一种电子式电压互感设备及其电能计量设备制造技术

本申请提供一种电子式电压互感设备及其电能计量设备，该电子式电压互感设备包括恒压取能装置、低压臂、高压臂以及阻尼单元，恒压取能装置与低压臂串联，串联后的恒压取能装置和低压臂的一端与高压臂的一端串联，串联后的恒压取能装置和低压臂的另一端用于与待测高压母线连接，高压臂的另一端与阻尼单元的一端串联，阻尼单元的另一端用于与第二高压母线或地连接；所述恒压取能装置，用于控制其分得的待测高压母线的电压实时保持恒定，以使低压臂两端输出的采样电压与待测高压母线的电压无迟滞的线性相关，以实现待测高压母线的交流电压的实时测量。的实时测量。的实时测量。

【技术实现步骤摘要】
一种电子式电压互感设备及其电能计量设备


[0001]本申请涉及高压取能计量
，具体而言，涉及一种电子式电压互感设备及其电能计量设备。

技术介绍

[0002]目前，高压取能一般采用电容分压式，而现有的电容分压式高压取能方式是采用高压电容与低压电容串联分压，所分的低压电容端电压再通过DC
‑
DC方式直接整流降压，进而采用过压检测及保护电路输出带有滞环的控制信号可靠地钳制后端开关电源的输入电压幅度并释放掉多余的能量，从而保证了高压取能装置运行的可靠性。
[0003][1]由于负载所需的直流功率P产生变化，功率P＝电压U
×
电流I，功率P变化时，电压U和电流I中至少有一个会产生变化，则低压端的等效阻抗Z＝U/I会产生变化，而负载功率的变化是由工作状态决定的，是个随机值，不能准确量化，由于负载等效阻抗与整流前端的低压电容并联，因此并联后的低压等效阻抗还是个随机值Z
并
，而高压电容的等效阻抗Zc保持不变，根据KVL(基尔霍夫电压定律)推导可知，高压电容两端的电压Vch为：
[0004][0005]通过上述现有方式进行高压取能时，由于Z
并
和采集电压Vin均为未知数，因此无法准确计算出高压电容两端的电压Vch，也就无法选取所分得的电压信号进行运算，得不到母线电压的准确值。
[0006][2]带有滞环的控制信号调节输入电压会导致高压与低压电容上分得的电压产生迟滞现象，进而采用高压与低压电容上分得的电压信号进行测量参与计量运算时，会导致测量值不是实时值，使得测量精度不准确。
[0007]因此，现有方式仅仅只能够进行高压取能而无法对取能高压参数(包括电压和电能)进行准确的计量。

