瓦級（jí）發電機並網，家居網絡化進程，電網（wǎng）經營管（guǎn）理（lǐ）改進和（hé）計量新技術應用等要素，推進電表應用領域的擴展，主要是： ?從用電計量計費擴（kuò）大到配電變壓器、變（biàn）電站的經濟管理（lǐ）和用（yòng）電需求側管理的（de）計量； ?從（cóng）用戶計費擴大到發電廠上網電量、跨省電網聯絡線交換電量的計費（fèi）； ?從315千伏（fú）安及（jí）以上的大工業用戶計（jì）費擴大到100千伏（fú）安及以上的商業、非工業、普（pǔ）通工業戶的計費，以上電表應用領域的擴大，引起計量點（diǎn）總量估（gū）計由60萬個擴大到400萬（wàn）個（gè），電表應用（yòng）需求量前景看好。 2、技術要（yào）求的更新：隨著（zhe）電表應用範圍擴大，電力係統提出許多具有專業特點的計量要求 ?傳統計費（fèi）電表的通用要求，有功（gōng）、無功電能計量，最大需量（liàng）計量，費率時段，單方（fāng）向、雙方向和不完整的四象限計量（liàng），多參數測量，多種計時要求，多種通信方式，自檢、報警，停電抄表，失壓、斷相、停電、失流、三相不（bú）對稱、編程預置、需量複（fù）位等事件記錄（lù）； ?新提出的通用要求，運（yùn）行和備用兩套（tào）費率時段，0-360°計量，具有時標的視在電能計量，最小需量計量，Qh計量，溫度誤差（chà）自動（dòng）補償，諧波電壓、電流總含量和諧波汙染程（chéng）度（dù）測量，防竊電基礎技術，同（tóng）時，計費電表要準確可靠（kào），功能（néng）簡單（dān）、實用； ?關口表的（de）特殊要求，最高準確度（dù）提高到0.1級，電表穩定性和可靠性指標要量化，低負荷計（jì）量，需量周期（qī）、費率時段的同步和主（zhǔ）、副表實時比對，電表遠程校準等； ?大工業戶計量的特殊要求，諧波、衝擊負荷計量，功率越（yuè）限報警（jǐng），主變壓器損耗計量，互感器合成誤差補償，電能質量（liàng）計量等； ?中等（děng）容量戶計量的特殊要求，大電流計量，半波（bō）通過電流互感器計量，三相不平衡、不對稱計量； ?變（biàn）電站（zhàn）進線、出線計量的特殊要求，主變壓器損耗計量，變電站（zhàn）的（de）有功、無功、視在電能平衡計量，無功功率控製信號輸出，用戶（hù）線路（lù）的特殊（shū）要（yào）求，參照大工業戶計量的特殊要求內容； ?配電（diàn）變壓器計量的特殊要（yào）求，停電采集，三相不平（píng）衡（héng）、不對稱測量，中性線電流測量，變壓器油溫測量，變壓器（qì）損耗計量（liàng）和有（yǒu）功、無功、視在電能平衡，電力（lì）線路損耗電量的核實等； ?用（yòng）電需求側管理（lǐ）係統（tǒng）終端的特殊要求，功率越限報警（jǐng）和主動上報，電力負荷開關投切信號輸出等。 同（tóng）時，為整頓與抑製目前出（chū）現的對三相多功能表（biǎo）功能要求過多，技術條件出台（tái）無序的情況，建（jiàn）議（yì）電力係統按不同應用（yòng）領（lǐng）域製訂統（tǒng）一的技術規範。 注：諧波汙染（rǎn）程度，暫定義為：非基波視在功率（lǜ）/基波視在功率 3、產品技術的發展趨向（xiàng） 三（sān）相多功（gōng）能表技術要跟蹤應用需求的不斷變化，也就明示了今後產品技術的發展趨向： ?電表（biǎo）多門類：由單一（yī）的計費產品發展（zhǎn）到關口計（jì）量、配（pèi）電變壓器計量、變電站計量、大工業戶計量、中等容量戶計量、用電需求側管理係統及終端6類產品，分別製訂產品技術規範； ?關口電能表，要發（fā）展高（gāo）精度、高穩定性、高（gāo）可（kě）靠性、快速測量、0-360°計量、多通（tōng）信方式（shì）和協（xié）議（yì），經國際（jì）、國內同類電表的比（bǐ）較，提出（chū）量化指標和測試方法； ?計費用三（sān）相（xiàng）多功能表要計量準確、簡單可靠、講求實用，逐步發展三相SOC單芯片，開發具有諧波電壓、電流總含量和諧波汙染（rǎn）程度的（de）測量技術，研究溫度、電壓、頻率、相位改變（biàn）的自適應計量； ?諧波有功、無功、視在功率電能計量實用化產品，改進諧波（bō）下（xià）的功率因（yīn）數計算方法，推進電能質量市場建立與發展，也為提高冶（yě）煉（liàn）企業、電氣（qì）化鐵路的計量準確（què）度做準（zhǔn）備； ?早（zǎo）期三（sān）相多功能表需要更新換代，要通（tōng）過調查研究，提出新一代電表（biǎo）技術規範； ?基於GPRS通信網的用電需求側管理（lǐ）係統（tǒng）及終端，要改進實時（shí）性和安全性技術，從長遠（yuǎn）看，即使將來電（diàn）力不緊張，用於配（pèi）電（diàn）變壓器計量與（yǔ）抄表、居民（mín）用電（diàn）遠程抄表，其發展前景也很好； ?電力網損耗計量與防（fáng）竊電（diàn）基礎技術（shù），包括：電量具有時標，電（diàn）量波動分析軟件，電量異（yì）常報警與主動上（shàng）報（bào），變壓器、電力線路損耗計量，電力係統節點、母線和電力線路的電量平衡計量； ?全國（guó）聯網、省網的總電量計量、計算和電能量數（shù）據組網，要提到（dào）議事日程； ?加強（qiáng）國（guó）內（nèi）電能（néng）質量和電能計量標準建設，包括：基波、諧波功率電能（néng）計量標（biāo）準的建設，進口（kǒu）急需而國內缺門的（de）國際新型計（jì）量標準設備，滿足在線電表（biǎo）新產品計（jì）量溯源的要求； ?最後（hòu）是研究製訂三相多功能表質量評價標準與測試方法，提高在電（diàn）網上運行電表的整體技（jì）術品（pǐn）質（zhì）。