一种基于锰铜采样的电能表计量误差在线监测电路及方法技术

本发明专利技术涉及一种基于锰铜采样的电能表计量误差在线监测电路，其特征在于：由锰铜电阻、交流电流源、可编程增益放大器、模数转换器、低通滤波器及误差监测模块构成；还涉及一种基于锰铜采样的电能表计量误差在线监测方法。本发明专利技术在不影响电能表正常计量功能的基础上，简单有效地实现了户用单相电能表的误差在线监测功能，提高了电能表检测的效率，节省了检测工作所需投入的人力物力，也提高了电能计量误差治理的主动性。

An On-line Monitoring Circuit and Method for Metering Error of Energy Meter Based on Manganese-Copper Sampling

【技术实现步骤摘要】
一种基于锰铜采样的电能表计量误差在线监测电路及方法
本专利技术属于智能电能计量领域，涉及一种电能表计量误差的在线监测方法，特别是一种基于锰铜采样的电能表计量误差在线监测电路及方法。
技术介绍
电能计量的准确性和可靠性是电网公司营收结算的基础，维系着整个电力市场秩序的稳定，同时也是电力行业组织生产、制定决策的重要依据。反过来说，对电能计量装置误差治理的不作为，不仅会导致产生结算偏差造成直接经济损失，也会随着一个个企业失信事件的发生间接地降低电网企业的信用，甚至影响企业形象。目前，电能表的计量准确性需要通过人工地毯式巡查或抽检方式进行维持，不仅针对性不强工作量巨大，更无法及时反映整体运行误差的分布情况。为解决以上问题，本专利技术提出一种基于锰铜采样的电能表计量误差在线监测方法，从户用单相电能表自身功能性完善的角度出发解决电能计量误差监测的时效性问题。锰铜电阻是电流测量中很常用取样电阻，锰铜丝相当于一个低值电阻器，此时电压与电流成正比，其特点在于温度漂移量非常小。经过测试，在1Ω的康锰铜电阻丝上通过约2A电流，由于产生的热量引起的升温，只会引起0.02Ω左右的阻值变化，对电流的稳定起了很重要的作用。另一方面，康锰铜电阻丝散热性能良好，通过大电流时能较快的散热，可进一步的减小温度漂移带来的影响。锰铜采样是电能表计量的入口，也是电能表产生误差的起始元件。从该元件出发进行误差在线监测，可对电能表误差做出全面科学的评价。综上所述，电能表计量误差的在线监测对提升计量水平、减少结算损失、维持市场秩序、提升企业形象均具有重要意义。目前，电能表计量误差在线监测技术仍处于实验研究阶段尚未具备投入商用的条件，亟需提出适用于户用单相电能表的误差在线监测解决方案。通过对公开专利文献的检索，并未发现与本专利申请相同的公开专利文献。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、计量准确且稳定可靠的基于锰铜采样的电能表计量误差在线监测电路及方法。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种基于锰铜采样的电能表计量误差在线监测电路，其特征在于：由锰铜电阻、交流电流源、可编程增益放大器、模数转换器、低通滤波器及误差监测模块构成，所述的锰铜电阻用于分流采样，获得可测量的小电流信号，其一端连接于电能表火线进线端子，另一端连接于电能表火线出线端子；所述的交流电流源用于提供误差在线监测所需的参考电流信号，其两端分别连接于锰铜电阻两端，另有一路数字信号输出连接于误差监测模块的相应输入端；所述的可编程增益放大器，用于修正系统造成的信号衰减，其正极连接于电能表火线进线端子，负极连接于电能表火线出线端子；所述的模数转换器，用于将分流采样得到的模拟电流信号转换为数字信号，其输入端连接于可编程增益放大器的输出端，其输出端分两路，一路连接于低通滤波器的输入端，另一路连接于误差监测模块的输入端，在该模数转换器上配有一参考电压源；所述的低通滤波器用于过滤高频噪音信号，其输入端连接于模数转换器的输出端，其输出端连接于电能计量模块的一个输入端，用于电能计量；所述的误差监测模块用于比较参考信号与监测信号，以生成误差在线监测告警信号，其两路输入端分别连接于交流电流源的数字信号输出端，以及模数转换器的输出端。一种基于锰铜采样的电能表计量误差在线监测方法，其特征在于：包括如下方法：步骤一：按照程序设定，通过交流电流源向锰铜电阻注入参考电流，从而产生误差在线监控的模拟测试信号；步骤二：将模拟测试信号输入可编程增益放大器进行放大预设倍数以满足正常电能计量的需要；步骤三：将放大后的模拟测试信号输入模数转换器转换为数字测试信号；步骤四：将数字测试信号输入到误差监测模块，经高通滤波器提取出交流电流源作用于锰铜电阻上的测试电流，将测试电流与参考电流作差得到误差判据，可按该方法重复操作多次，以获得多次误差判据，然后取其平均值作为最终误差判据；步骤五：在误差监测模块中，判断误差判据是否大于预设值，是则输出误差大告警信号，否则延迟设定的时间后再次进行步骤四的操作。本专利技术的优点和积极效果是：1.本基于锰铜采样的电能表计量误差在线监测电路及方法，该方法在不影响电能表正常计量功能的基础上，简单有效地实现了户用单相电能表的误差在线监测功能，提高了电能表监测的效率，节省了监测工作所需投入的人力物力，也提高了电能计量误差治理的主动性。2.本专利技术设计科学合理，具有提高检测效率、节省人力物力、计量准确且稳定可靠等优点，是一种具有较高创新性的基于锰铜采样的电能表计量误差在线监测电路及方法。附图说明图1为本专利技术在线监测电路的电路图；图2为本专利技术在线监测方法的方法流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例做进一步详述：一种基于锰铜采样的电能表计量误差在线监测电路，其创新之处在于：由锰铜电阻、交流电流源、可编程增益放大器、模数转换器、低通滤波器及误差监测模块构成，所述的锰铜电阻用于分流采样，获得可测量的小电流信号，其一端连接于电能表火线进线端子，另一端连接于电能表火线出线端子；所述的交流电流源用于提供误差在线监测所需的参考电流信号，其两端分别连接于锰铜电阻两端，另有一路数字信号输出连接于误差监测模块的相应输入端；该交流电流源的型号为LTC6995-1，由Analog公司生产。所述的可编程增益放大器PGA，用于修正系统造成的信号衰减，其正极连接于电能表火线进线端子，负极连接于电能表火线出线端子；该PGA的型号为LTC6910-1，由Analog公司生产。所述的模数转换器ADC，用于将分流采样得到的模拟电流信号转换为数字信号，其输入端连接于可编程增益放大器的输出端，其输出端分两路，一路连接于低通滤波器的输入端，另一路连接于误差监测模块的输入端，在该模数转换器上配有一参考电压源；该ADC的型号为AD7791，由Analog公司生产。所述的低通滤波器用于过滤高频噪音信号，其输入端连接于模数转换器的输出端，其输出端连接于电能计量模块的一个输入端，用于电能计量；该低通滤波器的型号为LTC1062，由Analog公司生产。所述的误差监测模块用于比较参考信号与监测信号，以生成误差在线监测告警信号，其两路输入端分别连接于交流电流源的数字信号输出端，以及模数转换器的输出端。一种基于锰铜采样的电能表计量误差在线监测方法，其创新之处在于：包括如下方法：步骤一：按照程序设定，通过交流电流源向锰铜电阻注入参考电流，从而产生误差在线监控的模拟测试信号；步骤二：将模拟测试信号输入可编程增益放大器进行放大预设倍数以满足正常电能计量的需要；步骤三：将放大后的模拟测试信号输入模数转换器转换为数字测试信号；步骤四：将数字测试信号输入到误差监测模块，经高通滤波器提取出交流电流源作用于锰铜电阻上的测试电流，将测试电流与参考电流作差得到误差判据，可按该方法重复操作多次，以获得多次误差判据，然后取其平均值作为最终误差判据；步骤五：在误差监测模块中，判断误差判据是否大于预设值，是则输出误差大告警信号，否则延迟设定的时间后再次进行步骤四的操作。本方法在不影响电能表正常计量功能的基础上，简单有效地实现了户用单相电能表的误差在线监测功能，提高了电能表监测的效率，节省了监测工作所需投入的人力物力，也提高了电能计量误差治理的主动性。尽管为说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于锰铜采样的电能表计量误差在线监测电路，其特征在于：由锰铜电阻、交流电流源、可编程增益放大器、模数转换器、低通滤波器及误差监测模块构成，所述的锰铜电阻用于分流采样，获得可测量的小电流信号，其一端连接于电能表火线进线端子，另一端连接于电能表火线出线端子；所述的交流电流源用于提供误差在线监测所需的参考电流信号，其两端分别连接于锰铜电阻两端，另有一路数字信号输出连接于误差监测模块的相应输入端；所述的可编程增益放大器，用于修正系统造成的信号衰减，其正极连接于电能表火线进线端子，负极连接于电能表火线出线端子；所述的模数转换器，用于将分流采样得到的模拟电流信号转换为数字信号，其输入端连接于可编程增益放大器的输出端，其输出端分两路，一路连接于低通滤波器的输入端，另一路连接于误差监测模块的输入端，在该模数转换器上配有一参考电压源；所述的低通滤波器用于过滤高频噪音信号，其输入端连接于模数转换器的输出端，其输出端连接于电能计量模块的一个输入端，用于电能计量；所述的误差监测模块用于比较参考信号与监测信号，以生成误差在线监测告警信号，其两路输入端分别连接于交流电流源的数字信号输出端，以及模数转换器的输出端。...

