多功能一体化高压计量装置制造方法及图纸

一种多功能一体化高压计量装置，用于提高计量精度并降低装置的体积和成本。其技术方案是：它包括三相电压互感器、三相电流互感器、计量控制电路和由电动操作机构控制的高压开关，所述三相电压互感器和三相电流互感器分别采集高压供电线路的电压和电流信号，它们输出的计量信号接计量控制电路的信号输入端，所述高压开关串联于高压供电线路中，其电动操作机构的控制端接计量控制电路的控制信号输出端。本实用新型专利技术采用一体化设计,在提高计量精度的同时，还避免了功能器件的重复设置，从而有效减小了计量装置的体积，降低了制造成本。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种适用于IOkV高压供电线路的电能计量装置，属计量

技术介绍
目前，IOkV线路计量装置一般由2台(或3台)IOkV电磁式电压互感器、2台(或3 台)IOkV电磁式电流互感器、一块电子式三相电能表、“费控”装置、IOkV开关及其电动操作机构组成，各部件分体安装，松散组合在一起。IOkV电磁式电压互感器将IOkV高电压转换为100V的低电压输出，IOkV电磁式电流互感器将IOkV电压等级的大电流转换为低压5A的电流输出。电压互感器输出的100V电压接入三相电能表后，一路经分压网络进行二次降压后送人电能计量单元，另一路经隔离变压器后送人电能表的电源模块，为电能表提供工作电源。电流互感器输出的5A电流信号接入三相电能表后，经内置的电磁式小型电流互感器转换为mA级的电流信号传送给电能计量单元。电压互感器输出的100V电压接入“费控”装置后，一路经分压网络进行二次降压后传送给“费控”功能处理单元；另一路经隔离变压器后传送给“费控”装置的电源模块，为“费控”装置提供工作电源。电流互感器输出的5A电流信号接入“费控”装置后，经内置的电磁式小型电流互感器转换为mA级的电流信号传送给“费控”功能处理单元。这种高压电能计量装置存在以下不足1.由于电能表和“费控”装置分体安装，导致部分功能器件重复设置，增加了计量装置的制造成本，而且装置体积较大，通常需要一个专门的仪表箱，安装时外挂在开关柜/ 箱上。2.为了治理谐波污染，要求计量设备能分辨谐波源用户并按下述方法计费对于谐波源用户，计费总电能为基波电能加上其产生的谐波电能；对于非谐波源的用户，计费总电能为基波电能减去吸收的谐波电能。由于现有的高压计量设备采用同一通道测量基波和谐波，而谐波分量相对基波要小的多，因而谐波信号的信噪比很低，无法区别对待而实现高精准测量。3.电磁式电流互感器采用铁芯材料，当被测电流含有直流分量时，二次输出端容易饱和，直流分量引入的剩磁将带来计量误差。只要用户的负载中含有电力电子产品，或者用户人为在用电回路中加入整流电路，就可以使电能表少计电能。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足、提供一种多功能一体化高压计量装置，以减小计量装置的体积，提高计量精度，降低安装难度。本技术的问题是以下述技术方案实现的一种多功能一体化高压计量装置，构成中包括三相电压互感器、三相电流互感器、 计量控制电路和由电动操作机构控制的高压开关，所述三相电压互感器和三相电流互感器分别采集高压供电线路的电压和电流信号，它们输出的计量信号接计量控制电路的信号输3入端，所述高压开关串联于高压供电线路中，其电动操作机构的控制端接计量控制电路的控制信号输出端。上述多功能一体化高压计量装置，所述计量控制电路包括信号调理电路、自适应带通滤波器组、采样保持电路、模数转换电路、计费微处理器、功率脉冲输出电路、费控微处理器、通信电路和继电器，所述信号调理电路包括电阻分压网络和可编程增益放大器，所述电阻分压网络的输入端接电压互感器的输出端，所述可编程增益放大器的输入端接电流互感器的输出端，信号调理电路的信号输出端依次经自适应带通滤波器组、采样保持电路、模数转换电路接计费微处理器的信号输入端口，所述功率脉冲输出电路的输入端接计费微处理器的有功功率输出端，输出端接校表仪器；所述费控微处理器通过通信接口与计费微处理器连接，通过通信电路与上位机通讯，并通过继电器控制高压开关的电动操作机构。