新型高压电能直接计量装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术为一种新型高压电能直接计量装置和方法，应用于三相高压线路，包括：设置于B相的三相三线数字化电能计量模块，设置于A相与B相之间的第一一体化智能电压电流采集模块，设置于C相与B相之间的第二一体化智能电压电流采集模块，给各个模块供电的电源模块，以及用于传输同步时钟和采样数据的光纤；本发明专利技术可有效解决了高压电能的直接计量及电参量的测量问题，具备可溯源的确定的准确级，且精度高、易于安装、成本低。

New type of direct measurement device and method for high voltage electric energy

The invention relates to a novel high voltage direct measurement apparatus and method, which is applied to three-phase high voltage lines, that is set in the B phase of three-phase three wire digital electric energy metering module, setting in the A phase and B phase between the first voltage and current integrated intelligent acquisition module, setting in the C phase and B phase between the integration of intelligence the second voltage current acquisition module, power supply module for each module, and for optical fiber transmission and synchronous clock sampling data; the invention can effectively solve the measurement problem of high voltage electricity and direct measurement of electric parameters, has accurate level to determine the traceability, and high precision, easy installation, low cost.

【技术实现步骤摘要】
新型高压电能直接计量装置和方法
本专利技术涉及一种电能计量技术，特别是涉及一种直接计量10KV高压线路电能的新型计量装置和方法。
技术介绍
目前，高压电能计量实现方案主要采用的是传统高压电能计量装置（高压计量柜或高压计量箱），其原理是：通过电磁式电压互感器把一次侧的A-B和C-B相间电压按比例转换为二次侧的额定值100V的相间电压Ua-b及Uc-b。把一次侧A相，C相的高压电流通过电流互感器按比例转换为额定值为1A或5A的二次侧电流。二次侧的电压，电流接入三相三线电能表（二元件）积算出二次侧的电能，再把二次侧电能乘以PT，CT的变比最终得到高压侧的电能。传统的高压计量柜或高压计量箱都是由电压互感器，电流互感器，电能表等几个分离部件共同组合在一起完成计量。存在以下缺陷：1）整体准确度除了由各部件准确度影响之外，还受现场电压回路二次压降等因素影响，技术上目前难以整体检定其误差，通常整体准确度只能用“综合误差”表示，因此计量准确度无法准确定义；2）互感器重量在百公斤以上，搬运，安装困难；3）传统装置中的电能表安装在低压侧，难以防止低压窃电。中国专利技术专利“高压电能直接计量系统和方法(专利号：200810002310.1)”提出了一种设置在三相高压线路上的高压电能直接计量系统和方法，其实现原理就是采用两个独立的高压电能计量单元（本质上就是单相电能表）分别置于A相和B相，用于分别计量Uab,Ia和Ucb,Ic的电能。其中A相高压电能计量单元采集的功率为（Pa=Uab*Ia）；同样的，C相高压电能计量单元采集的功率为（Pa=Ucb*Ic）；通过光纤将这两部分电能传送给置于B相上的电能综合单元。在电能综合单元上进行累计，从而实现高压电能的直接计量（P=Pa+Pc=Uab*Ia+Ucb*Ic）。本方法只是解决了最基本的高压电能的直接计量问题，但两块独立的单相电能计量单元不能实现同步采样，因而不能准确测量三相电压之间的相位关系以及三相电流之间的相位关系，从而不能准确监测电压，电流的不平衡度，实际上，三相二元件的电能计量方式在电压，电流严重不平衡时会产生较大的误差，此时电表必须能通过检测不平衡度产生告警事件。