【導讀】一yi百bai多duo年nian來lai，能neng源yuan輸shu送song在zai技ji術shu方fang麵mian變bian化hua很hen小xiao，但dan近jin年nian來lai，配pei電dian網wang絡luo發fa生sheng了le巨ju大da變bian化hua。在zai一yi個ge由you技ji術shu演yan進jin主zhu導dao的de世shi界jie中zhong，能neng源yuan部bu門men已yi經jing發fa展zhan到dao包bao括kuo風feng能neng和he太tai陽yang能neng等deng可ke再zai生sheng能neng源yuan。我wo們men麵mian臨lin著zhe新xin的de挑tiao戰zhan
，例li如ru電dian能neng的de雙shuang向xiang流liu動dong、可再生能源發電的間歇性
、電力分配、電力線上的噪聲等，這些可能導致電網穩定性問題。

為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)向(xiang)最(zui)終(zhong)客(ke)戶(hu)提(ti)供(gong)持(chi)續(xu)和(he)優(you)質(zhi)的(de)服(fu)務(wu)
，配(pei)電(dian)公(gong)司(si)開(kai)始(shi)采(cai)用(yong)智(zhi)能(neng)電(dian)表(biao)
，以(yi)便(bian)能(neng)對(dui)電(dian)網(wang)進(jin)行(xing)實(shi)時(shi)診(zhen)斷(duan)並(bing)即(ji)時(shi)檢(jian)測(ce)故(gu)障(zhang)。這(zhe)項(xiang)技(ji)術(shu)為(wei)電(dian)力(li)公(gong)司(si)和(he)最(zui)終(zhong)用(yong)戶(hu)帶(dai)來(lai)了(le)諸(zhu)多(duo)好(hao)處(chu)。本(ben)文(wen)介(jie)紹(shao)智(zhi)能(neng)電(dian)表(biao)的(de)基(ji)礎(chu)知(zhi)識(shi)和(he)現(xian)場(chang)診(zhen)斷(duan)方(fang)麵(mian)的(de)進(jin)展(zhan)。

智能電表

智能電表是配電網絡的基本組成部分。除了監測能耗外，智能電表還能收集有關供電質量的數據。例如，它能測量無功電能、總諧波失真
、諧波成分
、電壓浪湧和瞬變是否存在以及頻率的變化
，所有這些都是電網狀態的指標。但是，電表如何工作呢？

圖1中的框圖顯示了單相係統和三相係統電表的主要組成部分。

圖1. 單相和三相智能電表框圖

在智能電表中
，基本電力質量是從電壓和電流測量獲得的。這些測量結果由一個特殊的模擬前端(AFE)處理並提供給微控製器，微控製器顯示結果或將其提供給通信節點以進行遠程傳輸。完整結構還包括一個電源管理單元。

測量電壓和電流的傳感器

電(dian)表(biao)的(de)一(yi)個(ge)關(guan)鍵(jian)方(fang)麵(mian)是(shi)電(dian)流(liu)測(ce)量(liang)。在(zai)電(dian)壓(ya)測(ce)量(liang)中(zhong)，測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)與(yu)標(biao)稱(cheng)值(zhi)可(ke)能(neng)隻(zhi)有(you)很(hen)小(xiao)的(de)偏(pian)差(cha)，但(dan)電(dian)流(liu)測(ce)量(liang)不(bu)同(tong)，電(dian)流(liu)具(ju)有(you)非(fei)常(chang)寬(kuan)的(de)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)
，從(cong)幾(ji)毫(hao)安(an)到(dao)數(shu)百(bai)安(an)，整(zheng)個(ge)範(fan)圍(wei)內(nei)都(dou)必(bi)須(xu)以(yi)盡(jin)可(ke)能(neng)高(gao)的(de)精(jing)度(du)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)。使(shi)用(yong)簡(jian)單(dan)的(de)電(dian)阻(zu)分(fen)壓(ya)器(qi)（較少情況下使用變壓器）就可以進行電壓測量，但用於讀取電流的傳感器則有很多種類。一般使用以下四種傳感器：分流器
、電流互感器(CT)、羅(luo)氏(shi)線(xian)圈(quan)和(he)霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)傳(chuan)感(gan)器(qi)。這(zhe)些(xie)傳(chuan)感(gan)器(qi)各(ge)有(you)其(qi)優(you)缺(que)點(dian)。例(li)如(ru)，分(fen)流(liu)器(qi)廣(guang)泛(fan)用(yong)於(yu)家(jia)用(yong)電(dian)表(biao)，具(ju)有(you)經(jing)濟(ji)優(you)勢(shi)和(he)實(shi)用(yong)性(xing)。分(fen)流(liu)器(qi)的(de)最(zui)大(da)缺(que)點(dian)是(shi)焦(jiao)耳(er)熱(re)效(xiao)應(ying)
，這(zhe)限(xian)製(zhi)了(le)它(ta)在(zai)大(da)電(dian)流(liu)下(xia)的(de)使(shi)用(yong)。

