固体电表的调节电路与方法技术

一种用于固体电表的校正电路，包括制成在集成电路上的多个电阻器，电阻借助于电控开关，例如ＭＯＳＦＥＴＳ的片内陈列连接到驱动电表的信号处理电路，电阻器组成了一可变电压的分压器网络，用来补偿电表分布在信号处理电路中的相位增益和偏移误差。在电表的试验期间，可变电压分配器网络的值可以用数字计算机自动地确定，或由技术员半自动地确定，从而确定陈列中各个晶体管的通断状态。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及电测量仪表的调节校正电路及方法，更具体地说，涉及用于测量电能参数的固体电表的自动或半自动校正的集成电路与方法。电表通常用于电力事业的测量，例如测量在商业电源和用户之间流动的电力。在现有机电设计的每个电表内，有一与被监测的电力线路的电压和电流处于磁耦合的盘。此盘的旋转速度正比于流过线路和电表的电力。为了最初使电表与通用标准相符，以及为了校正随时发生的漂移，电表必须在最初以及其后随时地加以校准。一个机电式的多相电表为了校准要进行的调节有八种之多，其中包括改变磁体位置的螺栓的调整，以及其它的机构，这些机构与被测量的电力的电磁场一起，驱动园盘相对于一给定的电力负载在一特定的速度下转动。调整最初在工厂进行，之后，如果需要就由用户(即电力公司)进行，以满足通用标准，此后，还要随时进行补偿电表漂移作用的调整，调整通常是由手动实现的，尽管在工厂提供了具有伺服驱动螺栓调节器的自动校准系统。最近研制的固体电表，其中一些是微机控制的，当前已被电力事业采用，这种电表具有由单个电表进行多种测量的功能，其精度高于以前用的机电式电表。固体电表基于若干不同的信号处理技术，以便确定能量使用参数，例如作为被测电压与电流的函数的线路功率。尽管工业正朝着标准化的方向发展，还是有若干种不同的制造设计方法。关于固体电测系统的介绍，请见《电世界》、1988、第3期，P47-52，Gorzelnik的题目为“固体测量”的文章(ElectricalWorld，March，1988，PP、47-52)。在任何类型的固体电表中，电力公司为调整可利用的三个参数是增益、偏移和相位。例如在具有为了获得每相的线路电流和电压测量的线路电流和电压检测器以及考虑它们之间的相位把这各对电流和电压连乘以便得到能量利用参数的乘法器这样类型的电表中，就需要将每对电压/电流中的电压信号或电流信号的增益进行调整，以使在所有系统功率状态中的电表的测量均匀(平衡)。进而需要单个的全面的增益调整，以便补偿对所有电表状态(要素)〔Phase(element)〕输入起同等影响的电子增益误差(尤其是由任何电子功率测量设备所需要的电压或电流参考值中的起始误差引起的)。全面的增益调整及局部的平衡调整通常在全量程电流的百分之12.5或百分之15的线路电流下进行，这一电流值称作“试验安培数”。各个阻容网络调整校准电表对于在电流电压检测器中及乘法器中误差的相角响应。各个偏置调整电路给乘法器提供一个小的定值电压或电流以消除偏移误差的影响。调整偏置使之适应于正确的电力测量通常在试验安培数百分之十的低电流下进行。不同电表有附加或较少的校准调整可利用。用于工厂调整的一套调整方法可能与提供给用户单位的不同。一些调整方法允许仅在工厂进行。进行上述校准调整的几种技术设备包括电位器、机电开关电阻网络以及所选取的分立电阻元件。电位器使用起来简便，但实现自动调整困难，更主要的是电位器的电阻元件和滑动片之间的滑动接触势必会不可靠。机械开关，例如转动开关或双列(DIP)型开关，用于转换电阻网络中的各个电阻是较可靠的，但是不方便。此外，因为必须用大量的机械开关触点以进行校准，带来了高的成本。所选的用于校准的分立电阻元件虽然非常可靠，但因需要至少一个不焊接的电阻因而不方便。这是因为需要确定至少一个新的电阻值，然后定位、安装。类似地用于联接电阻的跨接片，由于需要焊上或拆下或其它某种不可逆的机械操作，其安装和复位也不容易。所述每一校准技术设备增加了元件数量，因而可能增加电表的体积。另一种不增加电表的复杂性和体积的标准技术是膜电阻的激光修整(lasertrimming)。但这类校准需要非常贵的设备才能实现并且不允许用户以后的调整。因而，本专利技术的一个目的是提供一种用于校准固体电表新的改进方法及系统。本专利技术的另一个目的是提供固体电表的容易实现的并且可靠的校正。还有一个目的是提供一种用于实现固体电表校准调整的系统，它不需要焊上或拆下零件。