[發(fā)明專利]提高電能表電流采樣線性范圍和電能計(jì)量準(zhǔn)確度的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210273819.6
• 申請(qǐng)日: 2012-08-03
• 公開（公告）號(hào): CN102809678A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱德省;袁金晶;李建強(qiáng);張健輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇林洋電子股份有限公司
• 主分類號(hào): G01R15/18
• 分類號(hào): G01R15/18;G01R35/02;G01R35/04
• 代理公司: 南通市永通專利事務(wù)所 32100
• 代理人: 葛雷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電能表的電能計(jì)量領(lǐng)域，具體而言是涉及寬電流量程或具有沖擊性負(fù)荷環(huán)境中的高準(zhǔn)確度電能計(jì)量領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著近年來智能電網(wǎng)的迅猛發(fā)展，風(fēng)力和太陽能等分布式發(fā)電裝置被大量并入電網(wǎng)；同時(shí)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使得電氣化鐵路及大型煉鋼廠等具有沖擊性強(qiáng)、畸變嚴(yán)重等特點(diǎn)的大型電力負(fù)荷大量涌現(xiàn)，一些區(qū)域電網(wǎng)，尤其是中低壓局部電網(wǎng)的電能質(zhì)量受到嚴(yán)重影響；而現(xiàn)有電能表難以在此應(yīng)用環(huán)境中進(jìn)行準(zhǔn)確電能計(jì)量，這是因?yàn)樵谀壳肮I(yè)用電能表常用電流互感器進(jìn)行電流測(cè)量取樣；當(dāng)負(fù)荷電流因沖擊或畸變使得電流幅值超出電流互感器的線性范圍時(shí)會(huì)使其飽和，導(dǎo)致副邊電流波形畸變，且相位也發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致電能表計(jì)量誤差的增加。

一些廠家采用增加電流互感器量程來解決此問題，但此方案對(duì)輕載時(shí)小電流無法準(zhǔn)確計(jì)量，因而難以實(shí)現(xiàn)寬電流范圍的準(zhǔn)確電能計(jì)量。中國發(fā)明專利CN1246620公開了一種對(duì)電流互感器飽和特性補(bǔ)償?shù)乃惴夹g(shù)，主要采用對(duì)飽和后的副邊電流進(jìn)行幅值和相位進(jìn)行補(bǔ)償，但該種補(bǔ)償是通過復(fù)雜的算法對(duì)已經(jīng)畸變的副邊電流進(jìn)行還原計(jì)算的，對(duì)所用的互感器的材料和制造工藝要求很高，且因算法復(fù)雜而需高性能處理器，因而難以在電能表中被大規(guī)模應(yīng)用。

電流互感器的原邊和副邊線圈通常緊繞高導(dǎo)磁率的磁性材料因而漏磁很小，副邊電流隨原邊電流同比變化；副邊所連接的等效電路的阻抗越大，在互感器磁路產(chǎn)生的勵(lì)磁電流也越大。當(dāng)原邊電流超載且副邊等效阻抗較大時(shí)，互感器線圈磁路則會(huì)因勵(lì)磁電流過大而飽和，引起副邊電流波形畸變及相位的變化，進(jìn)而使得計(jì)量精度受到影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)合理，工作性能好的提高電能表電流采樣線性范圍和電能計(jì)量準(zhǔn)確度的裝置。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種提高電能表電流采樣線性范圍和電能計(jì)量準(zhǔn)確度的裝置，其特征是：包括與電能表的電流互感器次級(jí)連接的投切開關(guān)及與電能表的電流互感器次級(jí)連接、用于副邊電流控制取樣的控制采樣電阻，投切開關(guān)與可調(diào)采樣電阻連接，由投切開關(guān)投切點(diǎn)變化調(diào)節(jié)可調(diào)采樣電阻的大小，可調(diào)采樣電阻通過低通濾波電路與計(jì)量芯片連接；控制采樣電阻與比較器連接，比較器與微控制器連接，微控制器一路輸出與計(jì)量芯片連接，微處理器的另一路輸出與投切開關(guān)連接；將采樣得到的控制采樣電阻兩端的電壓信號(hào)和基準(zhǔn)電壓信號(hào)Vref經(jīng)過比較器比較，若控制采樣電阻兩端的電壓信號(hào)大于基準(zhǔn)電壓，比較器輸出一脈沖信號(hào)，若控制采樣電阻兩端的電壓信號(hào)小于基準(zhǔn)電壓，比較器輸出一低電平；比較器輸出的信號(hào)傳遞到微控制器進(jìn)行判定，若判定電流互感器處于未飽和狀態(tài)，微控制器輸出控制信號(hào)ctr2到投切開關(guān)，使投切開關(guān)的投切點(diǎn)為較大電流取樣電阻，若判定電流互感器處于飽和狀態(tài)，微控制器輸出控制信號(hào)ctr2到投切開關(guān)，使投切開關(guān)的投切點(diǎn)為較小電流取樣電阻，微控制器同時(shí)將與采樣電阻相匹配的校表參數(shù)寫入計(jì)量芯片中。

所述可調(diào)采樣電阻由第二電阻R2、第三電阻R3串聯(lián)組成；所述投切開關(guān)的投切點(diǎn)為較大電流取樣電阻，是指電流取樣電阻為第二電阻R2、第三電阻R3之和；所述投切開關(guān)的投切點(diǎn)為較小電流取樣電阻，是指電流取樣電阻為第三電子R3；控制采樣電阻R1的阻值為第二電阻的1/10。

第二電阻R2為第三電阻R3的2~3倍；第二電阻R2的一端與投切開關(guān)一個(gè)觸點(diǎn)及低通濾波電路中的第四電阻R4的一端連接，第二電阻R2的另一端與投切開關(guān)另一觸點(diǎn)及第三電阻R3的一端連接，第三電阻R3的另一端與控制采樣電阻R1右端的接地點(diǎn)PGND連接。

微控制器所述的脈沖信號(hào)，若連續(xù)出現(xiàn)3個(gè)周期為50±1Hz、脈寬差異小于5%且超過脈寬門限的脈沖信號(hào)，則判斷電流互感器進(jìn)入飽和狀態(tài)，否則認(rèn)為處于不飽和狀態(tài)；?MCU定時(shí)時(shí)長(zhǎng)為3倍的工頻周期，若超過定時(shí)時(shí)長(zhǎng)沒有高電平，則認(rèn)為互感器處于不飽和狀態(tài)；抗飽和控制子程序，根據(jù)判斷的飽和情況，控制投切開關(guān)，并同步更新計(jì)量芯片校表參數(shù)。

比較器接有雙向TVS?管T1，雙向TVS?管T1對(duì)輸入差分信號(hào)鉗位，保護(hù)比較器。

比較器與微控制器之間接有濾波電路，濾波電路及低通濾波電路均接地GND，且接地點(diǎn)GND與控制采樣電阻R1右端的接地點(diǎn)PGND不同。