一、直流电能表的概述

（一）定义与作用

直流电能表是一种专门为特定应用场合设计的仪表，主要用于测量直流系统中的各种电气参数。它可以对直流系统中的电压、电流、功率、正向与反向电能等进行精确测量。

直流电能表通常由测量单元、数据处理单元、通讯单元和显示单元等组成。测量单元负责采集直流系统中的电气信号，如电压和电流等。数据处理单元对采集到的信号进行处理和计算，得出各种电气参数的值，如功率和电能等。通讯单元使得直流电能表能够与工控设备、计算机等进行连接，组成测控系统，实现数据的传输和共享。显示单元则用于本地显示测量结果，方便用户直观地了解直流系统的运行状态。

直流电能表的作用主要体现在以下几个方面：

首先，它具有电能计量功能。能够准确测量直流电路中的电能消耗，为用户或系统运营商提供可靠的能耗数据。这对于能源管理和成本控制至关重要。例如，在电信基站、太阳能供电等应用场合，通过直流电能表的计量，可以清楚地了解能源的使用情况，以便合理安排能源供应和优化能源利用效率。

其次，直流电能表可用于系统监控。通过实时监测电能使用情况以及电压、电流等参数，有助于及时发现系统的异常情况，如过压、过流等，从而保障系统的安全稳定运行。在光伏发电、储能系统等领域，直流电能表能够对系统的运行状态进行全面监控，为系统的优化和维护提供依据。

再者，在能源管理方面，直流电能表发挥着重要作用。特别是在光伏和储能系统中，它可以优化能源的使用和存储。通过准确测量电能的输入和输出，实现对能源的合理分配和调度，提高能源利用效率。同时，为用户或管理者提供准确的能源数据，支持他们做出合理的能源使用和投资决策。

此外，直流电能表还具有安全保障功能。通过监测电流和电压，能够及时发现过载和短路等安全问题，触发报警或采取相应的保护措施，防止事故的发生。在电动汽车充电站等应用场合，直流电能表的安全保障功能尤为重要，确保充电过程的安全可靠。

二、直流电能表的选择方法

（一）考虑安装方式

在选择直流电能表时，安装方式是一个重要的考虑因素。目前主要有嵌入式、导轨式和壁挂式三种安装方式。

嵌入式安装通常适用于对整体协调性要求较高的场合，它能够与柜体融合，不占用额外空间。但在选择嵌入式安装时，需要确保柜体有足够的空间容纳电能表，并且要考虑安装后的操作和维护便利性。

导轨式安装具有结构模数化设计的特点，宽度与微型断路器匹配，可方便安装于照明箱内。这种安装方式适用于空间有限但又需要对直流系统进行精确测量的场合。导轨式安装的电能表具有体积小巧、精度高、可靠性好等优点，能够满足政府和大型公建中对电能分项计量的需求，也适用于企事业单位的电能管理考核。

壁挂式安装则适用于特定的场合，如壁挂式复费率直流电能表采用液晶显示，具有 RS485 功能可与微机进行数据交换，适合充电桩直流计量、蓄电池、太阳能电池板等直流信号设备电量测量和电能计量使用。此外，DJSF1352 型电子式直流电能表也是壁挂式的一种，同样采用液晶显示，具有 RS485 功能，可与微机进行数据交换。安科瑞电气股份有限公司生产的 PZ72L-DE 智能直流电能表可以直接取代常规测量仪表，作为一种先进的智能化、数字化的前端采集元件，已广泛应用于各种控制系统、SCADA 系统和能源管理系统中。

在选择安装方式时，需要根据实际情况综合考虑整体协调性和功能扩充性。如果空间有限且对协调性要求较高，可以选择嵌入式安装；如果需要快速安装和拆卸，导轨式安装是一个不错的选择；而对于特定场合，如充电桩、蓄电池等设备的电能计量，壁挂式安装则更为合适。

（二）确定工作电源

直流电能表的工作电源主要有 AC/DC 85 - 265V、DC24V、DC48V 等多种选择。

AC/DC 85 - 265V 的工作电源适用于大多数场合，具有较广泛的适用性。它可以在交流和直流电源环境下工作，为用户提供了更多的选择。

DC24V 和 DC48V 的工作电源则适用于特定的直流系统，如一些工业自动化设备和通信设备等。在选择工作电源时，需要根据实际应用场景的电源情况来确定，确保电能表能够正常工作。

（三）选择功能

直流电能表可具有通讯接口、继电器报警输出、开关量输入 / 输出等功能，用户应根据需求进行设置。

通讯接口是直流电能表的重要功能之一，它可以使电能表与工控设备、计算机等进行连接，组成测控系统，实现数据的传输和共享。常见的通讯接口有 RS485 通讯接口，采用 Modbus-RTU 协议，能够与各种设备进行高效的数据通信。

