工频基波电子电能表制造技术

一种工频基波电子电能表，属电力测量仪表领域。它是用运算放大器等电子器件组成ｎ个相电压、电流采样电路；ｎ个基波选通输入电路；ｎ个信号模拟乘电路；１个求和积分电路，再经数码显示器上直读被测电能。取ｎ＝３或１时，可制成三相或单相工频基波电能表。它是一种在有高次谐波污染、波形畸变情况下，能准确计量出其工频基波电量的电能表。此表的综合误差≤±０．５％。（*该技术在2003年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属电力测量仪表领域，是一种能准确计量被谐波污染了的电源输出能量的电能表。目前，供电系统中存在着许多非线性负载，它们将发电机供给的一部分基波功率转换成谐波功率反送给系统，形成对系统的“谐波污染”。在非线性支路中，谐波潮流与基波潮流相反，现在安装在用户的感应式电度表，累计的是正基波电能与负谐波电能的代数和，电度表读数总是要少于基波电量，但这种表若安装在线性用户，其读数又会大于基波电量。还有一种静止型(电子式)电能表，由于频带比感应式电能表宽，反应谐波功率更充分，因此，对于这两种计量的不合理性将暴露的更加充分。显然，这两种电能表都不能在波形畸变状态下，准确计量电能。本技术的目的就是提供一种在有高次谐波污染、波形畸变的情况下，能准确计量出其工频基波电量的基波电子电能表。本技术的设计是这样的它设有n个相电压、电流采样电路；n个相电压、电流信号基波选通输入电路；n个相电压、电流信号模拟乘电路；1个求和积分电路和V／F转换及数码显示电路所组成。相电压、电流采样电路是由仪用电压互感器、电流互感器和电流取样电阻所组成；相电压、电流采样信号基波选通输入电路是由形式与参数完全一样的两组8阶有源低通滤波器所组成；相电压、电流信号模拟乘电路是由两个运算放大器和9个晶体管及必要的电容电阻构成的时分割的乘法器，其分割频率为10KHZ，是由输出为10HZ的节拍脉冲发生器来提供的；求和积分电路是由一个运算放大器和电阻、电容组成的积分器；V／F转换及数码显示电路是采用常规V／F转换集成块及液晶数码管；它们的联接关系是仪用电压互感器的原边两端接至被测相的电压火线与0线，其付边一端接地，另一端为输出端接至作为跟随器的一个运算放大器的同相输入端，跟随器的输出端接至电压信号的有源低通滤波器的第一阶运算放大器的输入电阻前端；电压信号有源低通滤波器的末阶运算放大器的输出端经一电压跟随器和输入电阻接至相电压、电流时分割乘法器的电压信号运算放大器的同相输入端；仪用电流互感器的付边两端接一取样电阻，取样电阻一端接地，另一端为输出端，接至电流信号的有源低通滤波器的第一阶运算放大器输入电阻的前端，电流信号的有源低通滤波器末阶的输出端经输入电阻电容接至相电压、电流时分割乘法器的电流信号运算放大器的同相输入端；节拍脉冲发生器的同相输出端经输入电阻也接至乘法器电压信号运算放大器的同相输入端；每个相电压、电流乘法器有一个输出端，n个相电压、电流乘法器的n个输出端都接至积分器的同相输入端，积分器的反相输入端经电阻接地；积分器的输出端接至V／F转换器的电压信号输入端，积分器的f输出端接至液晶数码管。若n等于3就构成三相基波电子电能表；若n等于1，就构成单相基波电子电能表。在相电压、电流信号基波选通输入电路中，调整图2中的、电阻R18和R18’，通频为50HZ，即它的基波频率选为50HZ，就构成适用于工频定为50HZ地区的电网。若使它的基波频率选为60HZ，就构成适用于工频定为60HZ地区电网的工频基波电子电能表。 附图说明图1。相电压、电流取样原理电路图图中PTA－相电压仪用互感器CTA－相电流仪用互感器R57－电流取样电阻TB1－取样相电压波形测试端子TB2－取样相电流波形测试端子图2。相电压、电流信号基波选通输入原理电路图图中A1－运算放大器A2～A5－运算放大器A2’～A5’－运算放大器A6，A6’－运算放大器C1～C8－电容C1’～C8’－电容R1～R19－电阻 R1’～R19’－电阻TB2－相电压选通输入电路测试端子TB5－相电流选通输入电路测试端子图3。相电压、电流信号模拟乘电路图中A7、A8－运算放大器C9－电容C10，C11－电容T1～T4－晶体三极管T5～T9－单结晶体管R20～R54－电阻TB3－乘法器零输入时波形测试端子图4。(a)乘法器节拍脉冲发生器原理电路图图中YF－与非门集成块Z－石英晶振子C14、C16－电容C15－可调电容R55、R56－电阻TB6－节拍脉冲发生器输出测试端子图4。(b)求和积原理电路图图中A9－运算放大器A13－积分电容R45～R50－电阻图4。(c)V／F转换器及数码显示电路图中V／F－V／F转换集成块R51、R53－电阻R52－可调电阻图4，(d)全机直流电源示意图图5。各测试端子处的波形图(a)TB1、TB4为图1中相电压、电流取样信号波形图；(b)TB2(t)、TB5(t)为图2中选通输入电路测试端子处相电压、电流基波波形图；(c)TB3(t)乘法器零输入时测试端子处波形图；(d)TB6(t)节拍脉冲发生器输出端子处波形图；(e)TB7(t)电压信号转为频率的脉冲输出波形图。