上述多功能一体化高压计量装置，所述自适应带通滤波器组包括基波带通滤波器、谐波带通滤波器和抗混叠滤波器，它们的输入端均接信号调理电路输出的待测信号，输出端依次经采样保持电路和模数转换电路的不同通道接计费微处理器，在谐波带通滤波器的输出端还设置有谐波可编程增益放大器。上述多功能一体化高压计量装置，所述计量控制电路的构成中还包括锁相环电路，所述锁相环电路由鉴相器、低通环路滤波器、压控振荡器和分频电路组成，它们首尾相接成环形电路，所述鉴相器的输入端经施密特触发器接自适应带通滤波器组的输出端，压控振荡器的输出端接采样保持电路的采样脉冲信号输入端。上述多功能一体化高压计量装置，所述电流互感器采用无铁芯的空心线圈。上述多功能一体化高压计量装置，所述电压互感器的副边线圈包括计量绕组和供电绕组，所述计量绕组输出的计量信号分成两路，一路接信号调理电路的电阻分压网络，一路接计量控制电路的电源模块的输入端，所述供电绕组的输出端为高压开关的电动操作机构供电。本技术采用一体化设计，由计量控制电路计量电能并根据计量结果控制供电回路高压开关的电动操作机构，同时还与设置在远方计量控制中心的上位机通讯。同传统计量装置相比，本技术避免了功能器件的重复设置，有效减小了计量装置的体积，降低了制造成本。本装置利用自适应带通滤波器组实现了基波和谐波信号的分离，提高了谐波测量的信噪比，很好地解决了由于谐波分量测量精度低而引起的电能计量误差大的问题； 锁相环电路用于消除电网频率波动对采样的影响，保证了电能计量精度。电流互感器采用无铁芯的空心线圈，不会出现饱和现象，避免了引入直流分量进行窃电的行为。省去了内置小型电流互感器，减少了中间接口转换环节，从而减少了附加的转换误差。以下结合附图和实施例对本技术作进一步说明。附图说明图1是本技术的电原理图；图2是信号分离的原理图；图3是分量频率跟踪原理图；图4是空芯线圈的测量原理图。图中各标号为CT、CTl、CT2、CT3、电流互感器，PTl、PT2、PT3、电压互感器，K、高压开关，AC/DC、电源模块，S/H、采样保持电路，A/D、模数转换电路，PGA1、可编程增益放大器，PGA2、谐波可编程增益放大器，BP、带通滤波器，BP1、基波带通滤波器，BP2、谐波带通滤波器，LP、抗混叠滤波器，f、数字积分器，SC、施密特触发器，PH、鉴相器，LPF、低通环路滤波器，VC0、压控振荡器，&、基波信号输出，&、谐波信号输出，&、谱分析信号输出。具体实施方式参看图1，本技术设有由电动操作机构控制的IOkV高压开关K、2台或3台 IOkV电压互感器(图1中为3台)、2台或3台IOkV电流互感器(图1中为3台)、一体化的计量控制电路；IOkV电压互感器采用硅橡胶浇注干式绝缘，采用传统电磁式以便为设备提供电源，二次输出设计为双绕组以保证计量精度，一个为计量绕组，另一个为供电绕组； IOkV电流互感器采用硅橡胶浇注干式绝缘，不含铁芯材料，采用空芯线圈原理，无直流饱和问题；一体化的计量控制电路主要包括信号调理电路、自适应带通滤波器组、锁相环电路、 计费微处理器模块、费控微处理器、采样保持电路S/H、模数转换电路A/D、功率脉冲输出电路、控制继电器和通信电路；所述信号调理电路包括电阻分压网络和可编程增益放大器 PGAl ； IOkV电流互感器和高压开关K串接在IOkV线路中；IOkV电压互感器接入线电压或相电压(图1中接相电压)；IOkV电压互感器二次计量绕组输出100V电压传变信号，接入信号调理电路的电阻分压网络；IOkV电压互感器二次供电绕组的交流220V输出接入高压开关的电动操作机构；IOkV电流互感器输出的mV级信号接入信号调理电路的可编程增益本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种多功能一体化高压计量装置，其特征是，它包括三相电压互感器、三相电流互感器、计量控制电路和由电动操作机构控制的高压开关（Ｋ），所述三相电压互感器和三相电流互感器分别采集高压供电线路的电压和电流信号，所述三相电压互感器和三相电流互感器输出的信号接计量控制电路的信号输入端，所述高压开关（Ｋ）串联于高压供电线路中，其电动操作机构的控制端接计量控制电路的控制信号输出端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘继志，叶明，
申请(专利权)人：保定市理想电器设备制造有限公司，
类型：实用新型
国别省市：13