一种超宽量程冲击负荷电能表制造技术

一种超宽量程冲击负荷电能表，属于电能计量技术领域，本发明专利技术由A、B、C相多量程输入模块、模数转换器ADC、数字信号处理器DSP、电能数据输出模块构成，本发明专利技术在范围内标称精度做到05s级或0.2s级是不成问题的，即本发明专利技术同样可以测量高精度的大电流和小电流。

【技术实现步骤摘要】
一种超宽量程冲击负荷电能表
本专利技术属于电能计量
，具体涉及量程冲击负荷电能表。
技术介绍
冲击负荷指负荷电流大范围变化的负荷（如电弧炉、轧钢机等），冲击电流的峰值可能是平均负荷电流的数倍或数十倍。一般人比较关注电能表的标称精度，不太关注电能表的量程。实际上，电能表的标称精度只在范围内才能得到保证，是电能表保证标称精度的最大电流（有效值），是电能表保证标称精度的最小电流（有效值），电能表还有一个重要参数——基本电流（有效值），基本电流是校准电能表精度的最基本工作电流。电能表国标规定：一般情况下，n称为过载倍数，常规电能表的过载倍数为4倍、6倍，过载倍数达到8倍、10倍就属于宽量程电能表，过载倍数做到10倍以上就比较困难——因为大电流测量精度和小电流测量精度很难兼得。由于冲击负荷的电流峰值有的会超出，所以，常规电能表计量冲击负荷电能是不准确的，有时甚至“丟失”冲击负荷电能。国家电网公司《智能电能表型式规范条文解释》明确指出：宽量程、高可靠性是电能表的一个发展趋势，电能表的过载倍数越高，其可满足等级指数准确计量的负荷范围就越宽。另外，如果今后用户的负荷增长了，可减少更换电能表的工作量。
技术实现思路
本专利技术提出一种超宽量程冲击负荷电能表，其过载倍数可达360倍，即在范围内电能表的标称精度可做到0.5s级、甚至0.2s级。本专利技术由A、B、C相多量程输入模块、模数转换器ADC、数字信号处理器DSP、电能数据输出模块构成；各相多量程输入模块分别包括电压互感器PTx、第一电流互感器CTx1和第二电流互感器CTx2、电压信号调理环节、第一电流信号调理环节和第二电流信号调理环节；各相多量程输入模块的电压互感器PTx将相应相的电压信号变换为低电压信号并将低电压信号送到电压信号调理环节，各相多量程输入模块的第一电流互感器CTx1按电流变比将相应相的电流信号变换为第一低电流信号并将第一低电流信号送到第一电流信号调理环节，第二电流互感器CTx2按电流变比将相应相的电流信号变换为第二低电流信号并将第二低电流信号送到第二电流信号调理环节，上述Ki2＜Ki1；每相的多量程输入模块的电压信号调理环节、第一电流信号调理环节和第二电流信号调理环节分别将调节后的低电压信号、第一低电流信号和第二低电流信号经模数转换器ADC转换成低电压数字信号、第一低电流数字信号和第二低电流数字信号；低电压数字信号、第一低电流数字信号和第二低电流数字信号经数字信号处理器DSP对各项的低电压数字信号、第一低电流数字信号和第二低电流数字信号进行数字积分得到三相电能数据并将三相电能数据送到电能数据输出模块；所述数字信号处理器DSP进行数字积分的公式为：上式中，是第个计算周期的时间，是电压输入环节的变比常数，是第个计算周期电流输入环节的变比，是计算相应相有功电能所用的相电流数字信号；所述数字信号处理器DSP内含一个电流通道自动选择器，在第个计算周期，电流通道自动选择器的选择原则是：其中，和分别是数字信号处理器DSP在第个计算周期计算相应相的电能所用的电流数字量和电流变比，和分别是模数转换器ADC进行线性模数转换的正最大数字量和负最小数字量。本专利技术的电能数据输出模块的电能数据输出方式可以有三种：在显示器的面板上显示、有功测试脉冲、无功测试脉冲、通过通讯接口将数据输出。有功电能和无功电能的计算、显示、上传、校准的常规方法此处不复赘述，本专利技术特殊之处在于：每相电流信号输入路径有两条，一条是常规路径——经第一电流互感器CTx1按电流变比送到ADC转化为电流数字量，一条是冲击路径——经第二电流互感器CTx2按电流变比送到ADC转化为电流数字量，。设常规路径对应的基本电流为、最大电流为、最小电流为、过载倍数为n1；冲击路径对应的基本电流为、最大电流为、最小电流为、过载倍数为n2。这样，本专利技术的关键成是：如何确定常规路径的、、、，如何确定冲击路径的、、、，DSP计算电能时如何切换这两个路径。如果模数转换器ADC在线性模数转换的范围对应数字量是，和分别是模数转换器ADC的线性模数转换的正最大数字量和负最小数字量，在电能表中一般取。设数字量对应ADC输入端的模拟电压值，那么确定电流变比的原则就是：（1）其中，是电流波形系数。电流变比确定后就可以确定电流变比，确定的原则就是：（2）这里。数字信号处理器DSP内含一个电流通道自动选择机构，在第n个计算周期——该选择机构的选择原则是：（3）（4）其中，和分别是数字信号处理器DSP在第个计算周期计算相应相的电能（数字积分）所用的电流数字量和电流变比，和分别是模数转换器ADC进行线性模数转换的正最大数字量和负最小数字量。式（1）至（4）意味着：当电流信号小于时计算电能用常规路径的数据，当电流信号大于等于时计算电能用冲击路径的数据。取，显然，常规路径和冲击路径的量程范围在范围内是连续覆盖的。综上所述，整个超宽量程冲击负荷电能表的指标是：基本电流、最小电流、最大电流，也就是说，在范围内电能表的标称精度都能得到保证。