【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)，CT成(cheng)本(ben)更(geng)高(gao)，尺(chi)寸(cun)更(geng)大(da)。電(dian)流(liu)互(hu)感(gan)器(qi)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)大(da)限(xian)製(zhi)是(shi)其(qi)鐵(tie)磁(ci)芯(xin)

，如(ru)果(guo)飽(bao)和(he)，智(zhi)能(neng)電(dian)表(biao)的(de)運(yun)行(xing)會(hui)受(shou)到(dao)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)。飽(bao)和(he)可(ke)能(neng)由(you)交(jiao)流(liu)中(zhong)的(de)直(zhi)流(liu)偏(pian)置(zhi)、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。mSure技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)高(gao)精(jing)度(du)地(di)提(ti)取(qu)這(zhe)些(xie)數(shu)據(ju)，而(er)無(wu)需(xu)求(qiu)助(zhu)於(yu)昂(ang)貴(gui)的(de)校(xiao)準(zhun)工(gong)作(zuo)台(tai)。要(yao)執(zhi)行(xing)自(zi)校(xiao)準(zhun)，首(shou)先(xian)應(ying)將(jiang)電(dian)表(biao)連(lian)接(jie)到(dao)一(yi)個(ge)電(dian)壓(ya)源(yuan)。是(shi)否(fou)加(jia)負(fu)載(zai)是(shi)可(ke)選(xuan)的(de)。

一旦將具備mSurejishudezhinengdianbiaoanzhuangdaoxianchang，ninjiukeyilianxuhuoyiyudingshijianjiangejianzhadianbiaodejingdu。ruguodianbiaocunzaijingdupiaoyi，keyixiaozhengxiaozhunshuju，shidiannengjishuzhunque。qijinweizhi，zhengfufaguibuyunxuzaixianchanggenggaibiaozhundianbiaodexiaozhunshuju。jiezhumSure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，它ta能neng監jian控kong電dian表biao健jian康kang狀zhuang況kuang
，發fa生sheng實shi際ji故gu障zhang時shi也ye無wu需xu幹gan預yu，並bing能neng防fang止zhi欺qi詐zha。這zhe給gei電dian力li公gong司si帶dai來lai的de好hao處chu是shi優you化hua電dian表biao管guan理li，減jian少shao損sun失shi
，節jie省sheng成cheng本ben
，同tong時shi延yan長chang電dian表biao的de平ping均jun使shi用yong壽shou命ming。

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