光电数字直接式中高压电力电能表制造技术

本实用新型专利技术公开了一种光电数字直接式中高压电力电能表，包括三部分：高压侧传感头、数据传输信道、低压侧终端，高压侧传感头包括顺序连接的空气导磁电流传感器的输出端和阻容分压式电压传感器的输出端分别与电能计量芯片的输入端连接，电能计量芯片的输出端与大气数据信道信息激光器组件的输入端连接，高压电能数据经大气数据信道传输到低压侧终端，低压侧终端的大气数据信道光电接收组件接收光数据信号，其输出端与ＤＳＰ模块的输入端连接，ＤＳＰ模块的输出经低压侧终端的输出接口连接计量显示单元的输入端；高压传感头采用激光供电，包括大气能量信道能量激光器和对应的大气能量信道硅探测器阵列。它是一种新型电力中高压光电数字一体化计量装置。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

光电数字直接式中高压电力电倉緣駄领域本技术涉及一种光电数字直接式中高压电力电能表，属于电力中高压电流电压iti/继电保护用互感器产品和中高压计量电能表
技术背景传统电力计量用电能表与电力互 是分离的，其工作过程为不同电压等级 电力母线上的电流和电压一次参数通过传统的电力电流和电压互感器转变为二次信号，即额定电流下5A和额定电压下100V，这种参数会使计量芯片过载。所 以电能二次参数送入电能表的输入端必须经过表内的第二级电流和电压互感器 转换为小幅度信号后再输入至附量芯片进行计飽算和显示，即传统i情模式的 电能表需要两级电力互繊电能参数转换，在中高压计量上深受传统电力互繊 固有缺点的严重影响。传统电力互感器的固有缺欠主要表现在1、体积大、重 量重。2、高压互,采用绝缘油或六氟化硫气体绝缘，存在泄漏引起爆炸的潜 在危险。3、存在铁磁饱和与铁磁谐振的影响。4、动态范围小、频带窄。5、传 统电力互ii^制造成本随着电网电压电流等级的提高成几何级数增加。6、 二次 线圈带负载能力差带来二次线损压辭合电能表计離繊大的误差。
技术实现思路
本技术的目的是设计一种光电数字直接式中高压电力电能表，采用本设 计中的新型电力传感器，取代传统电力互感器并将其直接纳入一体化直接式电能 表设计中，电力母线参数只需经新型电力传麟一次变换，M数字化和激光化 处理，^ 接式电能表的电能娜传输、计量计算与显示功能，全面解决了传 统互麟性能的固有缺欠和传统电能表需两级互繊带来的计ii^，这种新型电能^i应电力计量技术的;gM^势。本技术的技术方案本技术的光电数字直接式中高压电力电能表包 括高压侧传感头、 传输信道和低压侧终端，其高压侧传感头包括顺序连接 的空气导磁电流传感器的输出端和阻容分压式电压传感器的输出端分别与电能 计量芯片的输A^鰱接，电能itl芯片的输出端与大气繊信道信息激光器组件 的输入京^i接，大气数据信道信息激光器组件的输出《;大气 传输信邀每母 线电能 传输到低压侧终端，低压侧终端包括依次连接的大气M信道光电接 收组件和dsp模块、dsp模块的输出Mf腿侧终端的输出接口连接计量显示单 元的输局；高压侧传感头采用激光供电，包括置于低压侧大气能量信道能量激 光器和对应的高压侧大气能量信道硅探测器阵列。戶脱的光电数字直接式中高压电力电能表，空气导磁电流传繊和阻容分压 式电压传自同在高压侧。戶皿的光电数字直接式中高压电力电能表，空气导磁电流传SI^高压侧， 阻容分压式电压传繊二次输出信号招氐压侧。戶腿的光电数字直接式中高压电力电能表，大气繊信道信息激光器组件采 用大功率红外高速信息激光器，大气数据信道光电接收组件采用铟镓砷磷探测 器。戶腿的光电数字直接式中高压电力电能表，,信觀用复^色缘光纤信号 柱，光纤信号柱包^^色缘筒，绝缘筒上下分别是高压端和低压端，高压端分别与 大气麵信道信息激光器组件和大气能量信道硅探测器阵列连接，低压端分别与大气繊言道光电接收组件和大气驢信道能量激光器连接；高压端和低压端之 间连接多根用于光纤电能 传输和光纤激光供电的光纤。所述的光电数字直接式中高压电力电能表，其特征在于空气导磁电流传感 器的结构为穿过电力多芯母线的六层印刷电路板PCB方式感应线圈，感应线圈外 有两层间隔布置的金属屏蔽结构，电流二次信号的微分信号di/dt由感应线圈两 端输出。戶腿的光电数字直接式中高压电力电能表，电压传繊为阻容分压方式，阻 容分压方式电压传繊包括多个测量电阻串连后与多个电容串连后并联，由两个 电容的连接点弓I出金属环围绕顿应的领糧电fflJ:作为屏蔽，电压二次信号由低 压端iti电阻两端输出。