相比之下，電流互感器在最大電流方麵消除了分流器的限製，並且其本質上是隔離的，這非常有利。CT以yi環huan形xing形xing式shi提ti供gong，其qi初chu級ji繞rao組zu由you導dao體ti表biao示shi，要yao測ce量liang的de電dian流liu流liu過guo環huan路lu。次ci級ji繞rao組zu纏chan繞rao在zai鐵tie磁ci材cai料liao上shang，匝za數shu決jue定ding互hu感gan器qi匝za數shu比bi。與yu分fen流liu器qi相xiang比bi，CTchengbengenggao，chicungengda。dianliuhuganqideyigezhongdaxianzhishiqitiecixin，ruguobaohe
，zhinengdianbiaodeyunxinghuishoudaoyanzhongyingxiang。baohekenengyoujiaoliuzhongdezhiliupianzhi、高電流峰值或外部磁場（例如永磁體產生的磁場）引起。由於此限製
，使用電流互感器的係統必須提供屏蔽或其他保護機製以避免被篡改。

霍爾效應傳感器具有出色的頻率響應，可以測量高強度電流。然而，這些優勢會因高溫漂移而減弱；為了獲得所需的精度，必須在多個點進行係統校準。

yudianliuhuganqihehuoerxiaoyingchuanganqiyiyang，luoshixianquanbenzhishangshiyegelide。luoshixianquanshiyigeyudaotihuoudedianganqi
，daicedianliuliujinggaidaoti。ciouhetongguokongqixinfasheng，yincibuhuiyinrutiecicailiaochangjiandebaohewenti。luoshixianquandetedianshichuanganqichanshengdexinhaoyudianliudedaoshuchengzhengbi，yincixuyaojifenqilaizhongjianyuanshixinhao。

為(wei)了(le)實(shi)現(xian)寬(kuan)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)和(he)高(gao)線(xian)性(xing)度(du)，以(yi)及(ji)能(neng)夠(gou)測(ce)量(liang)非(fei)常(chang)高(gao)的(de)電(dian)流(liu)，使(shi)用(yong)羅(luo)氏(shi)線(xian)圈(quan)進(jin)行(xing)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)穩(wen)定(ding)的(de)積(ji)分(fen)器(qi)。此(ci)外(wai)，羅(luo)氏(shi)線(xian)圈(quan)特(te)別(bie)容(rong)易(yi)受(shou)到(dao)外(wai)部(bu)場(chang)的(de)影(ying)響(xiang)
，最(zui)終(zhong)用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)藉(ji)此(ci)操(cao)縱(zong)功(gong)率(lv)測(ce)量(liang)。

為下一代智能電表引入mSure技術

智能電表必須能夠在相對較長的時間內（可能超過10年）準確執行其功能。良好的設計和矽電子器件的穩定性使其可以多年保持高精度水平。然而
，閃電、電流尖峰或電壓瞬變等環境事件會永久性地改變傳感器的性能。如果沒有先進的診斷係統，則很難檢測到這種影響。mSure®是ADI公司開發的一種新型電表診斷技術，可以實時檢查測量鏈的狀態
，防止傳感器受到環境影響。mSure技術不受環境影響，可以通過診斷檢測有無人為操縱。

mSure技術的工作原理如圖2所suo示shi。標biao準zhun電dian表biao在zai沒mei有you反fan饋kui路lu徑jing的de情qing況kuang下xia以yi開kai環huan方fang式shi工gong作zuo。電dian流liu和he電dian壓ya由you傳chuan感gan器qi轉zhuan換huan，有you一yi個ge處chu理li鏈lian會hui增zeng加jia增zeng益yi，最zui後hou是shi模mo數shu轉zhuan換huan
，以yi便bian直zhi接jie在zai數shu字zi域yu中zhong提ti取qu數shu據ju。每mei個ge器qi件jian都dou對dui總zong誤wu差cha有you貢gong獻xian
；下線校準用於補償初始誤差，並確保電表精度保持在特定等級的規格範圍內。