本技术的优点是1.具有基波选通输入方式的有源滤波电路，结构简单，调整容易，适用范围广(50HZ、60HZ)；2.在有高次谐波污染、波形畸变情况下能准确估计量出工频基波电能，综合误差≤0.5％。下面用实施例对本技术做进一步说明实施例1三相工频基波电子电能表，其原理电路图由图1～图4示出。图1是相电压、电流取样电路图，图中PTA代表采取A相电压信号的仪用电压互感器，其误差≤±0.05％。PTA－1.2为原边，分别接在被测电源的A相火线和零线上，PTA－3.4为付边，PTA－4工作接地。PTA－3接至运算放大器A1的同相输入端A1－2。A1的反相输入端A1－3与输出A1－6短接，成为电压跟随器，其输出端A1－6接至图2中输入电阻R1－1，同时引出测量端子TB1。CTA代表采取A相电流信号的仪用电流互感器，其误差≤±0.02％。CTA－1.2为原边，串接在A相相线中，CTA－3.4为付边，两端并接一取样电阻R57，R57－2端及CTA－4端工作接地，R57－1端及CTA－3端接至图2中输入电阻R1－1，同时引出接示波器的端子TB4。B相、C相的电压、电流取样电路与图1相电压、电流取样电路图完全相同。TB1和TB4点的示波图是在图5中TB1(t)、TB4(t)示出的被谐波污染的、畸变的电压、电流取样信号波形图。图2是相电压、电流信号基波选通输入电路图。图中A2～A6，A2′～A6′为运算放大器，其中A2～A5和A2′～A5′与电容C1～C8，电阻R2～R19和电容C1′～C8′，电阻R2～R19′组成常规的8阶有源巴特斯滤波器，其作用是充分衰减被测畸变信号中的高次谐波分量。A6和A6为跟随器。调节R18和R18′可改变滤波器基波通带的频率。A1～A6运算放大器都采用中增益、低漂移组件。所有电容都采用温度系数小，漏电小的聚苯乙烯电容。所有电阻都采用金膜电阻。滤波器误差≤±0.3％。电压信号从上边的输入电阻R1－1接入，经滤波器后从A6－1输出，接至图3中的R20－1。电流信号从下边的输入电阻R1－1接入，经滤波器后从A6－1输出，接至图3中的R37－1。在A6－6和A6－6处各引出一个接示波器的端子TB2和TB5。其波形图TB2(t)和TB5(t)在图5(b)中示出。B相、C相的电压、电流信号基波选通输入电路与A相的完全相同。图3是相电压、电流信号模拟乘电路图，它是由两个运算放大器A7、A8和9个晶体管T1～T9以及必要的电容C9～C12和电阻R20～R44构成时分割的乘法器，其分割频率为10KHZ，是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工频基波电子电能表，是由仪用电压电流互感器，运算放大器、单结晶体管、模数转换器、与非门节拍脉冲发生器，以及电阻、电容等电子器件所组成，其特征在于：它构成了ｎ个相电压、电流采样电路；ｎ个相电压、电流信号基波选通输入电路；ｎ个相电压、电流信号模拟乘电路；１个求和积分电路和Ｖ／Ｆ转换及数码显示电路，相电压、电流采样电路是由仪用电压互感器、电流互感器和电流取样电阻所组成；相电压、电流信号基波选通输入电路是由形式与参数完全一样的两组８阶有源低通滤波器所组成；相电压、电流信号模拟乘电路是由两个运算放大器和９个晶体管及必要的电容电阻构成的时分割的乘法器，其分割频率为１０ＫＨＺ，是由输出为１０ＨＺ的节拍脉冲发生器来提供的；求和积分电路是由一个运算放大器和电阻、电容组成的积分器；Ｖ／Ｆ转换及数码显示电路是采用常规Ｖ／Ｆ转换集成块及液晶数码管；它们的联接关系是仪用电压互感器的原边两端接至被测相的电压火线与０线，其付边一端接地，另一端为输出端接至作为跟随器的一个运算放大器的同相输入端，跟随器的输出端接至电压信号的有源低通滤波器的第一阶运算放大器的输入电阻前端；电压信号有源低通滤波器的末阶运算放大器的输出端经一电压跟随器和输入电阻接至相电压、电流时分割乘法器的电压信号运算放大器的同相输入端；仪用电流互感器的付边两端接一取样电阻，取样电阻一端接地，另一端为输出端，接至电流信号的有源低通滤波器的第一阶运算放大器输入电阻的前端，电流信号的有源低通滤波器末阶的输出端经输入电阻电容接至相电压、电流时分割乘法器的电流信号运算放大器的同相输入端；节拍脉冲发生器的同相输出端经输入电阻也接至乘法器电压信号运算放大器的同相输入端；每个相电压、电流乘法器有一个输出端，ｎ个相电压、电流乘法器的ｎ个输出端都接至积分器的同相输入端，积分器的反相输入端经电阻接地；积分器的输出端接至Ｖ／Ｆ转换器的电压信号输入端，积分器的ｆ输出端接至液晶数码管。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：裴学元，
申请(专利权)人：湖北省电力试验研究所，
类型：实用新型
国别省市：42[中国|湖北]