位在智慧型電表與主電源連接點上的電流轉換器，是實現精確電流感測計算耗電量的關鍵。有多種電流轉換器可用以執行此工作，其中，變流器具有低成本、低功耗、易于安裝及溫度穩定性高等多項優點，且抗干擾性高，是打造高精度智慧電表的新利器。
雖然大規模智慧型電表計畫正在世界各地展開，但智慧型電表仍屬于較新的技術，設計方法相當多元。工程師在處理如感測消耗電流等重要層面時，仍需要協助。方法有很多種，但必須選擇合適的方法。
節約能源意識高漲智慧電表成未來趨勢
必須大量部署智慧型電表，智慧型電網才能提供預期的效益，例如減少溫室氣體排放、提高再生能源所占比重，以及改善可靠性。
此訊息已廣為世界所知。根據美國能源資訊局指出，目前美國已安裝五千多萬個智慧型電表。歐盟的目標是從現在到2020年，以智慧型電表取代至少80%的傳統電表，而南韓、中國等亞洲主要國家也已積極投入此領域。
智慧型電表逐漸成為趨勢，電表制造商可借此機會開發新的產品，提供符合世界各地公用事業、政府及住家需求的先進功能。從技術角度來看，智慧型電表仍在發展當中，在應用層、使用者介面及用以擷取、處理和傳送資料的技術方面，還有許多方法有待探索。但基本上，所有利害相關者都同意，智慧型電表必須價格合理、易于安裝、極度可靠且不須維護，智慧型電表也必須符合既定的精度標準。
歐洲最普遍的通訊技術是電力線通訊，美國的公用事業則傾向于無線技術。某篇Greentechmedia文章指出，這是因為美國配電網的變壓器與住家比率較高，難以透過電力線傳輸資料。
各大半導體制造商紛紛提出各種架構，作為讓客戶打造智慧型電表的平臺。設計師可選擇多種由微控制器加上高精度類比前端，和計量周邊裝置組成的智慧型電表單晶片系統裝置。另一種方法結合專用的電能計量積體電路與附屬數位訊號控制器，利用數位訊號控制器的內建數位訊號處理器引擎執行功率計算。
確保精準電流感測電流轉換器選擇需謹慎
位在智慧型電表與主電源連接點上的電流轉換器，是實現精確電流感測計算耗電量的關鍵。有多種電流轉換器可用以執行此工作，如高精度分流電阻器、羅哥夫斯基線圈、霍爾效應感測器或變流器。
分流電阻器有許多優點，例如組件成本極低、在寬廣的測量范圍內具有良好的線性。另一方面，它必須具有低電阻以降低損耗，方能滿足電表相關法規標準的要求。舉例來說，國際電工委員會62053-21和62053-23規定每相能量損失以兩瓦為上限。
為滿足此要求，設計人員可用的只有幾百微歐姆的電阻，其產生的電壓極低。此訊號需要縝密的濾波和放大，確保在低電流位準下的精確度。相反的，在高電流位準下，電表內部散熱會是一個問題。另外，可能需要使用光耦合器或變壓器達成電流隔離，以確保使用者安全并防止多相電表的相間短路。
羅哥夫斯基線圈沒有分流電阻器遇到的功耗問題，也較易于安裝，因為線圈不在電路內，而是設置在主要載流纜線附近。此方法的缺點是，羅哥夫斯基線圈易受外部干擾影響而使低電流的測量準確度下降，除非設置屏蔽，但解決方案的成本可能會因此增加。
霍爾效應感測器通常比交流電轉換器貴，對于溫度變化也較為敏感。低成本、低穩定性感測器會隨時間而喪失準確度，高穩定性裝置則需要補償電路，成本與復雜性較高。霍爾效應感測器也有可能在高直流電流值之下飽和。
變流器結合多項優點，例如低成本、低功耗、易于安裝、時間及溫度穩定性高。與羅哥夫斯基線圈不同，因為磁路封閉的關系，其抗干擾性高。
變流器為智慧電表設計關鍵
以KEMET與NECTOKIN供應的C/CT-1216夾式變流器為例，該產品以夾住通電供電纜線的方式輕易安裝。它具有電壓輸出，不需要外部負載電阻器。此裝置的另一項優點是不到1°的超低相位誤差，很容易獲得補償，確保最佳測量準確度。
通用變壓器的匝數比通常在1：10到1：1000的范圍內，相較之下，C/CT-1216的電流變換比為1：3000，可在0.1A至120A的寬廣電流范圍內進行準確的測量。不到±1%的比率誤差比前代進步50%，可確保所有單元都在規定的準確度范圍內。
選擇變流器時，額定電流應夠高，以免變流器在較高的取樣電流值下飽和，此值通常約為待測最大電流的130%。另一方面，選擇電流額定值過高的變流器會導致解決方案變得既昂貴又龐大。C/CT-1216的電流額定值為120ARMS，適合住家計量應用。
圖1所示為輸出電壓與一次電流之間的高度線性關系，證明在寬廣的負載電阻范圍內的一致準確度。
圖1不同負載電阻值下的線性輸出特性。