测量电能的专用仪器，在电力领域电能表具有重要作用。近年来，随着我国电力系统的快速发展，电能测量技术也逐渐进步，技术功能的革新为电能表性能的提高与优化奠定了技术基础。电能表的发展必然伴随着新材料、新工艺的不断发展与应用。在这一百多年里，电能表经历过无数次的更新换代，其结构与性能都在不断的提升。相比于国内电能表而言，国外电能表技术已经相当成熟，国内电能表计量技术与国外相比仍存在一定差距。本文中就我国电能表技术的发展情况与发展趋势进行了探讨，同时阐述了感应式电能表和电子式电能表的工作原理，提出了国内电能表技术与国外技术的差异。
关键词：电能表；技术；发展；趋势分析
引言
在工业生产中，电能表是国内电工仪表行业中产量最大的产品，在对电能的测量以及检测方面，电能表的重要作用不可忽视。近几年来，我国出台了多项与电能表相关的政策，以此来推动电能表技术的发展，使国内电能表技术与国际发达技术接轨。
相比于国内电能表技术的发展，国外电能表技术已相当成熟，目前欧洲大部分国家已经基本实现了电子化电能表的应用，居民用户表也逐渐从感应式电能表向电子式电能表过渡。在法国，2001年起就已经停止了感应式电子表的购买；在英国，现如今已有将近80%的居民使用电子式电能表。然而在国内，大部分仍采用感应式电能表，其成本较低，我国农村居民仍将继续使用感应式电能表，城市居民则会逐步推广电子式电能表。
不同于感应式电能表，电子式电能表具有数字通信接口通道，能使电能测量实现自动化，加强测量的准确性与可靠性。
1、电能表类型
1.1 感应式电能表
电能表技术的提高必然伴随着相关技术的改革与创新，包括工艺技术的完善以及材料技术的发展。在19世纪末期，爱迪生利用电解原理制成了世界上最早的电能表-直流电能表，随着技术的发展，电能表最终形成了采用永久磁铁产生制动力矩类型的电能表，该类型以降低转动元件旋转速度来增加转矩。
图1为感应式电能表简单结构图，其结构简单，根据电力系统情况可分为单相和三相电能表。其主要部分有驱动元件、转动元件与制动元件，相应辅助的结构有轴承、调整装置、防滑动装置、计度器以及表盖、底座和端钮盒等基本结构。
驱动元件主要由电压元件与电流元件组成，通入交变的电流，电流元件与电压元件形成交变磁场，该交变的磁场来切割转盘，从而产生涡流。由于该交变的磁场产生交变磁通，涡流切割磁通线从而形成作用力，驱动转盘转动。
转动元件主要由转轴和转盘组成，涡流作用在交变磁场产生的磁通上，从而产生作用力驱动转轴与转盘转动，转轴上的蜗杆可将转盘转动度数传给计度器，计度器通过测量转盘转动次数来反应电能。
感应式电能表的制动元件主要由制动磁铁组成，该磁铁可用来平衡转动力矩。当转盘转动时，磁铁产生相应磁通，转盘上感应电流切割磁通，从而产生制动力矩。
电能表轴承用来支撑转动元件，从功能上可划分为上轴承和下轴承。
电能表计度器用来计量转盘转动的度数，反应转盘转动圈数，从而间接显示电能。
1.2 电子式电能表
由于感应式电能表准确率较低且功能较为单一，无法满足现代计量仪器逐步实现现代化的要求，因此提出了电子式电能表。
最初的电子式电能表仅由感应式电能表的测量机构和电能一脉冲转换模块组成，其为机电脉冲式电能表，在国外，该电子式电能表被大量使用。虽然其测量技术相较于感应式电能表优异，但由于其测量机构仍然为感应式机构，所以其测量性能仍不够好。介于测量机构存在的问题，人们开始研究电子电路方案，采用乘法器来测量电功率。
根据内部数字处理方法的不同，电子式电能表可分为模拟乘法器型与数字乘法器型。目前国内外大部分采用的是数字乘法器型，内部含有计量芯片。图2所示为电子式电能表，相对感应式电能表来说，更加小巧轻便。电子式电能表核心部分即为内部的计量芯片，通过该芯片来进行电能测量。
计量芯片的优劣取决于芯片内部的数字算法。目前，国内外主要有三种数字算法方式，方法一：内部运算乘法器由硬件搭建而成；方法二，内部运算处理通过外部的MCU软件编程实现；第三，内部运算处理通过外部DSP芯片实现。在实际电能表设计中，一般直接采用ADC+DSP+MCU+计量软件的解决方案或专用计量芯片+高性能MCU的解决方案。
2、我国电能表技术发展历程
在我国电能表技术发展史上，主要分为前DD28时期、DD28时期、86表时期、长寿命电能表时期以及现在的电子式电能表时期。在前DD28时期，主要代表产品为DD1和DD5表，即为单相电能表；在DD28时期内，电能表发展迅速，有相当多的电能表类型出现在市面上，包括DD10、DD15、DD17、DT6、DT8等相关产品；在86表时期，电能表有DD862、DD101、DT862；在长寿命电能表出现后，主要有FD95、LD68系列型号的电能表；到如今电子式电能表的发展，包括多费率、多功能的电子表。
电子式电能表发展历程主要可分为以下几个阶段：20世纪90年代初期的工业多费率电能表，该表以机电一体为主；中期电子式电能表的出现以及中后期的IC卡电能表的应用。
3、国内外电能表的比较
介于国内电能表技术的不完善，与国外电度表相比，仍存在一定的差距。在设计材料问题上，我国的材料工业水平与发达国家相比仍有较大差距，在对于关键工艺技术，国内技术远远比不上国外的精密技术，在材料质量问题的解决上，也无法达到国外先进水平，因此，如何保证精密工艺要求是国内生产商所需考虑的关键。
国内电能表虽然逐步在向电子式电能表推进，但其自动化生产水平不高，对于电能表的加工仍然以人工为主，在这一方面，国外基本是采用机器制造，而国内仍采用手动加工，产品性能易受人为影响，导致性能一致性较差。
由于我国生产企业规模有限，电能表生产的集约化和集中度较低，电能表设计缺乏自主核心技术，自主开发能力不足，很大程度上减缓我国电能表技术发展的进度。
4、我国电能表技术发展趋势
随着近几年社会的发展，电能表设计技术的革新以及制作工艺技术的完善，国产电能表发展迅速，电子式电能表产品将全面代替感应式电能表，其运行的可靠性以及准确性能也将逐步提升。随着电力系统的大规模建设，单相电能表已不能满足电力要求，三相多功能电能表将逐步应用于电能测量中。从传统的电能表逐渐过渡到带有液晶显示器的电能表，其可靠性较高，且可显示更多信息，不仅局限于数字信息。在对电能表的设计当中，模块化将成为一种趋势，该技术可更好的增强电能表的可靠性能。
5、结语
作为电能测量的重要仪器，电能表有着不可替代的作用。电能表技术的发展将直接影响到电力系统的建设与发展。从传统的感应式电能表过渡到电子式电能表，必然经历技术的创新。社会经济的迅速发展，电能表技术的创新性研究结果必将为节约电能资源做出巨大贡献。
参考文献
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