自动时延和幅度补偿方法及使用该方法的电度计量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于电度计量装置的自动时延和幅度补偿方法及装置，该方法包括自动时延和幅度补偿，测量和储存时延和幅度补偿曲线，寻取工作点的补偿系数及数字化电度运算等步骤。该装置包括电流、电压通道，取样保持和模数转换单元，运控单元，非易失性储存器，功率脉冲输出接口，数码显示器、振荡晶体和直流电流，该发明专利技术优点是自动相位补偿更为简单，微机运算时间短，可采用低精度，价廉的电流和电压互感器经自动补偿后取得高精度的计量装置。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及以自动时延和幅度补偿来纠正交流电度计量装置的相位误差和幅度误差的方法和采用该方法的电度计量装置，特别是涉及用于数字式全电子电度计量装置的自动相位和幅度误差补偿方法及采用该方法的数字式。全电子电度计量装置。本专利技术涉及的
;全电子式电度表;智能电度表的电度测量系统;数字化自动相位和幅度补偿技术及其在电能计量系统中的应用。现有技术现有的全电子式电度表，包括微机化的智能电度表，绝大多数仍采用模拟电子线路构成的电度测量系统。例如国际上电子电度表主要制造商之一，法国的Schlumberger Industries生产的各种全电子电度表，包括带微处理器的多功能电度表，迄今均仍采用模拟乘法电路，低通滤波器及压-频转换器构成的电度测量系统。并末将表内微机的数字运算能力用于电度测量。上述以模拟乘法电路及压频转换电路构成的电度测量系统有以下缺点为保证精度，要用激光微调等工艺对电度运算电路的补偿网络仔细的调较，工艺复杂，设备投资大;由于上述电度运算电路不能解决电流、电压互感器的误差补偿，必须采用高精度的电压、电流传感器，使电表成本增大;在电度表出厂以后不能够对电度计量系统的精度进行重新调校。最近，已有完全以微处理机实现全数字化电度计量系统的电度表，如中国技术专利ZL92209607.4‘电匙式智能电度表’的电度计量系统(见本专利技术人申请并已授权)。这种全数字化的电度计量系统不仅充分利用了智能化电度表中微处理器的数字运算能力来取代，模拟乘法器和压频转换器的电度运算功能，而且还可以对电度表的信号传感部份，包括电流互感器及电压互感器的相位及幅度误差进行数字化的自动补偿(详见，本专利技术人提出的中国专利技术专利申请94100987.4‘自动相位幅度补偿方法及使用该方法的电度计量装置’)。在本专利技术申请中提出一种新的自动补偿电度表相位误差的方法，即自动时延补偿方法，详细说明了实现该种自动时延补偿方法的三种可能的硬件配置和工作模式，以及测量时延和幅度补偿曲线的方法，本专利技术申请还包括采用自动时延和幅度补偿方法的电度计量装置和实施例。与前述专利技术专利申请94100987.4所提出的自动相位补偿法相比，本专利技术的自动时延补偿法有以下特点(1)可利用单片微机中定时器(Timer)功能，通过对取样电路的取样时刻的调节来自动补偿相位误差，因此在相位补偿的运算控制方面比前述专利申请94100987.4的自动相位补偿法更简单，可节省微机的运算时间;(2)特别适用于采用分时取样的多通道模数转换器的数字化电度表。本专利技术专利申请的自动时差补偿与前专利申请94100987.4的自动相位补偿方法均可以根据实际的硬件配置和补偿特性的需要，单独使用或混合使用。本专利技术之目的及效果在于1.提出一种适合于数字化电度计量系统的自动相位和幅度补偿方法，以提高该电度计量系统的精度;2.利用智能电度表内的单片微机对相位和幅度误差进行数字化的补偿，以免去复杂昂贵的模拟式补偿网络及免用激光微调等昂贵的工艺;3.通过数字化的相位和幅度补偿，免去电度计量装置内的可调节元件，如电位器等从而消除由这类可调元件造成的变差;4.通过数字化的相位和幅度补偿，在电度计量装置的生产调校和运行复校时可很方便的实现全计算机化的高速电子调校，节省校表时间。本专利技术的方法可用于单相及三相全电子数字式有功及无功电度表，也可用于发电厂和变电所的功率、电度变送器、功率因数表、最大需量表、负荷记录仪及负荷控制器等装置。采用本专利技术的自动时延和幅度补偿方法效果显著，以一采用低精度的电流互感器及电压互感器的电度表为例，该电度表在未采用本专利技术的自动时延和相位补偿时，按IEC1036标准测得的最大电度误差达到±10%。在加上了本专利技术的自动时延和幅度补偿后，最大误差减至±0.5%以内。下面将结合附图对本专利技术所述的方法和使用该方法的装置作出进一步的描述。各个附图的图面说明如下附图说明图1A表示本专利技术的‘自动时延和幅度补偿方法’所适用的数字式全电子电度计量的基本硬件框图。图1B表示本专利技术的自动时延补偿方法工作模式1所需要的取样保持和模数转换单元106的硬件配置。图1C表示本专利技术的自动时延补偿方法工作模式2和工作模式3所需要的取样保持和模数转换单元106的硬件配置。图1D表示本专利技术的自动时延补偿方法的工作模式3的取样保持电路的输出信号波形。