全单相电能表使用纯电子电路取代传统的机械电路来测量交流电能，即将取样后的电压、电流送入模拟乘法器或数字乘法器进行相关功率的计算，并采用单片机来进行数据的相关处理和功能扩展。全单相电能表与以前的机械式电能表相比，它可以测量的电压范围和电流范围都比较大，同时可以进行量程的自动切换，其测量精度还在逐步提高中。由于其测量的电能参数有有功功率、有功电能、无功功率、无功电能、功率因素、频率等十几项特征参数，在实现其电能数据的传输和交换等方面具有明显的优势。

随着人们生活水平的提高和社会经济的发展，人们对电能的依赖程度不断增加，对电能表的需求也不再是只满足于单一的电能测量，而是想能从电能表中获取更多相关的信息，如：各个时段电能的使用情况、预计使用电能量和最大需求量等。根据人们的需要，市场出现了各式电能表，如：最大需量电能表、预付费电能表、多费率电能表和多功能电能表。最大需量电能表是一种在测量用户耗电量时，又可以显示用户在一定时间周期中平均最大功率；预付费电能表是用户先用存储电量数据的IC卡去电力部门购买电能，然后再将IC卡插入预付费式电能表中，实现充值功能，达到控制电能使用和防止拖欠电费的作用；多费率电能表是按照不同费率计算不同时间段的用电量；多功能电能表除计量电能外，还可以分时计费、记录负荷数据等功能，并且还可以显示、输出和存储数据。

近几年来，随着智能电网概念的兴起，智能式电能表成为全球电力行业研究和讨论的热点，但由于缺乏统一的标准，国际上对智能式电能表并没有明确的定义。目前国际上某些国家根据本国的实际需要，进行了相关的试点，而在我国市场上并没有出现真正意义上的智能式电能表。智能式电能表是由单相电能表发展而来，其核心为智能芯片，由具有双向信息交流功能的读表器，数据库和操作管理系统集成，构建了通信技术和应用计算机技术等多系统的交流平台，实现了电能的测量、自动计费、实时双向通信等功能。文献综述

2 单相电能表原理

2.1 电能计量原理

电能的测量是电能表最重要的功能之一，测量电能的准确性关系着用户、供电局和发电厂三者之间共同的利益。因此我们有必要从原理上分析电能的计量，只有这样才能更好的设计电能表，本节我们主要讨论在纯正弦波形下和非正弦波形下，负载消耗的电能是如何计算的。

2.1.1 纯正弦波电能计量

(1)正弦波三要素

电路中按照正弦规律变化的电流或电压统称为正弦量。对于正弦量的数学描述，既可以采用正弦函数，也可以采用余弦函数。以电流举例，假设已经选定了参考方向，那么正弦量的一般解析式可以表示如下：

i(t) = Imcos(wt + 0i)                          （2.1）

其中Im，w， 称为正弦量的三要素。Im是正弦量的振幅，是正弦量瞬时值中的最大值，随时间变化的角度谢wt+ 称为正弦量的相位角，简称相位。w称为角频率，其值反应了正

弦量变化的快与慢，和交流频率f的关系式如下：

                                                               （2.2）

式中 称为初相，反映了交流正弦量在计时起始点的相关状态。

电路中常引用”相位差”的概念描述两个同频正弦量之间的相位关系，用少来表示。 例如，有两个同频正弦电流