技术实现思路

[0008]本申请实施例的目的在于提供一种电子式电压互感设备和电能计量设备，用以解决上述问题。
[0009]第一方面，本专利技术提供一种电子式电压互感设备，包括恒压取能装置、低压臂、高压臂以及阻尼单元，所述恒压取能装置与低压臂串联，串联后的恒压取能装置和低压臂的一端与所述高压臂的一端串联，串联后的恒压取能装置和低压臂的另一端用于与待测高压母线连接，所述高压臂的另一端与所述阻尼单元的一端串联，所述阻尼单元的另一端用于与第二高压母线或地连接，所述恒压取能装置，用于控制其分得的待测高压母线的电压实时保持恒定，以使低压臂两端输出的采样电压与待测高压母线的电压无迟滞的线性相关，以实现待测高压母线的交流电压的实时测量。
[0010]在上述设计的电子式电压互感设备中，对待测高压母线之间的电压进行测量时，
待测高压母线的电压测量与低压臂阻抗、高压臂阻抗、恒压取能装置所预设的电压、阻尼单元阻值以及低压臂两端输出的采样电压相关，由于低压臂、高压臂、阻尼单元的阻抗是常量，而本申请设计的恒压取能装置可以控制其自身从待测高压母线之间所分得的电压保持恒定在预设值，进而使得低压臂两端输出的采样电压与待测高压的电压呈现线性相关，使得通过对低压臂两端输出的采样电压进行量化即可计算出待测高压母线的电压；同时，本申请方案可以实现采样电压与待测高压母线的电压无迟滞的线性相关，因此，本申请方案测量得到的待测高压母线的电压相对于传统技术来说更加准确。
[0011]在第一方面的可选实施方式中，所述低压臂的一端与所述恒压取能装置串联后与所述高压臂串联，所述低压臂的另一端用于与待测高压母线连接。
[0012]在第一方面的可选实施方式中，所述恒压取能装置的一端与所述低压臂串联后与所述高压臂串联，所述恒压取能装置的另一端用于与待测高压母线连接。
[0013]在第一方面的可选实施方式中，所述恒压取能装置包括：全波整流单元，其与所述低压臂串联，以用于将分得的高压母线的电压整流为脉动的直流；储能滤波电容，其与所述全波整流单元连接，以用于将所述脉动的直流转化为平滑的直流电压；线性调整单元，所述线性调整单元与所述储能滤波电容以及负载并联，所述线性调整单元用于对所述直流电压进行采样，得到采样直流电压信号，将所述采样直流电压信号与预设电压比较以输出对应的比较结果，并根据所述比较结果输出对应的控制信号；动态阻抗单元，其与所述线性调整单元并联并且其与所述线性调整单元的控制信号输出端连接，所述动态阻抗单元用于根据所述线性调整单元输出的控制信号调整自身的阻值大小，以使负载电流与动态阻抗单元的电流之和恒定。
[0014]在第一方面的可选实施方式中，所述线性调整单元包括电压取样子单元、单限比较子单元、补偿子单元以及偏置放大子单元，所述电压取样子单元与所述储能滤波电容并联，所述单限比较子单元与所述电压取样子单元连接，所述补偿子单元与所述单限比较子单元并联，所述单限比较子单元与所述偏置放大子单元连接；所述电压取样子单元，用于对所述储能滤波电容输出的直流电压进行采样，得到采样直流电压信号；所述单限比较子单元，用于将采样直流电压信号与其内部的预设电压比较并向所述偏置放大子单元输出比较结果；所述补偿子单元，用于对所述单限比较子单元的输出结果信号进行补偿；所述偏置放大子单元，用于对所述比较结果进行放大，以输出所述比较结果对应的控制信号。
[0015]在第一方面的可选实施方式中，所述电压取样子单元包括第一电阻和第二电阻，所述单限比较子单元包括单限比较器，所述偏置放大子单元包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻以及三极管，所述补偿子单元包括第二电容和第八电阻；
[0016]所述第一电阻的第一端与所述储能滤波电容的正极连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻连接后与所述储能滤波电容的负极连接，所述单限比较器的正向输入端与所述第一电阻的第二端连接，所述单限比较器的输出端通过所述第三电阻连接所述储能滤波电容的正极，所述单限比较器的输出端通过所述第四电阻连接所述储能滤波电容的负极，所述第二电容的第一端与所述单限比较器的正向输入端连接，所述第二电容的第二端与所述第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端与所述单限比较器的输出端连接，所述单限比较器的输出端通过所述第五电阻连接所述三极管的基极，所述三极管的集电极通过第六电阻连接所述储能滤波电容的正极，所述三极管的发射极连接所述储能滤波电容
的负极并通过第七电阻连接所述三极管的集电极，所述三极管的集电极输出所述比较结果对应的控制信号。
[0017]上述实施方式设计的线性调整单元和动态阻抗单元，使用负反馈调节电路对输出电压实时采样，利用单限比较的方式调节与负载并联支路的阻抗大小，环路中无迟滞滞回环节，因此，调整速度快，从而实现实时调节直流电压保持恒定不变，确保采样信号实时精确。
[0018]在第一方面的可选实施方式中，所述恒压取能装置还包括限流单元，所述限流单元与所述负载串联，以用于限制输出端的负载功率。
[0019]第二方面，本专利技术提供一种电能计量设备，包括如前述实施方式中任一项所述的电子式电压互感设备、电压隔离单元、相位补偿单元、电流互感器以及电能计算单元，所述电流互感器的一端与电能计算单元连接，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子式电压互感设备，其特征在于，包括恒压取能装置、低压臂、高压臂以及阻尼单元，所述恒压取能装置与低压臂串联，串联后的恒压取能装置和低压臂的一端与所述高压臂的一端串联，串联后的恒压取能装置和低压臂的另一端用于与待测高压母线连接，所述高压臂的另一端与所述阻尼单元的一端串联，所述阻尼单元的另一端用于与第二高压母线或地连接；所述恒压取能装置，用于控制其分得的待测高压母线的电压实时保持恒定，以使低压臂两端输出的采样电压与待测高压母线的电压无迟滞的线性相关，以实现待测高压母线的交流电压的实时测量。2.根据权利要求1所述的电子式电压互感设备，其特征在于，所述低压臂的一端与所述恒压取能装置串联后与所述高压臂串联，所述低压臂的另一端用于与待测高压母线连接。3.根据权利要求1所述的电子式电压互感设备，其特征在于，所述恒压取能装置的一端与所述低压臂串联后与所述高压臂串联，所述恒压取能装置的另一端用于与待测高压母线连接。4.根据权利要求1所述的电子式电压互感设备，其特征在于，所述恒压取能装置包括：全波整流单元，其与所述低压臂串联，以用于将分得的高压母线的电压整流为脉动的直流；储能滤波电容，其与所述全波整流单元连接，以用于将所述脉动的直流转化为平滑的直流电压；线性调整单元，所述线性调整单元与所述储能滤波电容以及负载并联，所述线性调整单元用于对所述直流电压进行采样，得到采样直流电压信号，将所述采样直流电压信号与预设电压比较以输出对应的比较结果，并根据所述比较结果输出对应的控制信号；动态阻抗单元，其与所述线性调整单元并联并且其与所述线性调整单元的控制信号输出端连接，所述动态阻抗单元用于根据所述线性调整单元输出的控制信号调整自身的阻值大小，以使负载电流与动态阻抗单元的电流之和恒定。5.根据权利要求4所述的电子式电压互感设备，其特征在于，所述线性调整单元包括电压取样子单元、单限比较子单元、补偿子单元以及偏置放大子单元，所述电压取样子单元与所述储能滤波电容并联，所述单限比较子单元与所述电压取样子单元连接，所述补偿子单元与所述单限比较子单元并联，所述单限比较子单元与所述偏置放大子单元连接；所述电压取样子单元，用于对所述储能滤波电容输出的直流电压进行采样，得到采样直流电压信号；所述单限比较子单元，用于将采样直流电压信号与其内部的预设电压比较并向所述偏置放大子单元输出比较结果；所述补偿子单元，用于对所述单限比较子单元的输出结果信号进行补偿；所述偏置放大子单元，用于对所述比较结果进行放大，以输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：李中泽，杨飞，高攀，王伟，聂小军，李金玉，
申请(专利权)人：武汉盛帆电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：