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术提供了一种新型高压电能直接计量装置和方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种新型高压电能直接计量装置，其包括：设置于B相的三相三线数字化电能计量模块，设置于A相与B相之间的第一一体化智能电压电流采集模块，设置于C相与B相之间的第二一体化智能电压电流采集模块，给各个模块供电的电源模块，以及用于传输同步时钟和采样数据的光纤；所述的三相三线数字化电能计量模块包括：主控MCU,与主控MCU电连接的存储模块,通信模块，以及数据传输电路；所述的存储模块包括用于存储历史电量等数据的FLASH(2),用于存储当前数据的铁电存储器(3),所述的通信模块为用于与低压显示终端或其他抄表设备进行通信的微功率小无线模块，所述的数据传输电路包括第一电光转换电路，第一光电转换电路，第四电光转换电路，第五电光转换电路；所述的第一一体化智能电压电流采集模块包括：MCU，与MCU电连接的第二电光转换电路、第二光电转换电路、第一ADC、第二ADC，与第一ADC、第二ADC连接的第一调理电路，以及与第一调理电路连接的第一分压电路和第一电流互感器；所述的第一分压电路设置于A相电力线与B相电力线之间，所述的第一电流互感器与A相电力线链接；所述的第二一体化智能电压电流采集模块包括：MCU，与MCU电连接的第三电光转换电路、第三光电转换电路、第三ADC、第四ADC，与第三ADC、第四ADC连接的第二调理电路，以及与第二调理电路连接的第二分压电路和第二电流互感器；所述的第二分压电路设置于C相电力线与B相电力线之间，所述的第二电流互感器与C相电力线链接；所述的第一电光转换电路与所述的第二光电转换电路、第三光电转换电路连接，所述的第一光电转换电路与所述的第二电光转换电路、第三电光转换电路连接。基于上述的新型高压电能直接计量装置，本专利技术提供了一种新型高压电能直接计量方法，包括如下步骤：S1：设置于B相的三相三线数字化电能计量模块通过光纤发送采样同步时钟给设置于A相与B相之间的第一一体化智能电压电流采集模块，设置于C相与B相之间的第二一体化智能电压电流采集模块；S2：设置于A相与B相之间的第一一体化智能电压电流采集模块按同步时钟通过精密ADC对线电压Uab以及相电流Ia进行采样，并把量化后的电压，电流的瞬时采样值数据通过光纤传送给设置于B相的三相三线数字化电能计量模块；S3：同样的，设置于C相与B相之间的第二一体化智能电压电流采集模块按同步时钟对线电压Ucb以及相电流Ic进行采样，并把量化后的电压，电流的瞬时采样值数据通过光纤传送给设置于B相的三相三线数字化电能计量模块；S4：设置于B相的三相三线数字化电能计量模块接收(Uab,Ia),(Ucb,Ic)的瞬时采样值数据，通过计量算法积算出有功电能，无功电能，实现电能的计量，并计算各电参量的测量值。与现有技术相比本专利技术的有益效果在于，与由电磁式电压互感器(CT)，电流互感器(PT)以及普通三相三线电能表构成的传统高压计量柜/高压计量箱相比，本专利技术具备可溯源的确定的准确级，消除了CT,PT以及二次压降带来的误差，提高了测量精度，易于安装，体积和重量都显着减少，大幅降低成本。与现有的高压电能直接计量方法相比，本专利技术实现了对各相电压，电流的同步采样，从而能准确测量各相电压，电流的相位，可以实现准确监测电网运行时电压，电流的不平衡。本专利技术通过采用一体化的智能电压电流采集模块在同步时钟的控制下实现对高压信号的同步就地取样，并通过光纤将瞬时采样数据传送给数字化电能表，解决了高压信号直接取样时存在的耐压和绝缘问题。本专利技术中的三相三相电能计量模块的输入量为数字量，即量化后的电压，电流瞬时值数据。通过精密计量算法实现电能计量，可有效解决了高压电能的直接计量及电参量的测量问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术新型高压电能直接计量装置的总体原理框图；图2是本专利技术三相三线数字化电能计量模块的原理框图；图3是本专利技术第一一体化智能电压电流采集模块的原理框图；图4是本专利技术第二一体化智能电压电流采集模块的原理框图。具体实施方式以下结合附图，对本专利技术上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。