具有电表和外部电流传感器的电计量系统技术方案

一种电计量系统，包括一个没装有电流传感器的电表和一个外部电流传感器，其用于产生一与传输线向和电表相连的负载有关的电流的输出信号，从而使电表计算出负载的电能消耗。电流传感器一般包括一个不平衡电桥电路，用于根据预定比例产生一与传输线传输的电流有关的按比例缩小的输出信号。电表一般包括一个寄存器，用于响应由外部电流传感器产生的输出信号，对与相连负载电能消耗有关的负载数据进行制表。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是电计量系统，尤其涉及的是具有多个电表的电计量系统。一般的电计量系统包括多个电表，如感应式或电子式电度表，以测量各电能用户的用电量。每个电表一般都包括计量电路，用于对与电表相连接的电负载的电能消耗进行测量，并对与被测电能消耗相关的负载数据进行制表。一般电表的计量电路通常包括一个内部电流传感器，该内部电流传感器安装在电表外壳内部，用于检测提供给相连电负载的线电流并产生与线电流相关的输出信号。例如，一般的感应电度表包括一个电流检测电路，其中传送电流的导线缠绕在铁芯上以形成电流线圈。线电流在铁芯中产生的磁通与相似的电压线圈产生的磁通综合作用，使电表表盘根据预定速率，即以和用户电能消耗率相关的速率转动，由此测量出相关连电负载的电能消耗。在一些情况下，线电流的范围相当宽，例如从很小的线电流到相当大的线电流，如800A。这样，绕在铁芯上以测量相当大范围的线电流并产生相应比例输出的导线的尺寸就要大到不能允许的程度。在这些情况中，典型的作法是把电表和电表的内部电流检测装置与一个电流互感器结合在一起。具体地讲，电流互感器通常设置在载有线电流的传输线和电流检测电路之间并位于电表的外部。例如，在向三相负载提供电流的电计量系统中，电流互感器一般是与从电计量系统的开关装置到负载延伸的两条或多条母线条相连。一般的电流互感器通常还包括一个铁芯，传输线电流的导线绕在该铁芯周围以形成电流线圈。在铁芯中产生的磁通本身又能够产生与提供给负载的线电流成比例的输出电流。由电表内部的电流传感器对输出电流进行检测并进一步按比例缩小，由此部分计算出相关连负载的电能消耗。因此，通过电流互感器与电表内部电流检测装置相结合，在线电流和内部电流传感器的输出信号之间可以形成相当较大变比，例如800.002。在具有电子式电量表例如电子电度表或其它电子计量装置的电计量系统中更加明显地需要大的电流变比。典型的电子电表量包括由General Electric Company of Somersworth，NewHampshire出售的GE Type EVTM和Phase3TM表。这些电子电量表通常都包括用于对各电能用电户所使用的电流和电压进行测量的集成电路。这些集成电路一般是Application Specific IntegratedCircuit(“ASIC”)，这种集成电路适合接收和测量小量值的信号，例如电流一般低于2mA，电压低于5伏特。这样，电流互感器与这种电子电量表内部的电流传感器结合在一起必须提供一个大的变比，以把相当大的，象800A这样的大电流按比例缩小到被集成电路所能接受的，相当小的，如2mA这样量值的输入信号。如上所述，适合接比例缩小线电流和提供所要求的变比的所需线圈匝数很快要大到不能允许的程度，而且成本高昂。已出现许多种装入电表的电流传感器，以把线电流按比例缩小到电表所能测量的量值。例如，1980年1月8日授权给Wolf等人的4,182,982号美国专利和1985年1月8日授权给Milkovic的4,492,919号美国专利记载的电流传感器包括一个或多个主分路和一个并联的副分路，线电流在主分路和副分路之间的分流取决于各自的截面积。可以检测出由副分路通路传输所形成的电流以产生按比例缩小的输出信号。此外，转让给本专利技术受让人并于1991年11月19日授权给Bullock的5,066,904号美国专利记载了一种同轴电流传感器。同轴电流传感器使线电流在同轴设置的两个导体之间进行分流。同轴电流传感器的中心导体穿过环形铁芯的孔并在环形铁芯中感应出磁势，通过磁势可以产生出按比例缩小的输出信号。还是转让给本专利技术受让人，Coburn于1993年4月7日，序列号为08/043,903的美国专利申请记载了一种差分电流传感器。