[發明專利]快速校正電能表相位誤差的方法及其裝置

有效

• 申請號: 201210035354.0
• 申請日: 2012-02-16
• 公開（公告）號: CN102540136A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 張斌陽;張明雄;張志勇
• 申請（專利權）人: 鉅泉光電科技（上海）股份有限公司
• 主分類號: G01R35/04
• 分類號: G01R35/04
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 成春榮;竺云

技術領域

本發明涉及電子式電能表的計量領域，特別涉及快速校正電能表相位誤差的技術。

背景技術

近年來隨著國家對智能電網的大力支持，電子式電能表的市場需求量也不斷擴大。電能計量這個基本單元必在其中，而在大批量、低成本的電能表生產行業里，成本是關鍵的因素，而校正成本又主要體現在校正時間上，如果能運用合理的技術改進方法，來減少校正總時間，勢必優化校正成本，提高產品的市場競爭力。

電能表是由多個分立部件組裝而成，必然存在一定的離散性，也就會產生誤差，從而需要校表環節來保證個體的一致性。電能表的校正大多使用標準源提供參考輸入(如電壓220V/電流5A)，利用其輸出的電能校正脈沖和標準表脈沖比較的誤差校表。具體地，通常采用經典的雙點校正法，第一點是在100％Ib負載點校正功率增益誤差，此時電壓電流同相位，即在1.0R負載條件下校正；第二點在100％Ib負載點校正功率相位誤差，此時電壓超前電流60度，即在0.5L負載條件下校正。在這里，Ib是指基準電流，不同的電表基準電流不同。1.0R指負載為純電阻，此時功率因數為1.0，0.5L是電感負載且電壓超前電流60度，此時功率因數是0.5。

由此可見，傳統的兩點校正，需要標準源兩次驅動，測試步驟較多，校正時間也較長。

因此，在現有技術中，亟需能夠減少測試步驟，并節省校正時間，進而降低電能表廠商的生產成本的校正技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種快速校正電能表相位誤差的方法及其裝置，降低校正要求并簡化校正過程，實現單點校正電能表誤差，且不受采樣率和輸入頻率變化的影響。

為解決上述技術問題，本發明的實施方式公開了一種快速校正電能表相位誤差的方法，包括以下步驟：

對第一電壓信號和第一電流信號分別進行相同相角的相移，得到第二電壓信號和第二電流信號，其中第一電壓信號和第一電流信號是純電阻負載下的電壓和電流信號；

根據第一電壓信號和第二電流信號計算第一有功功率和第一無功功率，根據第二電壓信號和第一電流信號計算第二有功功率和第二無功功率；

將第一有功功率與第二無功功率的乘積作為第一乘積；將第一無功功率與第二有功功率的乘積作為第二乘積；將第一有功功率與第二有功功率的乘積作為第三乘積；將第一無功功率與第二無功功率的乘積作為第四乘積；

將第一乘積與第二乘積的和除以第三乘積與第四乘積的差所得的商再除以2，得到相位誤差的相角。

本發明的實施方式還公開了一種快速校正電能表相位誤差的裝置，包括：

相移單元，用于對第一電壓信號和第一電流信號分別進行相同相角的相移，得到第二電壓信號和第二電流信號，其中第一電壓信號和第一電流信號是純電阻負載下的電壓和電流信號；

功率計算單元，用于根據第一電壓信號和第二電流信號計算第一有功功率和第一無功功率，根據第二電壓信號和第一電流信號計算第二有功功率和第二無功功率；

相位誤差計算單元，用于計算相位誤差的相角，其中，包括：

第一乘法器，用于將第一有功功率與第二無功功率相乘，乘積作為第一乘積；

第二乘法器，用于將第一無功功率與第二有功功率相乘，乘積作為第二乘積；

第三乘法器，用于將第一有功功率與第二有功功率相乘，乘積作為第三乘積；

第四乘法器，用于將第一無功功率與第二無功功率相乘，乘積作為第四乘積；

加法器，用于將第一乘積與第二乘積相加；

減法器，用于將第三乘積與第四乘積相減；

除法器，用于將加法器輸出的結果除以減法器輸出的結果，所得的商再除以2，得到相位誤差的相角。

本發明實施方式與現有技術相比，主要區別及其效果在于：

通過內部數字調整電壓電流相角的方式來模擬電抗性負載，校正時僅需輸入純電阻負載下的電壓和電流信號，降低校正要求并簡化校正過程，實現單點校正電能表誤差(因為校正功率增益誤差也是在純電阻負載下進行的，所以原先對校正功率增益誤差和校正功率相位誤差的雙點校正可以在單點完成)，且不受采樣率和輸入頻率變化的影響。

進一步地，如果相角太大或太小，會導致其正弦或余弦的值太大或太小，無法保證計算精度。

進一步地，相角不要求是準確的60度，不受電網頻率的影響，可支持50Hz或60Hz電網系統的寬工頻范圍。

進一步地，在時間上分兩次操作，得到第一次結果作緩沖后，再改變輸入獲得第二次結果，從而間接得到兩個功率計算單元的效果，這樣可以節省一個功率計算單元，更經濟。

附圖說明