【技术特征摘要】
1.一种基于锰铜采样的电能表计量误差在线监测电路，其特征在于：由锰铜电阻、交流电流源、可编程增益放大器、模数转换器、低通滤波器及误差监测模块构成，所述的锰铜电阻用于分流采样，获得可测量的小电流信号，其一端连接于电能表火线进线端子，另一端连接于电能表火线出线端子；所述的交流电流源用于提供误差在线监测所需的参考电流信号，其两端分别连接于锰铜电阻两端，另有一路数字信号输出连接于误差监测模块的相应输入端；所述的可编程增益放大器，用于修正系统造成的信号衰减，其正极连接于电能表火线进线端子，负极连接于电能表火线出线端子；所述的模数转换器，用于将分流采样得到的模拟电流信号转换为数字信号，其输入端连接于可编程增益放大器的输出端，其输出端分两路，一路连接于低通滤波器的输入端，另一路连接于误差监测模块的输入端，在该模数转换器上配有一参考电压源；所述的低通滤波器用于过滤高频噪音信号，其输入端连接于模数转换器的输出端，其输出端连接于电能计量模块的一个输...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟术然，李野，杨光，李浩然，李刚，何泽昊，季浩，董得龙，刘浩宇，乔亚男，付保军，贺欣，周连生，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司电力科学研究院，国网天津市电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12