圖2. 采用mSure技術的開環係統和閉環係統的比較

biaozhundianbiaoyidananzhuangdaoxianchang，yaoceshiqijingdujiuzhishengxiayizhongbanfa
，najiushijiangqiwuliyichubingsongdaoshiyanshiceshi。yizhongqinruxingjiaoxiaodetidaifangfashiyanzhengshengchanpicidexingneng，danzhezhongfangfachengbenhengao。yubiaozhundianbiaoxiangbi，caiyongmSure技術的電表可以在現場通過更複雜的閉環係統實時驗證精度，如圖2所(suo)示(shi)。閉(bi)環(huan)係(xi)統(tong)包(bao)括(kuo)添(tian)加(jia)一(yi)個(ge)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)模(mo)塊(kuai)，其(qi)生(sheng)成(cheng)一(yi)個(ge)穩(wen)定(ding)且(qie)非(fei)常(chang)精(jing)確(que)的(de)信(xin)號(hao)以(yi)注(zhu)入(ru)傳(chuan)感(gan)器(qi)。該(gai)信(xin)號(hao)穿(chuan)過(guo)整(zheng)個(ge)測(ce)量(liang)鏈(lian)，由(you)檢(jian)測(ce)模(mo)塊(kuai)拾(shi)取(qu)。整(zheng)個(ge)信(xin)號(hao)鏈(lian)受(shou)到(dao)實(shi)時(shi)監(jian)控(kong)，任(ren)何(he)誤(wu)差(cha)（如增益
、漂移等）都會被捕獲


，支持連續校準以調整這些誤差。此外，mSure技術的最大優勢之一是欺詐檢測。大多數篡改都涉及到改變測量鏈的增益，因此與開環係統不同，mSure能夠立即檢測到這種變化。

mSure是非侵入式的，可以在電表運行時激活。為確保讀數準確，一個適當的模塊會檢測並扣除mSure器(qi)件(jian)對(dui)最(zui)終(zhong)電(dian)能(neng)測(ce)量(liang)的(de)貢(gong)獻(xian)。因(yin)此(ci)

，電(dian)表(biao)的(de)精(jing)度(du)取(qu)決(jue)於(yu)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)模(mo)塊(kuai)的(de)精(jing)度(du)。根(gen)據(ju)定(ding)義(yi)
，基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)模(mo)塊(kuai)的(de)精(jing)度(du)優(you)於(yu)係(xi)統(tong)所(suo)用(yong)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)精(jing)度(du)。

自動校準功能可以隨時激活。校準數據由電流和電壓測量鏈的增益組成。mSurejishukeyigaojingduditiquzhexieshuju，erwuxuqiuzhuyuangguidexiaozhungongzuotai。yaozhixingzixiaozhun，shouxianyingjiangdianbiaolianjiedaoyigedianyayuan。shifoujiafuzaishikexuande。

一旦將具備mSure技(ji)術(shu)的(de)智(zhi)能(neng)電(dian)表(biao)安(an)裝(zhuang)到(dao)現(xian)場(chang)
，您(nin)就(jiu)可(ke)以(yi)連(lian)續(xu)或(huo)以(yi)預(yu)定(ding)時(shi)間(jian)間(jian)隔(ge)檢(jian)查(zha)電(dian)表(biao)的(de)精(jing)度(du)。如(ru)果(guo)電(dian)表(biao)存(cun)在(zai)精(jing)度(du)漂(piao)移(yi)，可(ke)以(yi)校(xiao)正(zheng)校(xiao)準(zhun)數(shu)據(ju)，使(shi)電(dian)能(neng)計(ji)數(shu)準(zhun)確(que)。迄(qi)今(jin)為(wei)止(zhi)，政(zheng)府(fu)法(fa)規(gui)不(bu)允(yun)許(xu)在(zai)現(xian)場(chang)更(geng)改(gai)標(biao)準(zhun)電(dian)表(biao)的(de)校(xiao)準(zhun)數(shu)據(ju)。借(jie)助(zhu)mSure技術
，電力公司將能在需要時及時進行幹預
；如果幹預時間較長，對電能差異將有一個準確估計。

ADE9153B 和 ADE9322B 是內嵌mSure®的電能計量IC，具有傳感器監控和自校準功能
，適用於ADI公司的下一代智能電表。

Energy Analytics Studio

mSure產品組合包括Energy Analytics Studio (EAS)。EAS是一種支持mSure技術的雲分析服務，可驗證每隻電表的健康狀況（健康監測）

，最終保護電力公司的收入。mSure Manager軟件在係統微控製器上運行，可報告與電表參數相關的數據。報告頻率可由運營商確定。mSure Manager允許您檢查單隻電表的狀態，某個地理區域的所有電表（例如，那些受到某些異常天氣事件影響的電表）的狀態，或者某個生產批次的所有電表的狀態。

圖3. 適用於電力公司的邊緣到雲解決方案

結論

創新的mSure技術支持對現場電表進行實時診斷。結合Energy Analytics Studio
，tanengjiankongdianbiaojiankangzhuangkuang，fashengshijiguzhangshiyewuxuganyu
，bingnengfangzhiqizha。zhegeidianligongsidailaidehaochushiyouhuadianbiaoguanli，jianshaosunshi，jieshengchengben

，tongshiyanchangdianbiaodepingjunshiyongshouming。

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