这种差分电流传感器把线电流按预定比例分成第一和第二部分并检测出这两部分之间的电流差。根据所检测到的电流差，可以产生按比例缩小的输出电流。因此，本专利技术的一个目的是提供一种改进的用于测量相关连负载电能消耗的电计量系统。本专利技术的另一个目的是提供一种简化的用于测量相连负载电能消耗的电计量系统，该系统比一般的电计量系统成本低。根据本专利技术，上述和其它目的可以由一个电表和一个电流传感器来实现，其中，电表对与相连负载电能消耗相关连的负载数据进行制表，电流传感器设置在电表的外面，用于产生和经传输线传输给相连负载的电流相关的输出信号。因此，本专利技术的电表对负载数据进行制表没有采用电流传感器。由于不包括电流传感器，可以简化电表的设计，而且和包括一个或多个电流互感器以及一个具有内部电流传感器的相连的电表的普通电计量系统相比，采用这种电表的电计量系统可以降低成本和复杂程度得到简化。根据一个实施例，由外部电流传感器产生的输出信号的幅值小于第一预定最大值。根据这个实施例，电表包括寄存装置，以对外部电流传感器产生的输出信号进行处理并根据输出信号进行负载数据的制表。寄存装置处理的输出信号的幅值最好不大于第二预定最大值，第二预定最大值大于第一预定最大值。这样，电表能够处理外部电流传感器所产生的输出信号而不用再降低输出信号的幅值。电流传感器可以包括电桥电路装置用于接收传输线传输的电流并将其分流成预定部分。电桥电路装置通常包括一个不平衡电桥电路，该电桥电路具有分别传输第一和第二电流部分的第一和第二电桥支路。中心导体与第一和第二电桥支路相互连接，并传输与传输线所传输电流相关的电流。电流传感器还最好包括检测装置，如环形电流比较器，其与中心导体磁耦合，以产生一与中心导体所传输的电流相关的，因而也就是一与传输线所传输的电流相关的输出信号。根据一个实施例，第一电桥支路包括例如分别具有第一和第二预定电阻的电阻器这样的第一和第二导体。同样，第二电桥支路包括例如分别具有第三和第四预定电阻的电阻器这样的第三和第四导体。而且，中心导体也可以是一个具有第五预定电阻的电阻器，其从第一和第二导体之间的第一端延伸到第三和第四导体之间的第二端。第一和第二预定电阻与第三和第四预定电阻之比在导体温度发生变化时最好保持不变。根据一个实施例，第一和第四导体由第一和第二材料制成，第二和第三导体由第二材料制成。这种具体的材料最好这样选择，即在材料的温度发生变化时，第一材料电阻率的变化小于第二材料电阻率的变化。但是，导体最好具有这样预定量的第二材料，即在材料温度发生变化时，第一和第二电桥支路的电阻之比不发生变化。通过在电表外面采用一个电流传感器而取消电表内部的电流传感器，简化了电表设计。此外，与包含一个或多个电流互感器和一个相连的具有内部电流传感器的电表的一般电计量系统相比，采用了这种电表的电计量系统降低了成本并且复杂程度得到简化。还有，设计本专利技术的外部电流传感器提供一种不受温度浮动影响的稳定的电流变比，即准确产生一与输入电流的幅值和相位相关的输出信号。附图说明图1是根据本专利技术的电计量系统的透视图。图2是说明本专利技术的电表的表壳和电表底座的透视图。图3是说明本专利技术的电表从外部电流传感器转换产生输出信号的方框图。图4是说明本专利技术的外部电流传感器连接到母线条的第一和第二隔离部分上的局部侧视图。图5是根据本专利技术的外部电流传感器的透视图。图6是沿图5的线6-6所取的图5的外部电流传感器放大的截面图。图7是图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电计量系统，用于测量相连负载的电能损耗，电计量系统包括：一个电流传感器，用于响应由传输线向相连负载传输的电流，产生一个与由传输线传输的电流有关的输出信号；和一个电表，用于响应所说的电流传感器，根据所说的电流传感器产生的输出信号， 对与相应负载电能消耗的负载数据进行制表，其中所说的电流传感器位于所说电表的外部，从而使所说的电表不包含电流传感器。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：DC科宾，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]