不难看出，可以将本专利技术看作两个过载倍数为6倍的电能表“无缝对接”而成，每个6倍电能表要做到0.5s级或0.2s级已经是成熟技术，所以，本专利技术在范围内标称精度做到0.5s级或0.2s级是不成问题的，即本专利技术同样可以测量高精度的大电流和小电流。附图说明图1为本专利技术的原理框图。具体实施方式如图1所示，本专利技术由A、B、C三相多量程输入模块1、模数转换器ADC2、数字信号处理器DSP3和电能数据输出模块4构成。数字信号处理器DSP内含一个电流通道自动选择器，在第个计算周期，电流通道自动选择器的选择原则是：其中，和分别是数字信号处理器DSP在第个计算周期计算相应相的电能（数字积分）所用的电流数字量和电流变比，和分别是模数转换器ADC进行线性模数转换的正最大数字量和负最小数字量。各相多量程输入模块1分别包括电压互感器PTx11、第一电流互感器CTx112和第二电流互感器CTx213、电压信号调理环节14、第一电流信号调理环节15和第二电流信号调理环节16。各相多量程输入模块1的电压互感器PTx11将相应相的电压信号变换为低电压信号并将低电压信号送到电压信号调理环节14，各相多量程输入模块1的第一电流互感器CTx112按电流变比将相应相的电流信号变换为第一低电流信号并将第一低电流信号送到第一电流信号调理环节15，第二电流互感器CTx213按电流变比将相应相的电流信号变换为第二低电流信号并将第二低电流信号送到第二电流信号调理环节16，并且上述Ki2＜Ki1。每相的多量程输入模块1的电压信号调理环节14、第一电流信号调理环节15和第二电流信号调理环节16分别将调节后的低电压信号、第一低电流信号和第二低电流信号经模数转换器ADC转换成低电压数字信号、第一低电流数字信号和第二低电流数字信号。低电压数字信号、第一低电流数字信号和第二低电流数字信号经数字信号处理器DSP按以下公式分别对各相的低电压数字信号、第一低电流数字信号和第二低电流数字信号进行数字积分得到三相电能数据并将三相电能数据送到电能数据输出模块。数字信号处理器DSP进行数字积分的公式为：上式中，是第个计算周期的时间，是电压输入环节的变比常数，是第个计算周期电流输入环节的变比，是计算相应相有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超宽量程冲击负荷电能表，由A、B、C相多量程输入模块、模数转换器ADC、数字信号处理器DSP、电能数据输出模块构成；其特征在于：各相多量程输入模块分别包括电压互感器PTx、第一电流互感器CTx1和第二电流互感器CTx2、电压信号调理环节、第一电流信号调理环节和第二电流信号调理环节；各相多量程输入模块的电压互感器PTx将相应相的电压信号变换为低电压信号并将低电压信号送到电压信号调理环节，各相多量程输入模块的第一电流互感器CTx1按电流变比将相应相的电流信号变换为第一低电流信号并将第一低电流信号送到第一电流信号调理环节，第二电流互感器CTx2按电流变比将相应相的电流信号变换为第二低电流信号并将第二低电流信号送到第二电流信号调理环节，上述Ki2＜Ki1；每相的多量程输入模块的电压信号调理环节、第一电流信号调理环节和第二电流信号调理环节分别将调节后的低电压信号、第一低电流信号和第二低电流信号经模数转换器ADC转换成低电压数字信号、第一低电流数字信号和第二低电流数字信号；低电压数字信号、第一低电流数字信号和第二低电流数字信号经数字信号处理器DSP对各相的低电压数字信号、第一低电流数字信号和第二低电流数字信号进行数字积分得到三相电能数据并将三相电能数据送到电能数据输出模块；所述数字信号处理器DSP进行数字积分的公式为：上式中，是第个计算周期的时间，是电压输入环节的变比常数，是第个计算周期电流输入环节的变比，是计算相应相有功电能所用的相电流数字信号；所述数字信号处理器DSP内含一个电流通道自动选择器，在第个计算周期，电流通道自动选择器的选择原则是：其中，和分别是数字信号处理器DSP在第个计算周期计算相应相的电能所用的电流数字量和电流变比，和分别是模数转换器ADC进行线性模数转换的正最大数字量和负最小数字量。...

【技术特征摘要】
1.一种超宽量程冲击负荷电能表，由A、B、C相多量程输入模块、模数转换器ADC、数字信号处理器DSP、电能数据输出模块构成；其特征在于：各相多量程输入模块分别包括电压互感器PTx、第一电流互感器CTx1和第二电流互感器CTx2、电压信号调理环节、第一电流信号调理环节和第二电流信号调理环节；各相多量程输入模块的电压互感器PTx将相应相的电压信号变换为低电压信号并将低电压信号送到电压信号调理环节，各相多量程输入模块的第一电流互感器CTx1按电流变比将相应相的电流信号变换为第一低电流信号并将第一低电流信号送到第一电流信号调理环节，第二电流互感器CTx2按电流变比将相应相的电流信号变换为第二低电流信号并将第二低电流信号送到第二电流信号调理环节，上述Ki2＜Ki1；每相的多量程输入模块的电压信号调理环节、第一电流信号调理环节和第二电流信号调理环节分别将调节后的低...

【专利技术属性】
技术研发人员：麻刚，纪刚，张海江，王柏林，
申请(专利权)人：江苏中凌高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32