通常，对高压电能计量通常采用二元件法，即：A元的功率为：Pa=Uab*IaC元的功率为：Pc=Ucb*Ic总的功率为:P=Pa+Pc=(Uab*Ia)+(Ucb*Ic)但普通的三相三线式电能表前端为直接输入的电压，电流模拟量，对10kV的高压进行计量时，如果直接输入电压，电流模拟量，那电能表中必然存在目前技术条件下无法克服的相间耐压问题和绝缘问题。如果能够实现对高压信号的就地同步取样并将量化后的电压电流瞬时数字量通过光纤传送给数字化电能表以隔离高压就能够有效解决相间耐压问题和绝缘问题。我们基于此思路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型高压电能直接计量装置和方法，其特征在于：包括设置于B相的三相三线数字化电能计量模块，设置于A相与B相之间的第一一体化智能电压电流采集模块，设置于C相与B相之间的第二一体化智能电压电流采集模块，给各个模块供电的电源模块，以及用于传输同步时钟和采样数据的光纤；所述的三相三线数字化电能计量模块包括：主控MCU, 与主控MCU电连接的存储模块,通信模块，以及数据传输电路；所述的数据传输电路包括第一电光转换电路，第一光电转换电路，第四电光转换电路，第五电光转换电路；所述的第一一体化智能电压电流采集模块包括：第一MCU，与第一MCU电连接的第二电光转换电路、第二光电转换电路、第一ADC、第二ADC，与第一ADC、第二ADC连接的第一调理电路，以及与第一调理电路连接的第一分压电路和第一电流互感器；所述的第一分压电路设置于A相电力线与B相电力线之间，所述的第一电流互感器与A相电力线链接；所述的第二一体化智能电压电流采集模块包括：第二MCU，与第二MCU电连接的第三电光转换电路、第三光电转换电路、第三ADC、第四ADC，与第三ADC、第四ADC连接的第二调理电路，以及与第二调理电路连接的第二分压电路和第二电流互感器；所述的第二分压电路设置于C相电力线与B相电力线之间，所述的第二电流互感器与C相电力线链接；所述的第一电光转换电路与所述的第二光电转换电路、第三光电转换电路连接，所述的第一光电转换电路与所述的第二电光转换电路、第三电光转换电路连接；包括如下步骤：S1：设置于B相的三相三线数字化电能计量模块通过光纤发送采样同步时钟给设置于A相与B相之间的第一一体化智能电压电流采集模块，设置于C相与B相之间的第二一体化智能电压电流采集模块；S2：设置于A相与B相之间的第一一体化智能电压电流采集模块按同步时钟通过ADC对线电压Uab以及相电流Ia进行采样，并把量化后的电压，电流的瞬时采样值数据通过光纤传送给设置于B相的三相三线数字化电能计量模块；S3：设置于C相与B相之间的第二一体化智能电压电流采集模块按同步时钟通过ADC对线电压Ucb以及相电流Ic进行采样，并把量化后的电压，电流的瞬时采样值数据通过光纤传送给设置于B相的三相三线数字化电能计量模块；S4：设置于B相的三相三线数字化电能计量模块接收(Uab,Ia),(Ucb,Ic)的瞬时采样值数据，通过计量算法积算出有功电能，无功电能，实现电能的计量，并计算各电参量的测量值。...

【技术特征摘要】
1.一种新型高压电能直接计量装置和方法，其特征在于：包括设置于B相的三相三线数字化电能计量模块，设置于A相与B相之间的第一一体化智能电压电流采集模块，设置于C相与B相之间的第二一体化智能电压电流采集模块，给各个模块供电的电源模块，以及用于传输同步时钟和采样数据的光纤；所述的三相三线数字化电能计量模块包括：主控MCU,与主控MCU电连接的存储模块,通信模块，以及数据传输电路；所述的数据传输电路包括第一电光转换电路，第一光电转换电路，第四电光转换电路，第五电光转换电路；所述的第一一体化智能电压电流采集模块包括：第一MCU，与第一MCU电连接的第二电光转换电路、第二光电转换电路、第一ADC、第二ADC，与第一ADC、第二ADC连接的第一调理电路，以及与第一调理电路连接的第一分压电路和第一电流互感器；所述的第一分压电路设置于A相电力线与B相电力线之间，所述的第一电流互感器与A相电力线链接；所述的第二一体化智能电压电流采集模块包括：第二MCU，与第二MCU电连接的第三电光转换电路、第三光电转换电路、第三ADC、第四ADC，与第三ADC、第四ADC连接的第二调理电路，以及与第二调理电路连接的第二分压电路和第二电流互感器；所述的第二分压电路设置于C相电力线与B相电力线之间，所述的第二电流互感器与C相电力线链接；所述的第一电光转换电路与所述的第二光电转换电路、第三光电转换电路连接，所述的第一光电转换电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新建，
申请(专利权)人：华立科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33