[發明專利]運用光纖傳輸信號的低壓電能計量裝置

有效

• 申請號: 201210180297.5
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102680780A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 王曉波
• 申請（專利權）人: 南通能達電力科技有限公司
• 主分類號: G01R22/06
• 分類號: G01R22/06;G01R35/04
• 代理公司: 南通市永通專利事務所 32100
• 代理人: 葛雷

技術領域

本發明涉及一種低壓電能計量裝置。

背景技術

傳統低壓計量裝置由計量表計、二次回路接線、聯合接線盒、電流互感器按照規定的接線方式組合而成，其接線方式至今未有變化。只是由原來的電磁感應式電能表發展到現在廣泛使用的電子式電能表。但電流互感器傳輸到電子式電能表仍然是模擬信號，隨著電力技術的發展，這種信號傳輸方式已經不能適應智能化電網的發展要求。信號數字化是建設智能電網的前提,也是必然趨勢。目前，國內智能化變電所已經廣泛采用光纖作為信號的傳輸手段，且技術也已經較成熟，但遺憾的是在計量裝置上還未得到運用。傳統低壓計量裝置中電流互感器到表計接線數目多達10根，不僅接線繁瑣、易出錯，且這種以模擬量傳輸信號的方式局限性也比較大，很大程度上制約了電能計量裝置的發展。當前在光通信迅速發展的背景下，把抗干擾能力強的光纖通訊技術應用到低壓電能計量裝置上，是一個值得研究的課題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構合理，工作性能好的運用光纖傳輸信號的低壓電能計量裝置。

本發明的技術解決方案是：

一種運用光纖傳輸信號的低壓電能計量裝置，其特征是：包括三相電能采集裝置，三相電能采集裝置與將電能參數進行顯示的上位機連接；所述三相電能采集裝置包括對三相電壓，電流進行采集的計量芯片采集模塊，計量芯片采集模塊進行AD轉換后進行運算，得到電壓、電流、功率因數、有功/無功功率、有功/無功電能信號存儲在數據存儲模塊里，由MCU微控制器對數據進行選擇輸出，通過SPI總線傳輸到光發射模塊，光發射模塊把電脈沖信號轉換成光信號，光信號通過光纖遠距離傳輸給光接收模塊，光接收模塊將經光纖光纜傳輸后衰減變形的微弱光脈沖信號通過光電轉換成為電脈沖信號，并還原成為標準的數字脈沖信號，再由上位機實現數字信號的顯示功能；一個電源模塊為計量芯片采集模塊、MCU微控制器提供電源，另外一個電源模塊為液晶顯示器提供電源。。

所述計量芯片采集模塊主要由電壓采集電路和電流采集電路組成，其中電壓采集電路將220V左右交流電壓信號轉化為采集芯片所需的+-700mV以內的電壓信號，電流采集是通過0.2S級精度的電流互感器輸出一個5A以下的電流信號給電流采集電路，將大電流轉換為+-700mV以內的電壓信號提供給采集芯片進行處理。

電源模塊電源是取自三相電壓，使用其中一相作為工作電源，即使在任意一相或兩相失電情況下，仍然可以保證系統工作，使整個系統能可靠運行；A、B、C三相取電壓然后都經過變壓器、整流橋、濾波、7805穩壓電路到5V，然后每一路都和一個二極管串聯后再將三路并聯使用，當且僅當某相的電壓最高時就采用該項作為工作電源，這樣即使一相甚至兩相電壓為零，系統照樣可以正常的工作。

數據存儲模塊是存儲測得的電能數據，保證停電后測量的數據不丟失，存儲芯片采用內存為512*8bit的非易失性鐵電存儲芯片FM25040，可讀寫一百億次，數據保存能力為10年，其與單片機的通訊方式為SPI總線方式。

本發明解決了傳統計量裝置的一些弊端，減小電能計量的綜合誤差，提高計量精度；簡化了低壓電能計量裝置，便于裝接人員的安裝；避免了計量錯誤接線的發生，解決了計量錯誤接線的難題；去除計量的二次回路，防范了竊電。

本發明對傳統低壓計量裝置的改進，把原來計量二次回路的電流、電壓模擬信號變為各項電力參數的光信號來傳輸，主要部分由三相電能采集裝置和光纖收發模塊（SFP）構成，在電力系統中，區別于傳統的計量裝置，本三相電能采集裝置內置電流互感器和嵌入式電能計量模塊。通過光纖收發模塊（SFP）完成與電力參數和顯示器之間的數據傳輸。

光纖傳輸信號的低壓電能計量裝置技術接線簡單,所有電力參數都保存在三相電能采集裝置內，通過光纖傳輸電能計量信號，解決了傳統計量裝置的一些弊端：

（1）避免了計量錯誤接線的發生，解決了計量錯誤接線的難題。

計量裝置是由電能表、互感器、聯合接線盒、二次回路連接導線構成，接線點多，極易發生誤接線。二次回路的錯誤接線會引起電能表計量不正確，傳統錯誤接線48種，理論上72種。檢查二次回路還需要用專用設備，因為錯誤接線不易被發現。而發生錯誤接線以后，退補電量的多少也是難以保證正確性的。通常按照公式計算退補電量數值，計算的前提是基于三相平衡情況下的，我們知道用戶三相實際上是不平衡的，所以計算出來的電量也不是真實的。用一些不真實的數據來與用戶協商退補電量時，對用戶以及電力企業來說是都是不公正的。所以從根本上解決錯誤接線，只有去除二次回路連接線；