继电器报警输出功能可以在电能表检测到异常情况时，如过压、过流等，触发报警信号，提醒用户及时处理。开关量输入 / 输出功能则可以实现对外部设备的控制，提高系统的自动化程度。

对于具有测量、计量、分时等功能的智能直流电能表，如 PZ 系列智能直流电能表，还可以根据不同要求，通过仪表面板按键，对变比、通讯进行设置与控制。同时，智能直流电能表还具有分时功能，两套时段表，一年可以分为 4 个时区，每套时段表可设 12 个日时段，4 个费率（F1、F2、F3、F4 即尖峰平谷），时段最小间隔为 15 分钟，时段可跨零点设置（仅 LCD 液晶表具有）。还能统计上 12 月的历史电能（各费率电能）（仅 LCD 液晶表具有）。

（四）关注显示数位

一般直流电能表有四位甚至五位显示，显示位数越多测量精度越高。

过去的显示仪表有两位、三位及三位半显示，而现在市面上的常规多功能电力仪表产品一般都提供四位甚至五位显示。显示位数的增加不仅能够提高测量精度，还能更直观地显示测量结果。例如，正五位 LED 数码管显示的直流电能表，量程自动转换，小数点自动移位，能够为用户提供更准确的电能数据。

（五）明确输入信号

在选择直流电能表时，必须弄清测量信号的性质，包括电流还是电压、交流还是直流等。

直流电能表的输入信号可以是直接输入仪表的测量信号（电压或电流），也可以是经过转化后（电压或电流互感器）接入仪表的信号。要弄清楚信号类型，是电流还是电压，是交流还是直流，是脉冲信号还是线性信号等等，还要弄清楚信号的大小。如果不清楚测量信号的性质，买去的仪表可能不能用，甚至会损坏仪表及原有设备。

例如，数显直流电能表可以测量直流电能、直流电流、直流电压、直流功率等参数。其输入信号范围广泛，电流可直接输入 0~10Adc，超出 10Adc 需加分流器；电压可直接输入 0~650Vdc，允许过量程瞬时电压 2 倍 / 1 秒，持续 1.2 倍。

（六）注意接线方式

电流信号采样线须使用屏蔽双绞线，不同的采样方式有不同的接线方法。

使用分流器采样电流时，分流器与仪表之间的接线需要按照特定的方式进行连接。使用霍尔电流传感器采样电流时，根据霍尔电流传感器的供电方式不同，接线方式也有所不同。如果霍尔电流传感器单独供电，与仪表之间的接线有特定的要求；如果霍尔电流传感器由仪表的选配功能 12V 电源输出供电，接线方式也会有所变化。此外，还有其他接线方式，需要根据实际情况进行选择。

在接线时，一定要严格按照说明书的要求进行操作，确保接线正确可靠，以保证直流电能表的正常工作和测量精度。

三、直流电能表的工作原理

直流电能表主要采用磁电系或电动系测量机构，通过测量电压、电流等参数实现电能计量。不同类型的直流电表工作原理略有差异，如检流计、直流电流表、直流电压表等。

磁电系测量机构是直流电能表常用的一种测量机构。其测量基本量是电流，可用来直接测小电流。对于大量值的直流电流，磁电系测量机构要使用分流器，也就是并联电阻。直流电流表的作用是将大部分被测电流分流。对约 10A 以下的电流多采用内附分流器；对更大的电流值，则使用 ** 分流器。采取四端结构，具有两个电流端，两个电位端。其电阻值的选择条件为：当标称电流通过该分流器时，其电位端间的电压为 45mV 或 75mV；以量程为 45mV 或 75mV 的磁电系毫伏表测此电压值，而表盘上则以电流值刻度。

电动系测量机构也是直流电能表的一种测量方式。它通过测量电压、电流、功率等参数，实现对用电量的计量。其工作原理是根据电能表内部的磁场力与电流大小成正比，通过电流线圈产生的磁场来驱动铝制转轮旋转，从而实现计数。

检流计是一种高灵敏度的磁电式电流测量仪表，在直流电能表中也有重要作用。检流计的核心部件是一个放置在磁铁磁场中的可转动线圈。当有电流通过线圈时，线圈会在磁场中受到一个力矩的作用，这个力矩的方向与电流方向和磁场方向都有关。线圈的旋转带动指针偏转，指针的偏转程度与通过线圈的电流大小成正比。检流计不仅用于测量微小电流，还广泛应用于各种电桥电路中，如惠斯通电桥和双臂电桥，以检测电路是否达到平衡状态。