本技术的优点本技术实现了电力计量技术数字化、激光化、网络化、智能化和小型化，它将传统电能表的表外电力互繊一次电能参数传感、表 内二级互自减幅、电能计量和显示功能融为一体，直接从中高压电力输电线路 上传感电能参数，直接完成中高压电能参数的传感、高低压间数据传输、计量和 显示。将新型电力传感器与计量计t^斗学地融合为一体，函盖电力传感器、光电 转换、数字处理、计量计算、显示存储，以适应电力一次设备数字化二次设备网 络化的电力技术发,势，它改变了传统电力电能表与母线电力互感器分离的模 式带来的弊端，设计了直接式电能表配套的新型光电数字电力传感器，提高了互 自性能，解决了传统电能表需要进行两次互皿参数变换而弓l入较大的计量误 差，丰富了电能表功能，降低了电能就互感器不必要的高要求，提高了电能表 的计量准确度，增加了电力计量系统的安全稳定性。本技术可与其接口的微抛旌电保护系统组合配套，成为组建新型数字输 配电网和开放式激光数字变电站的核心装置，符合国际国内电力技术的发自 势，可广泛应用于输配电网站电^/电压计量与继电傲户数字t給自动化系统、智能开^/计量柜、智能断路器、GIS、 COM PASS设备和脉冲大电流测量设备。这种新型电能表高压侧传感头的电能数据变成光信号通过光传输信道传输 至舰压侧终端。具有1)大气繊信道信息传输；(2)大气育讀信道會讀传输。 本技术光电数字直接式电能表的创新之处还在于1、 高压侧传感头采用电流di/dt信号输入专用计量IC芯片技术，其中核 心器件为Analog devices公司ADE7759。2、 在电能数据光信号传输模式的设计上产品有无绝缘结构激光大气数据 信道3teig行技术结构，也有互为热备双信道的大气数据信it/复合绝缘光纤信 号M(M言道并列运行技术结构。3、 在光供电方式上产品有大气能量信道會糧激光供电3^it行技术结构， 也有乂M道的大气能量信道激光供电/砷化镓(GaAs)光伏能量转换器超粗芯径 多模光纤能量信道激光供电(包括大功率半导体激光器、高稳定度恒流源、温 控、功控功能)并行供电技术结构。4、 低压侧终端系统后台为基于IEC61850过程总线结构，具有多种，接 口，符合电子式互感器国际标准IEC60044-7、 60044-8、 61850-9-1、 61850-9-2 以及我国电子式电、^/电压互感器新国家标准(报批稿)， 一次与二次设备之间 的接口根据不同的电力系统供用户选择模拟方式:22.5mV、 150mV、 225mV和 4V连续可调；或者数字方式RS232、 RS485和100M以太网口。5、 设计了与电能表配套的中高压空气导磁电流传 和阻容分压式电压传 感器，这种新型电力传自属于电子式电箭L/电压互感器，其优点主要表现在(1)、绝缘结构简单，技术性能好，安全性高；(2)、抗电磁干扰，不存在铁磁 饱和与铁磁谐振；(3)、频带宽，测量范围大；(4)、体积小、重量轻；(5)、光 电数字输出，MiS电力系统itS激光化、数字化和网謝七的要求。在现有的Rogowski线圈电、^i:感器中，线圈工艺设计中屏蔽技术简单，单匝串芯，感应量小，极易受母线高电压强电流的电磁影响，这就是很多研究单 位和企业制造的Rogowski线圈电流互感器测量精度不高线性度不佳的原因所 在。本技术针对上述电流互感器的不足设计出新型空气导磁电流传感器， 其感应线圈在电TO蔽、电气结构、材料和工艺方面进行了全新的设计，包括(1) 采用六层印刷电路板P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电数字直接式中高压电力电能表，包括高压侧传感头、数据传输信道和低压侧终端，其特征在于：高压侧传感头包括顺序连接的空气导磁电流传感器的输出端和阻容分压式电压传感器的输出端分别与电能计量芯片的输入端连接，电能计量芯片的输出端与大气数据信道信息激光器组件的输入端连接，大气数据信道信息激光器组件的输出通过大气数据传输信道将母线电能数据传输到低压侧终端，低压侧终端包括依次连接的大气数据信道光电接收组件和ＤＳＰ模块、ＤＳＰ模块的输出通过低压侧终端的输出接口连接计量显示单元的输入端；高压侧传感头采用激光供电，包括置于低压侧大气能量信道能量激光器和对应的高压侧大气能量信道硅探测器阵列。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨先明，曾祥雨，
申请(专利权)人：杨先明，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]