本专利技术更进一步的目的是提供一种用于实现固体电表校准调整的系统，它没有运动部件，例如电开关或调节螺栓。本专利技术的另一个目的是提供一种电表校正的系统，该系统是一个实体(Compact)，并且基本上不增加电表元件的数量。本专利技术的再一个目的是提供一种校准电表的系统，为实现校准，该系统不需要成本高的或复杂的外部设备。另一个目的是提供一种能在计算机控制下，或者自动地，或由技术人员协助半自动地进行电表校准的系统。还有另一个目的是提供一种校正调整，该调整是可逆的，因而可由工厂或用户单位在初始调整之后的任何时间容易实现电表的再校准。本专利技术是一种用于电表的改进的电力测量校准系统，这种电表包含信号处理电路，以便借助通过电力线路电流和电压的测量来确定线路能量利用参数，并且获得一个与能量参数相关的输出信号，由于增益、相位和偏移分布于信号处理电路中，该输出信号中势必含有误差。本专利技术所作的改进包括多个互连的电阻器，它与多个电气控制的开关相连，以形成一个可变的电压分配器网络。该电压分配器网络有一取决于开关是接通或断开状态的输出电压分压值。本专利技术还包括一个由电压分配器网络获得信号输出的装置，该信号输出代表为校正一种误差信号所需的校正量，还包括一个将可变电压分配网络的输出连于信号处理电路的装置，以便通过校正这个电路来校正一种误差。本专利技术还包括一种校正方法，用于电表的校正，这种电表包含信号处理电路，以便通过电力线路电流和电压的测量来确定线路能量利用的测量数据，并且获得一个与能量利用数据相关的输出信号。在这种电表中，由于增益、相位和偏移误差分布于信号处理电路中，在输出信号中势必含有误差。根据本专利技术，该方法包括如下步骤测量信号处理电路中的记录(registration)误差，根据所测记录误差值计算信号处理电路的每组校正电路所需的校正量，根据校正结果控制开关的通断状态，从而减小记录误差。附图中附图说明图1是用本专利技术的校正方法和系统进行校准的固体电表的透视图;图2是连于被测电力线路电表的一相的简化方框图;图3是固体电表信号处理级的电路图，它是可调的，以便补偿增益、相位和偏移误差;图4是图3中的校正控制芯片及其与外部计算机连接的更详细的电路图;图5是根据本专利技术的原理进行电表的单相增益(平衡)调整的校正电路详图;图5A是图5中的1-of-64多路调制器(Mux)及由电阻串组成的电压分配器详图;图6是根据本专利技术的相位角调整电路的详图;图7是用于本专利技术最佳实施例中偏移调整电路的详图;图8是本专利技术的增益调整电路的详图;图9是根据本专利技术由计算机供给多路调制器的一串行数据的草表;图10是在校正及试验型操作中将计算机中的串行数据多路转换到永久性存储器或非永久性移位寄存器中，以在校准和试运行中有选择地接通晶体管、控制分压比;图11A-11C是外部校准控制计算机使用的通讯规约，以便和按照本专利技术设计的固体电表的校正电路相互联系。本专利技术上述及其它的目的由一个调节或校正集成电路(IC)满足，它含有与电控开关一起装入电压分配器阵列的电阻网络以及连接在要被校正的电表的信号处理电路部分与电阻网络之间的运算放大器(OP-amps)。电阻网络的分压比由电控开关的通断状态确定。在本专利技术的最佳实施例中，电控开关由MOS晶体管开关组成，它们依次被储存在永久性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进的用于电表的电力测量校正系统，所述电表包括确定线路能量利用参数的信号处理有路，通过测量线路电流和电压，响应这一测量，得到关于所述能量参数的输出信号，由于分布在所述信号处理电路中的增益、相位以及偏移误差，在所述输出信号中势必存在误差，所述的改进包括：（ａ）多个互连的电阻器；（ｂ）多个与所述多个电阻器互连的电控开关，从而形成可变电压分配网络，其输出电压分配值取决于所述开关的接通与断开；（ｃ）由所述电压分配网络获得代表为校正所述误差之一所需的校正量的信号的装置； （ｄ）连接所述可变电压分配网络的输出到所述信号处理电路的装置，用于供助校正所述电路，来校正所述误差之一。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴维马康珀，法罗夫坎达哈巴迪，
申请(专利权)人：圣加摩威斯坦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]