直流电压表是由表头与分压电阻串联而成的，通常把它并联在电路中测量电压。按所测电压大小，直流电压表可分为微伏表、毫伏表、伏特表和千伏表等。电压表的主要参数有：内阻，即表头内阻与分压电阻串联的电阻值；量程，即电压表指针达到满刻度时的电压值；电压灵敏度，表头满刻度电流的倒数，其单位是 Ω・V -1，由它可算出量程为 U i 时电压表的内阻 R i =SU i。

直流电流表是由表头与分流电阻并联而成的，通常把它串联在电路中测量电流。按所测电流大小，直流电流表可分为微安表、毫安表、安培表等。电流表的主要参数有：内阻，即表头内阻与分流电阻并联的电阻值；量程，即电流表指针达到满刻度时的电流值。

总之，不同类型的直流电能表通过磁电系或电动系测量机构，以及检流计、直流电流表、直流电压表等部件的协同工作，实现对直流系统中电压、电流、功率以及正反向电能等参数的精确测量。

四、       安科瑞DJSF1352直流电能表

五、直流电能表的应用场景

（一）电信基站

在电信基站中，直流电能表发挥着重要的作用。电信基站需要稳定可靠的直流电源来保证通信设备的正常运行。直流电能表可测量直流系统中的电能参数，包括电压、电流、功率和正反向电能等，实现对基站电能的有效管理。

例如，安科瑞的 DJSF1352-RN 导轨式直流电能表和 PZ 系列智能直流电能表等产品，可用于电信基站的电能计量和监控。这些电能表能够准确测量基站的电能消耗，为运营商提供可靠的能耗数据，以便进行能源管理和成本控制。同时，通过实时监测电能使用情况以及电压、电流等参数，有助于及时发现基站系统的异常情况，如过压、过流等，保障通信设备的安全稳定运行。

（二）直流充电桩

直流充电桩是电动汽车充电的重要设施，而直流电能表在其中起着确保准确计费的关键作用。

在电动汽车充电系统中，充电桩通过和汽车电池管理系统（BMS）通讯，将三相交流输入电能转换为 BMS 所需的直流电能。在直流母线的输出侧接入直流电能表，用于对输出电能进行计量。例如安科瑞的 DJSF1352-RN 导轨式直流电能表，带有双路直流输入，可测量直流系统中的电压、电流、功率以及正反向电能等。充电管理控制器读取直流电能表的电能数据，并控制直流充电输出等。

直流电能表可配置分流器或者霍尔传感器实现对充电电能的计量。同时，直流电能表可以采用 RS485 通讯方式与充电桩的主控连接，在主控可以抄读电表信息，也可以根据用户需求对充电情况进行监控。通过直流电能表充电检测软件可以直观显示电动汽车在直流充电站进行快速充电时的电压、电流、功率、电量，便于各类数据的查询，以及异常情况记录的查看。

（三）太阳能光伏

太阳能光伏系统利用太阳能电池板将光能转化为电能，直流电能表对太阳能发电系统的直流电能进行测量和监控至关重要。

直流电能表的种类

在光伏发电系统中，有普通型、高精度型和智能型直流电能表可供选择。普通型直流电能表适用于一般精度要求的场合，如家用和车用太阳能电池板的电能计量；高精度型直流电能表适用于对测量精度要求较高的场合，如商业和工业太阳能电池板系统；智能型直流电能表结合了现代电子技术和通信技术，能够实现远程抄表、数据存储、电能质量监测等多项功能，适用于对电能管理要求较高的场合，如大规模光伏发电站和分布式能源系统。

直流电能表的应用

电能计量：直流电能表能够实时监测并记录太阳能电池板的电流、电压和功率输出，并将其转换成电能的形式进行计量。这些数据对于了解光伏发电系统的性能、优化系统配置和提高能效具有重要意义。

数据分析与优化：直流电能表能够采集并记录大量的电能数据，通过分析和处理这些数据，可以了解太阳能电池板的工作状态、发电效率以及可能出现的问题。这些数据还可以用于对光伏发电系统进行优化，提高系统的发电效率和可靠性。

故障诊断与维护：直流电能表能够实时监测太阳能电池板的工作状态，当出现异常情况时能够及时报警并记录故障信息。这有助于快速发现并解决光伏发电系统中的故障问题，保证系统的稳定性和可靠性。此外，通过对电能数据的分析，还可以判断出太阳能电池板的老化程度，提醒用户及时更换电池板，保证系统的性能和寿命。

并网运行与调度：对于并网型光伏发电系统，直流电能表能够实现与电网的双向通信与协调控制。它可以将太阳能电池板的发电数据上传至电网调度中心，使电网调度员了解光伏发电系统的运行状况，并根据电网需求对太阳能电池板的发电功率进行调度。这有助于实现光伏发电系统与电网的协调运行，提高电力系统的稳定性和可靠性。