图2表示一采用本专利技术的‘自动时延和幅度补偿方法’的电度计量装置的硬件框图。图3表示电流及电压信号经过电流及电压通道时出现的时延差。图4A表示一未采用自动时延补偿的电度计量装置的电度相位误差与供电电压的关系曲线。图4B表示采用了自动时延补偿的同一电度计量装置的电度相位误差的变化范围。图5A表示电压时延补偿曲线图5B表示电流时延补偿曲线图5C表示电压幅度补偿曲线图5D表示电流幅度补偿曲线图6A表示根据实测工作电压幅值Uymr从电压时延补偿曲线求取该工作电压下的电压时延补偿值图6B表示根据实测工作电流幅值Ixmr从电流时延补偿曲线求取该工作电流下的电流时延补偿值图6C表示根据实测工作电压幅值Uymr从电压幅度补偿曲线求取该工作电压下的电压幅度补偿系数图6D表示根据实测工作电流幅值Ixmr从电流幅度补偿曲线求取该工作电流下的电流幅度补偿系数图7表示用于测量时延补偿曲线和幅度补偿曲线的手动校表系统设备框图。图8A为一采用本专利技术的‘自动时延和幅度补偿方法’的三相电度表实施例的电流和电压通道原理线路图。图8B为一采用本专利技术的‘自动时延和幅度补偿方法’的三相电度表实施例的取样保持模数转换电路，单片微机及其他附属电路的原理线路图。本专利技术的‘自动时延和幅度补偿方法’包括以下主要内容及步骤(1)自动时延补偿本专利技术以对全电子数字化电度计量装置TWHRM100的电流、电压信号通道104，105的输出信号iX(t)、uY(t)进行取样的时间差来自动补偿该装置100的电流、电压信号通道104，105所造成的电流、电压信号时延差。用此方法来消除因电流、电压信号经过电流、电压信号通道104，105时的时延差所造成的电度计量误差。(2)自动幅度补偿本专利技术以数字化幅度补偿运算来自动补偿所述电度计量装置100的电流、电压信号，经过电流、电压信号通道104，105时的幅度失真。用此方法来消除因电流、电压信号幅度失真所造成的电度计量误差。(3)测量时延补偿曲线上述步骤(1)中对电流、电压通道104，105的输出信号iX(t)、uY(t)进行取样的时间差tcomp和所测电压、电流幅值Uym，Ixm的关系曲线，称为时延补偿曲线。(4)测量幅度补偿曲线测取由上述步骤(2)中所述的用于数字化幅度补偿运算的电压幅度补偿系数g及电流幅度补偿系数h各自与所测电压、电流幅值Uym，Ixm的关系曲线，即幅度补偿曲线。(5)储存时延及幅度补偿曲线上述步骤(3)(4)所测得的时延及幅度补偿曲线要储存在该被校准的电度计量装置100的非易失性储存器108内。(6)按工作电压、电流找工作点的补偿系数。在该储有其本身的时延补偿和幅度补偿曲线的电度计量装置100工作时，自动按其一段工作时期内的被测电压和电流幅值，从其补偿特性曲线上找出当时所需的取样时差tcomp值及电压、电流幅度补偿系数值，用于步骤(1)和(2)。(7)数字化的电度运算所述电度计量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电度计量装置的自动时延和幅度补偿方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：（１）自动时延补偿，用于对所述电度计量装置１００的电流、电压信号通道１０４、１０５的输出信号ｉ↓［ｘ］（ｔ）、ｕ↓［ｙ］（ｔ）进行取样的时间差来自动补偿该装置 的电流、电压信号时延差，以消除该时延差所造成的电度计量误差；（２）自动幅度补偿，用于自动补偿所述电度计量装置１００的电流、电压信号经过电流，电压信号通道１０４、１０５时的幅度失真，以消除因电流、电压信号幅度失真所造成的电度计量误差； （３）测量时延补偿曲线，测取由步骤（１）中对电流、电压信号通道１０４、１０５的输出信号ｉ↓［ｘ］（ｔ）、ｕ↓［ｙ］（ｔ）进行取样的时间差ｔ↓［ｃｏｍｐ］和所测电压、电流幅值Ｕ↓［ｙｍ］、Ｉ↓［ｘｍ］的关系曲线，即时延补偿曲线；（４）测量 幅度补偿曲线，测取由步骤（２）中用于幅度补偿运算的电压幅度补偿系数ｇ及电流幅度补偿系数ｈ各自与所测电压、电流幅度Ｕ↓［ｙｍ］、Ｉ↓［ｘｍ］的关系曲线，即幅度补偿曲线；（５）储存时延及幅度补偿曲线，将上述步骤（３）、（４）所测得的时延及幅 度补偿曲线储存在该补校准的电度计量装置１００的非易失性储存器１０８内；（６）根据工作电压、电流找出工作点的补偿系数，在该储有其本身的时延补偿和幅度补偿曲线的电度计量装置１００工作时，自动按其一段工作时期内的被测电压和电流幅值，从其补偿特 性曲线上找出当时所需的取样时差ｔ↓［ｃｏｍｐ］值及电压，电流幅度补偿系数值，用于上述步骤（１）和（２）；（７）数字化的电度运算，所述电度计量装置１００在工作时经过上述步骤（６），（１），（２），对电流、电压的每一取样值进行时延及幅度校正 后的数字化电流、电压取样，最后以数字乘法及积分运算计算累计电度量。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：裴立凡，
申请(专利权)人：裴立凡，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]